Способ волочения металла с применениемультразвука

Союз Советских Соцналнстнчесннх РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 799853 К АВТОУСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ(23) Приоритет Р 1 М К 3 В 21 С 1/00 Государственны Я комитет СССР ло делам изобретениЯ н открытнЯОпубликовано 30,03.81, Бюллетень ЙЯ 4 Дата опубликования описания 130 .01.81(72) Авторы изобретения А, Г. Сучков и А. В. Кулемин Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина(54) СПОСОБ ВОЛОЧЕНИЯ МЕТАЛЛА С ПРИМЕНЕНИЕМУЛЬТРАЗВУКА Изобретение относится к волочильному производству.Известен способ волоЧения металлас применением ультразвука (УЗ), предусматривающий наложение на волоку продольных УЗ-колебаний (УЗК), направленных параллельно движению металла по контактной поверхности очага деформации 1 .Недостатки способа - незначительное обжатие металла за проход и снижение усилия волочения только за счет уменьшения сил контактного трения между волокой и металлом.Известен также способ волочения 15 металла через две волоки, совершающие колебания с УЗ-частотой вдоль оси волочения 21 .Основным недостатком этого способа волочения является снижение усилия 20 волочения в обеих волоках только за счет уменьшения сил контактного трения.Кроме того, известен способ волочения металла, по которому на одну ;из волок накладывают продольные, а на другое - поперечные УЗК (3 .Недостаток данного способа - снижение усилия волочения в одной из ,волок только за счет уменьшения сил 30 контактного трения, а в другой - за счет наложения знакопеременных напряжений .Известен способ волочения металла с применением ультразвука через последовательно установленные волоки, включающий одновременное наложение на каждую иэ волок ультразвуковых колебаний различных типов 4).Способ предусматривает снижение усилия волочения в волоке как эа счет уменьшения сил контактного трения, так и за счет создания радиальными УЗК в очаге деформации знакопеременных напряжений . Однако максимальные значения знакопеременных напряжений приходятся на центральные слои металла, которые фактически не деформируются (например при волочении прутков), в то время, как на поверхностные слои металла, подвергающиеся максимальной деформации, знакопеременные напряжения практически не воздействуют, что и является основным недостатком этого способа волочения, Кроме того, величина знакопеременных напряжений, соз даваемых в очаге деформации при осуществлении известного способа воло 799853чения, не достигает своих максимально возможных значений,Цель изобретения - снижение усилия волочения и увеличение обжатия за проход путем создания в очагах деформации максимальных амплитуд знакопере-менных напряжений, равномерное распределение их по объему металла, находящегося в очагах деформации и достижение максимальных значений знакопеременных напряжений, создаваемых изгиб-ными ультразвуковыми колебаниями.Цель достигается тем, что в металле на участке между волоками возбуждают изгибные УЗК с пучностью напряжений в очагах деформации, для чего вводят в него продольные УЭК с пуч ностью амплитуды в месте акустического контакта металла с источником этих колебаний, который располагают от очагов деформации на расстоянииопределяемом по формуле 2005 Ь С Ж Р Х где С - скорость звука в металле;частота колебаний;К - момент сечения изгибно-колеблющегося металла;1 - длина поверхности контактаисточника колебаний с металлом вдоль оси волочения,Металл на каждом его участке между волоками возбуждают в двух точках,разнесенных на 90 и под углом в преоделах 45-90 по отношению к оси металла, причем участки металла междуволоками возбуждают синфазно.На фиг. 1 представлена схема, поясняющая, как осуществляется способ(источники колебаний, возбуждающие 40в волоках продольные и радиальныеУЗК, не показаны); на фиг . 2 - распределение на участке между волокамиамплитуды изгибных УЗК (В) и знакопеременных напряжений (С), а также 4точка акустического контакта источника колебаний с металлом (А), длина .акустического контакта (1) и расстоянияот источника колебанийдо очагов деформации; на фиг. 3, 4 распределение по сечению сплошногоМеталла знакопеременных напряжений,4 р.эдаваемях радиальными и изгибными УЗК; на фиг. 5 - суммарное распределение знакопеременных напряженийпо сечению сплошного металла. 5Предлагаемый способ волочения предусматривает использование несколькихволок (по меньшей мере двух), устанавливаемых последовательно одна эа другой (на фиг. 1 показано четыре воло- рки 1-4). Деформируемый металл 5 научастках между волоками находится вакустическом контакте с источниками6-11 колебаний . На каждую иэ волок1-4 накладывают одновременно продоль- д ные и радиальные УЗК. Продольные УЗК с пучностью амплитуд в месте акустического контакта при вводе в металл, преобразуются в изгибные с пучностьюнапряжений в очагах деформации, Врезультате на металл 5 в очагах деформации воздействуют три различных видаУЗК: продольные, радиальные и изгибные, по закону о независимости распространения колебаний не демпфирующие друг друга. Следовательно, при волочении металла с использованием только двух волок, характеристики этих колебаний (частота, амплитуда и т.