Способ деформирования малопластичных материалов

Союз СоввтсникСоциапис тически нРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 946765(22) Заявлено 27.06.80 (21) 2948338/25-27 с присоединением заявки ЭЙ . Ркударетееиьа комитет СССР(088,8). ао делам изобретений и открытииОпубликовано 30,07 82, Ьктллетень Р 1 е 28 Дата опубликования описания 02.08.82 Ордена Трудового Красного высоких давлений) Заявитель т мени 4) СПОСОБ,БЕФОРМИРОВАНИЯ МАЛОПЛАСТИЧНМАТБРИАЛОВ ву 1Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для пластической деформации малопластичных материалов.Известен способ деформирования мало- пластичных материалов, включающий по 5 мещение заготовки в толстостенную оболочку, имеющую форму сквозного полого пилинд ра, и осаживание вместе с ней воздейст вием на торцовые поверхности заготовки и оболочки плоскими бойками. Для изго товления оболочек обычно применяют металлы и сплавы, имеющие высокую прочность и пластичность, что облегчает создание дрстаточного подпора на боковую поверхность заготовки ( 1) .Однако при этом затрудняется извлечение изделия из толстостенной высоко- прочной оболочки, которая к тому же упрочняется дополнительно в результате Щ наклепа при осадке. Осадка заготовки сосложной конфигурацией трудноосуществима из-за сложности изготовления соответстющей оболочки. Наиболее близким к предлагаемому является способ деформироввния мало- пластичных материалов, заключающийся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними. Заготовку осаживают в контейнере в две стадии 2 .Однако известный способ малопригоден для холодной осадки малопластичных ма териалов, так как он обеспечивает лишь частичный боковой подпор на обеих стадиях процесса, что ведет к возникновению разрушений в готовом иэделиаБель изобретения - улучшение качест- ва получаемых изделий.Указанная цель достигается тем, что в способе деформ ирования малопластичных материалов, заключающемся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними, элементы размещают вокруг заготовки по замкнутому контуру с обеспечениемФ3 94676контакта их поверхностей между собой и4заготовкой, при этом осадку производятпри сухом трении между смежными элементами и между элементами и бойками.Используют элементы в виде пластин,имеюших формы многоугольника, которые,укладывают вокруг заготовки в один илинесколько слоев и рядов.Элементы могут быть выполнены в виде частиц порошка или гранул, которые 10укладывают вокруг заготовки слоем, ширина которого превышает высоту заготовки,Ширину слоя элементов принимают переменной по периметру заготовки.Кроме того, используют элементы изматериалов разлячной твердости.Сущность создания бокового подпорана заготовку заключается в том, что элементы в процессе осадки не могут смешаться друг относительно друга и относительно бойков, поскольку осадку ведут присухом трении между сменными элементамии между элементами и бойками, При этомнет необходимости всегда соблюдать сухое трение между торцами заготовки и 25бойками. допускается нанесение смазкина торцы заготовки, например для повышения однородности деформации,1Поокончании осадки пластины разбираюто и освобождают, изделие. При этом пластины могут быть использованы многократно, Это Особенно удобно при осадке крупных заготовок небольшой высоты в мелкосерийном производстве.35Элементы можно брать в виде частиц порошка или гранул. Частицы укладывают вокруг заготовки слоев, ширина которого превышает высоту заготовки. Высота слоя может превышать высоту заготовки на величину, зависяшую от пористости слоя. Тогда при осадке заготовки сначала уплотняется окружающий ее слой порошка.Высокое трение между частицами слоя препятствует их проскальзыванию и слой45 начинает работать как единое целое. При дальнейшем сжатии заготовки она испытывает со стороны окружаюшего ее слоя боковое давление, величина которого зависит от сдвиговой прочности материала50 слоя и его геометрическик размеров. В случае, когда необходимо обеспечить течение материала заготовки преимущественно в заданном направлении, например, когда осадку требуется вести в режиме плоской деформации, ширину слоя элементов принимают переменной по периметру заготовки. 5 4С этой же целью элементы используют из материалов различной твердости, Так, при деформировании слоя иэ пластин можно укладывать пластины пониженной твердости в направлениях преимушественного течения заготовки, а в других направлениях размешать пластины повышенной твердости и укладывать их в 2-3 ряда дпя увеличения ширины слоя, Еше большая аниэотропия течения заготовки достигается, если иэ двух пар элементов, расположенных в перпендикулярных направлениях, одна пара имеет твердость выше, а вторая - ниже твердости заготовки, При этом осадка элементов повышенной твердости вызывает течение их материала также в направлении заготовки и, следовательно, заготовка сжимается не только по высоте, но и по ширине и растекается в сторону элементов низкой твердости, Таким образом, вместо осадки реализуется фактически схема деформации, близкая к выдавливанию,На фиг, 1 изображена заготовка перед деформированием с элементами, выполненными в виде сплошных пластин; на фиг. 2- то же, с элементами в виде слоя порошка и пластин; на фиг. 3 - то же, с элементами в виде набора пластин; на фиг, 4 то же, с набором пластин различной ширины по периметру заготовки; на фиг. 5- сечение А-А на фиг, 3.