Способ термопластического деформирования металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) 81,.1 1/О ЭОБРЕТЕ ПИСАНИ НА К ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57)1.СПОСОБ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКОГОДЕФОРМИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ, з аключающийся в локальном нагреве заготовкиисточником нагрева и последующем еедеформировании, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения экономичности процесса, нагрев заготовки осуществляют источником нагрева с удельной мощностью 1-100 кВт/см до температур зернограничного плавле ния ее материала, прилагая к ней при нагреве сжимающее усилие и производя перемещение заготовки относительно источника нагрева по замкнутому контуру со скоростью до 25 м/с.2. Способ термопластического деформирования металлов по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что перемещение заготовки производят в направлении, перпендикулярном нагретому контуру со скоростью до 0,5 м/с.3. Способ термопластического деформирования металлов по п. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что перемещение заготовки производят в направлении, перпендикулярном поверхности заготовки со скоростью до 1 м/с.30 35 50 Как видно из табл.1, оптимальными скоростями перемещений заготовки относительно источника энергии, обеспечивающими эффект зернограничного плавления, являются Ч, 0-25 м/с, Ч 0-0,5 м/с, Ч, 0-1 и/с. Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении изделий из металлов и сплавов.Цслью изобретения является повышение экономичности способа за счет повышения пластичности материала заготовки и обеспечения его сплошности.На фиг.1 представлена схема высадки цилиндрической заготовки; нафиг. 2 - схема вытяжки листовой заготовки, на фиг.З - схема обработки трубной заготовки," на фиг. 4 -схема обработки конической поверхности,Способ термопластического деформирования осуществляется следующим образом (фиг.1).Заготовку 1 закрепляют в устройст,ве 2, после чего прикладывают к нейусилие сжатия в осевом направлении,. осуществляя при этом перемещение заготовки 1 относительно высококонцентрированного источника 3 нагрева поамкнутому контуру. После сквозногопрогрева заготовки 1 к ней прикладывают деформирующие усилия с помощьюустройства 4, производя деформирование нагретой части заготовки. В качестве источника нагрева применяют плазменную струю, имеющую значительный градиент температур в плоско=ти, перпендикулярной ее оси. Относительным перемещением заготовки устраняют градиент температур вдоль нагреваемого контура, При этом металл деформируется в момент зернограничного плавления, когда его пластичность возрастает.Приложение к заготовке в процесс нагрева сжимающего усилия позволяет сохранить сплошность материала заготовки в процессе нагрева и последующего деформирования.Температурные и скоростные параметры процесса деформирования выбраны исходя иэ условий обеспечения сплошности и увеличения пластичности обрабатываемого материала и приведены в табл.1,5 10 15 20 25 Оптимальная удельная мощность источника энергии составляет 1100 кВт/см.П р н м е р 1, Высадка круглойзаготовки (фиг.1),Заготовку 2 из Ст, 20 диаметром15 мм закрепляют в эажимном патроне1 токарного станка (фиг. 1). В процессе нагрева к торцу заготовки 2 прикладывают усилие при помощи приспособления 4. Заготовке 2 сообщают вращение с линейной относительной скоростью 0,5 м/с. Нагрев осуществляютплазмотроном 3 марки ГНР при рабочем напряжении 100 В, токе 300 А,После сквозного прогрева производятФормообразующую деформацию нагретой.части заготовки приспособлением 4.В структуре заготовки отсутству"ют разрывы и трещины. Механическиесвойства деформированного участка посравнению с исходными характеристиками материала заготовки показаны втабл.2,Характер разрушений образцов и дан" ные табл.2 свидетельствуют о достаточно высоких свойствах деформированного участка заготовки.П р и м е р 2. Вытяжка листовойзаготовки (фиг,2).Листовую заготовку 2 из Ст.З толщиной 8 мм нагревают плазмотроном 3при рабочем напряжении 150 В и токе400 А, Скорость и температуру нагрева регулируют движением плазмотроПосле прогрева заготовки осуществляют вытяжку посредством приспособления 4 (Фиг.2).П р и м е р 3. Обработка трубных заготовок (фиг.З).Трубную заготовку 2 диаметром 180 мм закрепляют в патроне 1 и сообщают с линейной скоростью Ч, =1,2 м/с. Нагрев производят плазмотроном 3 при рабочем напряжении 120 В и токе 300 А. Плазмотрону 3 придают перемещение Ч, 0,1 м/с, С такой же скоростью перемещают приспособление 4 (фиг.4).П р и м е р 4. Обработка конических заготовок (фиг,4),Коническую заготовку 2 с конусностью 1:5 закрепляют в патроне 1 и сообщают вращение с линейной скоростьн Ч, 0,8 м/с.1245391 Нагрев производят плазмотроном 3при рабочем напряжении 150 В и токе400 А. Плазмотрону придают перемещеЗначенияпараметров Пар аме трыпроцесса Значительная длительность процесса нагрева и увеличение ширины зоны нагрева, отсутствие зернограничного плавления 1 кВт/см Начало проявления зернограничного плавления стали 50-100 кВт/см Стабильное проявление эффекта зернограничного плавления стали, отсутствиенесплошностей, небольшаядлительность нагрева 110 кВт/см Локальное плавление металла СкоростьотносительЛокальное плавление металла при отсутствии других направлений движения 0 м/с 0 м/с Зернограничное плавлениеметалла при наличии другихнаправлений движения 10 м/с Стабильное проявление эффекта зернограничного плавлениястали, отсутствие несплощностей, увеличение точности локальной зоны нагрева 25 м/с Стабильное проявление эффек" та зернограничного плавления стали, отсутствие несплошностей, увеличение точности локальной зоны нагрева 26 м/с Образование несплошностей в металле в результате действия центробежных сил на нагретый объем металла, потери устойчивости формы нагретойзаготовки Удельнаямощность 0,5 кВг/см ного перемещения заготовки позамкнутомуконтуру ние 1 0,1 м/", Ч =0,02 м/с. Приспо-собление 4 перемещают со скоростьюравной Ч, .Таблица 1 Условия протекания процесса1245391 Скоростьотносительного перемещения заготовки в направлении, перпендикулярном нагреваемому контуру(Ч ) 0 м/с 0,05 м/с 3 0,5 м/с 0,6 м/с Скоростьотносительточника нагрева в направлении, перпендикулярном поверхности заготовок з0,5 м/с 1 м/с 1,2 м/ заготовки ного перемещения заго м/с товки и исПродолжение табл.1 Стабильное проявление зерно- граничного плавления металла с незначительной шириной эоны нагрева при наличии движенияСтабильное проявление эернограничного плавления, увеличение ширины зоны нагрева,расширение технологическихвозможностей предлагаемогоспособа в результате последовательного деформированияучастков заготовки при наличии движения 7Стабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей, расширение технологических воэможностей при наличии движенияНарушение эффекта зернограничного плавления по сечению заготовкиСтабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей Стабильное проявление зернограничного плавления, отсутствие несплошностей Стабильное проявление эернограничного плавления, отсутствиенесплошностей Нарушение эффекта зерцограничного плавления по сечениюе 245393 Материал 23 55 260 432 320 512 18 51 Ст 20 в исходном сос тоянии Образцы из Ст.20, обработанные: по предлагаемому спо- собу 8 Та блица