Устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов

(51) 21 1/04 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к свободной ковке и объемной штамповке, прессование заготовок, и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах металлургических и машиностроительных заводов. Устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов, состоит из пуансона и равноканальную ступенчатую матрицы. При этом равноканальная ступенчатая матрица имеет крестообразно расположенные четыре канала и с ним сопряжено расположенные цилиндры. В каналах матрицы и сопряженных цилиндрах возвратно-поступательно двигаются последовательно друг относительно друга попарно закрепленные пуансоны и поршни, соответственно. Устройство в целом снабжено циклически действующим своим энергоносителем над и под поршень гидроприводом.(72) Машеков Серик Акимович Нуртазаев Адилжан Елеуович Машекова Айгерим Сериковна Удербаева Асем Еркинбековна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ 23128 Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к свободной ковке и объемной штамповке, прессование заготовок, и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах металлургических и машиностроительных заводов. Известен устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов включающий пуансон и равноканальную ступенчатую матрицу с роликами в наклонных участках канала матрицы Найзабеков А. Б., Ашкеев Ж. А., Лежнев С.Н., Толеуова А. Р. Исследование процесса деформирования заготовок в равноканальной ступенчатой матрице./ Изв. вузов. Черная металлургия. 2005. 2. -с.16-18 Однако известное устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов не обеспечивает получение ультрамелкозернистой структуры во всем объеме полуфабриката. Причиной не получение ультрамелкозернистой структуры во всем объеме полуфабриката является то, что из-за действия контактных сил трения между пуансоном и заготовкой, часть объема геометрического очага деформации оказывается в зонах затрудненной деформации. Следствием появления зон затрудненной деформации является локализация преимущественного течения металла в центральной части заготовки. Локализация деформации в центральной зоне заготовки приводит к повышению тепловыделения и опасности разрушения металла в этих зонах с одной стороны, и к недостаточной деформации структуры в поверхностном объеме заготовки и к разнозернистости структуры по сечению заготовки, с другой стороны. Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов включающий пуансон и равноканальную ступенчатую матрицу с углами наклонного участка от 90 до 170 Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы,полученные интенсивной пластической деформацией -М. Логос,2000.- с. 272. Недостатком известного устройства для получения наноструктурированных полуфабрикатов является то, что данное устройство не обеспечивает получение ультрамелкозернистой структуры во всем объеме полуфабриката за один проход. Причиной не получение ультрамелкозернистой структуры в одном проходе во всем объеме полуфабриката является то, что из-за действия контактных сил трения между пуансоном и заготовкой, часть объема геометрического очага деформации оказывается в зонах затрудненной деформации. Следствием появления зон затрудненной деформации является локализация преимущественного течения металла в центральной части заготовки. Локализация деформации в центральной зоне заготовки приводит к повышению тепловыделения и опасности разрушения металла в этих зонах с одной стороны, и к недостаточной деформации структуры в поверхностном объеме заготовки и к разнозернистости структуры по сечению заготовки,с другой стороны. Для получения 2 ультрамелкозернистой структуры во всем объеме полуфабриката при использовании известного устройства требуется многократный проход через устройство, что усложняет технологический процесс получение наноструктурированных полуфабрикатов. Технический результат изобретения заключается в повышения производительности и качества получаемых поковок. Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения наноструктурированных полуфабрикатов,включающий пуансон и равноканальную ступенчатую матрицу с углами наклонного участка от 90 до 170, равноканальная ступенчатая матрица имеет крестообразно расположенные четыре канала с сопряженным цилиндром, при этом в каналах с сопряженным цилиндром матрицы возвратно-поступательно двигаются последовательно друг относительно друга попарно закрепленные пуансоны-поршни, а устройство в целом снабжено циклически действующим своим энергоносителем над и под поршень гидроприводом. Изобретение поясняется фиг. 1 и 2, где 1, 2, 3 и 4-верхний, нижний, правый и левый пуансоны 5, 6,7 и 8 - верхний, нижний, правый и левый цилиндры 9 и 10 - клапаны 11, 12, 13 и 14 - верхний, нижний,правый и левый поршни 15 - матрица 16 заготовка. Устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов состоит из матрицы 15 крестообразной формы, из четырех пуансонов 1, 2, 3 и 4, из четырех цилиндров 5, 6, 7 и 8, из двух клапанов 9 и 10, из четырех поршней 11,12, 13 и 14. При этом в каналах матрицы расположенным верхним, нижним, правым и левым пуансонам прикреплены в сопряженных цилиндрах расположенные соответствующие поршни. Получение наноструктурированных полуфабрикатов осуществляют следующим образом. Заготовку 16 через боковое загрузочное устройство устанавливают между пуансонами 1, 2, 3 и 4. При подаче энергоносителя через распределительный клапан 9 и 10 в верхнею часть верхнего 5 и нижнею часть нижнего 6 цилиндров происходит встречное движение друг относительно друга попарно закрепленных верхнего пуансонапоршня (1, 11) и нижнего пуансона-поршня (2, 12). При этом происходит вытеснение энергоносителя с нижней части верхнего 5 и верхней части нижнего 6 цилиндров и подача их в левую часть правого 7 и правую часть левого 8 цилиндров. Это приводить к расходящемуся движению друг относительно друга попарно закрепленных правого пуансона-поршня (3,13) и левого пуансона-поршня (4, 14). При движении верхнего 1 и нижнего 2 пуансонов во встречном направлении происходит пластическая деформация заготовки в вертикальном направлении. При подаче энергоносителя через распределительный клапан 9 и 10 в правую часть правого 7 и левую часть левого 8 цилиндров происходит встречное движение друг относительно друга попарно закрепленных правого пуансона 23128 поршня (3, 13) и левого пуансона-поршня (4, 14). При этом происходит вытеснение энергоносителя с левой части правого 7 и правой части левого 8 цилиндров и подача их в нижнею часть верхнего 5 и верхнею часть нижнего 6 цилиндров. Это приводить к расходящемуся движению друг относительно друга попарно закрепленных верхнего пуансонапоршня (1, 11) и нижнего пуансона-поршня (2, 12). При движении правого 3 и левого 4 пуансонов во встречном направлении происходит пластическая деформация заготовки в горизонтальном направлении. Использование для получение наноструктурированных полуфабрикатов равноканальной ступенчатой матрицы с крестообразной формой, расположение каналов матрицы сопряженным к цилиндрам и закрепление попарно пуансонов к поршням, а так же циклическая подача энергоносителей над и под поршни позволяет многократно деформировать заготовку внутри матрицы. При этом многократная,знакопеременная деформация металла осуществляется со сменой оси заготовки. Смена оси заготовки способствует смене зон затрудненной деформации, возникающей между пуансонами и заготовкой. Зона затрудненной деформации переходить в одном цикле деформации, т.е. в цикле состоящем из деформации в вертикальном и горизонтальном направлениях, с торцевой по верхности к боковой поверхности заготовки. Это, а так же многократное чередования деформации в горизонтальном и вертикальном направлениях приводит к получению ультрамелкозернистой структуры по всему сечению деформируемой заготовки. Все это приводит к повышению качества получаемых поковок. Осуществление знакопеременной деформации внутри матрицы без выема заготовки из инструмента позволяет увеличить производительность получение наноструктурированных полуфабрикатов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для получения наноструктурированных полуфабрикатов,включающий пуансон и равноканальную ступенчатую матрицу с углами наклонного участка от 90 до 170 отличающийся тем, что равноканальная ступенчатая матрица имеет крестообразно расположенные четыре канала с сопряжнным цилиндром, при этом в каналах с сопряженным цилиндром матрицы возвратнопоступательно двигаются последовательно друг относительно друга попарно закреплнные пуансоны-поршни, а устройства в целом снабжено циклически действующим своим энергоносителем над и под поршень гидроприводом.