Способ осушествляют следуюшим образом,Заготовку 1 в форме круга или прямоугольника, помешают на плиту или боек 2 пресса и обкладывают пластинами 3 из твердого материала или частицами порошка или гранулами 4, таким образом, что элементы 3 и 4 примыкают друг к другу и к заготовке. 1, после чего производят совместную осадку собранного блока, до заданных размеров иэделия, После окончания осадки блок разбирают и освобождают изделие. П р и м е р 1. Заготовку 1 из чугуна (фиг. 1) в форме параллелепипеда высотой 5 мм, шириной 5,2 мм и длиной 10 мм, помешают на боек 2 и окружают по ее боковой поверхности четырьми пластинами 3 из стали (ст. 3), примыкаюшими друг к другу и к заготовке. Размеры каждой пластины составляют:высота 5 мм, ширина 10 мм и длина 20 мм. Затем заготовку совместно с пластинами осаживают до степени деформации заготовки Е 43% при сухом трении между пластинами и бойками. После деформации пластины легко отделяют друг от друга и от готовогоизделия, Изделие не разрушается.Осадка аналогичной заготовки безпластин до той же степени деформации43% приводит к ее разрушению. 5П р и м е р 2. Все, как в примере 1,только заготовку из сплава, содержащегов вес. %: Ми 7 1; А 1 29, затем берутвысотой 4,6 мм, шириной 4,4 мм и длиной 16,7 мм, окружают четырьмя пластинами из литографского камня и осаживают до 35%. После осадки пластинысвободно отделяются друг от друга и отготового изделия. Изделие остается целым.Осадка аналогичной заготовки без 5пластин до с 23% приводит к ее разрушению,П р и м е р 3, Все, как в примере 2,только заготовку в форме трехграннойпризмы высотой 4 мм и стороной основания 12 мм со скругленными ребрами окружают слоем высотой 6 мм и шириной 20 мм,выложенным из частиц (гранул) )литографского камня размерами 0,1-3,0 ммиосаживают до32%.После осадки спрессованный слой литографского камня свободно разрушается вруках. Изделие не разрушается. Осадкааналогичной заготовки без слоя литографского камня приводит к разрушению заго- ЗЭтовки при30%.П рим ер 4, Все, как впримере 1,только заготовку в форме цилиндра иэ чугуна (фиг. 2) диаметром 20 мм и высотой 5 мм с двух диаметрально противопо- З 5ложных сторон окружают двумя пластинами3 из стали (сталь 3) высотой 5 мм, шириной 10 мм и длиной 20 мм, а с двух других диаметрально противоположных сторонподсыпают слой порошка пирофиллита ши- фОриной 20 мм и высотой 8 мм. Затем заготовку совместно с пластинами и пирофиллитом осаживают до34%. После деформации пластины и споессованный пирофиллит легко отделяЬт . друг от друга и 15от готового изделия. Изделие остаетсяцелым. Осадка. аналогичной заготовки безбокового подпора приводит к ее разрушению при32%.П р и м е р 5. Все, как в примере 1, только заготовку (фиг. 3 и 4) из сплава, содердашего 71 все,% ЬИ и 29 вес,% АВ берут высотой 5,6 мм, шириной 10,7 мм55 и длиной 47 мм, Боковые поверхности заготовки по стороне 10,7 мм скруглены.Заготовку окружают в два слоя. пластинами 3 толщиной 3 мм, шириной 10 мм и 65 6длиной 30 мм каждая. Пластины изготавливают из отходов листовой стали (сталь 20).Весь комплект осаживают до29%.После осадки пластины легко отделяют друг от друга и от готового изделия.Изделие не разрушается.Осадка аналогичной заготовки безпластин приводит к ее р, зрудению приЕ 23%,П р и м е р 6. Все, как в примере 1,только заготовку 1 (фиг, 5) из сплава,содержащего 71 вес.% ВИ и 29 вес.% И,высотой 2,8 мм, шириной 2,8 мм и длиной 9,3 мм окружают с 2-х сторон четырьмя пластинами 3 из стали марки(сталь 3) высотой 2,9 мм, шириной 2,8 мм .и длиной 25 мм каждая, которые укладывают в два ряда, а с двух других сторонпластинами 4 из стали марки 40 Х высотой 2,9 мм, шириной 20 мм и длиной 32 мм,которые предварительно закаливают доНКС = 50. Затем заготовку вместе спластинами осаживают до б 18%,После осадки пластины легко отделяютс . друг от друга и от готового изделия, Неразрушившееся иэделие уменьшалосьпо высоте на 0,5 мм, по ширине на 0,2 мми удлинялось на 2,2 мм, т. е. процессдеформации заготовки был близок к выдавливанию.По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить качествополучаемых изделий,Формула изобретения1. Способ деформирования малопластпчных материалов, заключающийся в размещении по периметру заготовки не связанных между собой элементов из твердого материала и осадке заготовки совместно с последними, о 1 г л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества получаемых изделий, элементы размещают вокруг заготовки по замкнутому контуру с обеспечением контакта их поверхностей между собой и заготовкой, при атом осадку производят при сухом трении между смежными элементами и между алементами и бойками.2.Способпоп. 1, отличаю щ и й с я тем, что используют элементы в виде пластин, имеющих форму многоугольника, которые укладывают вокруг заготовки в один или несколько слоев и рядов,3. Способ по и, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что используют элемен 946765ты в виде частиц порошка или гранул, которые укладывают вокруг заготовки слоем, ширина которого превьпцает высоту заготовки.4, Способ;по пп. 1-3 о т л и ч а ю -5 ш и й с я тем, что ширину слоя элементов принимают переменной по периметру заготовки.5. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ш и й с я тем, что используют 1 О элементы из материалов различной твердости.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Могучий Л, Н. Обработка давлениемтруднодеформируемых материалов. М946765 1Я Составитепь Ю. фнпимеда Техред А. Бабннец Огар оррек Тираж 702 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раущскаа набд. 4/