п.) могут иметь как одинаковые, так и разные значения . При волочении же металла с использованием трехи более волок возбуждение источниковколебаний, расположенных на соседнихучастках металла, должно быть синфазным, так как при этом в очагах деформации, расположенных между источниками колебаний, суммируются знакопеременные напряжения, создаваемые изгибными УЭК . Причем, продольные и радиальные УЗК одной волоки по отношению к однотипным другой, как в первом случае, так и во втором, могут быть одинаковыми или разными по фазе,частоте, амплитуде и синхронности начала периода колебаний, а сами волоки могут быть расположены в пучностиамплитуд или напряжений.Акустический контакт металла 5 систочниками бколебаний создаетсяв пучности амплитуд продольных УЗК,вводимых в металл и может быть точечным или равным торцовой части излучающего звена источника колебаний, Это обусловлено тем,что при любомиз указанных контактов продольные УЭК,вводите в металла, одинаково хорошопреобразуются в изгибные и при этомвеличина их интенсивности не зависитот площади контакта, В силу этого источник колебаний, по отношению к осиметалла, можно располагать в пределах 45-90 , Наиболее оптимальным яволяется угол в 90, так как при величине этого угла менее 45 источник колебаний может препятствовать передвижениям волочильного оборудования.Предлагаемый способ волочения предусматривает также использование накаждом участке металла, находящегося между волоками, двух синфазно воэбуждаеьых источников колебаний, так какпри этом, в сравнении с использованием одного источника колебаний, знакопеременные напряжения более равномерно распределяются по поверхностиметалла, находящейся в очаге деформации. При .использовании же трех и более источников колебаний, т,е. при расположении их под углом друг относительно друга менее чем 90 О, возможно демпфирование их друг другом и, кроме этого, ухудшаются условия син 799853Знакопеременные напряжения, создаваемые радиальными и изгибными УЗК в очагах деформации, суммируются и равномерно распределяются (фиг. 5) по сечению металла, В случае волочения с использованием трех и более волок в очагах деформации, расположенных между источниками колебаний (на фиг .1 это волоки 2 и 3), суммируются энакопеременные напряжения, создаваемые не только радиальными и изгибными УЗК,О но и знакопеременные напряжения, создаваемые источниками колебаний, расположенными с разных сторон очага деформации (на фиг . 1 это источники колебаний 6, 9 и 7, 10,7, 10 и 8, 11) .Следовательно, в этом случае вели чина зкакопеременных,напряжений, создаваемых изгибными УЗК, больше, чем при волочении металла через две волоки. Суммарное обжатие металла 5 эа один проход равно обжатию в первой 33 и последующих волоках. После того как металл. полностью протянут, выключают УЗ-генераторы и волочильный стан . Затем в волоки задается очередная заготовка и процесс волочения повторяется,формула изобретения1,Способ волочения металла с применением ультразвука через последовательно установленные волоки, включающий одновременное наложение на каждую из волок ультразвуковых колебаний различных типов, о т л и ч а Ю- щ и й с я тем, что, с целью снижения усилия волочения и увелйчения обжатия эа проход путем создания в очагах деформации максимальных амплитуд знакопеременных напряжений, в 40 металле на участке между волоками возбуждаются изгибные ультразвуковые колебания с пучностью напряженийв очагах деформации, для чего вводят в него продольные ультразвуковые колебания с пучностью амплитуды в месте акустического контакта металла с источником этих колебаний, который располагают от очагов деформации на расстоянии , определяемом по формуле+ ) где С - скорость звука в деформируемом металле; Г - частота колебаний; Ж - момент сечения иэгибно-колеблющегося металла; 1 - длина поверхности контакта источника колебаний с металлом вдоль оси волочения. 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью равномерного распределения знакопеременных напряжений по объему металла, находящемся в очагах деформации, металл на каждом его участке между волоками возбуждают в двух точках, разнесенных на 90 , и под углом в пределах 45-90 , по отношению к осио металла .3, Способ по п,2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью достижения максимальных значений знакопеременных напряжений, создаваемых изгибными ультразвуковыми колебаниями, участки металла между волоками возбуждают синфазно.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 196701, кл . В 21 С 1/00, 1965.2, Авторское свидетельство СССР Р 201305, кл. В 21 С 1/00, 1966.3 . Авторское свидетельство СССР 9 417209, кл . В 21 С 1/04, 1972.4, Авторское свидетельство СССР 9 561584, кл . В 21 С 1/00, 1975 .799853 Составитель Ю. Зарапинедактор И. Ковальчук Техред А.Ач Корректор И. Муска ное илиал ППП Патент , г. Ужгород, ул . Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам иэобретен 3035, Москва, Ж, Раушс