Устройство для прессования металла

(51) 21 5/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Устройство для прессования металла,включающее пуансон и матрицу, имеющую три канала одинакового поперечного сечения, два из которых (входной и выходной) параллельны друг другу, а средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам, отличается тем, что средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам в трех плоскостях. Технический результат, получаемый при использовании изобретения,заключается в повышении производительности процесса, а именно, в повышении эффективности упрочнения при интенсивной пластической деформации,увеличении коэффициента использования металла и снижении трудоемкости за счет конструктивного исполнения каналов прессования в матрице.(72) Найзабеков Абдрахман Батырбекович Лежнев Сергей Николаевич Панин Евгений Александрович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Карагандинский государственный индустриальный университет Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ МЕТАЛЛА(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при прессовании заготовок прямоугольного сечения. Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно, к прессованию заготовок, и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах металлургических и машиностроительных заводов. Известно устройство для прессования, имеющее два сообщенных канала, расположенных под углом один к другому Копылов В.И. и др. Процессы пластического структурообразования металлов. Минск. Навука и тэхника, 1994, с.26. Однако известное устройство для прессования имеет существенные недостатки. В частности, это большое потребное усилие деформирования,которое может привести к поломке оборудования. Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для обработки металлов давлением, включающее пуансон и матрицу, имеющая три канала одинакового поперечного сечения, два из которых (входной и выходной) параллельны друг другу, а средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам Патент РФ 2181314. Устройство для обработки металлов давлением. Рааб Г.И.,КулясовГ.В., Полозовский В.А., Валиев Р.З., 2002. Недостатком известного устройства является невысокая степень упрочнения за один цикл деформирования. Еще одним существенным недостатком устройства является невозможность получения на данном устройстве заготовок с прямоугольными торцами. При деформировании характер течения является таким, что заготовка имеет заостренные под углом около 30 торцы. Для получения прямоугольных торцов необходимо механической обработкой удалять значительную часть металла,что существенно снижает коэффициент использования металла (КИМ). При многоцикловой обработке КИМ снижается еще больше, т.к. требуется операция по подравниванию торцов перед каждым циклом деформирования. В противном случае,из-за недостаточной устойчивости заостренной части заготовки при ее деформировании возникают дефекты типа зажим,которые также необходимо удалять механической обработкой. Задачей данного изобретения является повышение производительности процесса прессования и улучшение качества металла заготовки без существенного изменения исходных размеров заготовки. Технический результат, получаемый при использовании изобретения,заключается в повышении производительности процесса, а именно, в повышении эффективности упрочнения при интенсивной пластической деформации,увеличении коэффициента использования металла и снижении трудоемкости за счет конструктивного исполнения каналов прессования в матрице. Это достигается тем, что устройство для прессования металла включает пуансон и матрицу,имеющую три канала одинакового поперечного сечения, два из которых (входной и выходной) параллельны друг другу, а средний канал расположен под углом к входному и выходному 2 каналам, отличается тем, что средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам не в двух, а в трех плоскостях. Наличие в матрице среднего канала,расположенного под углом к входному и выходному каналам в трех плоскостях, позволяет развивать значительные сдвиговые деформации во всем объеме обрабатываемой заготовки при незначительном изменении ее начальных размеров. При этом реализуется два акта интенсивной пластической деформации при первой интенсивной пластической деформации происходит опережение слоев боковой и нижней граней заготовки, а при второй интенсивной пластической деформации опережение слоев второй боковой и верхней граней. При этом искажение торцевых участков оказывается минимальным. Изобретение поясняется рисунком,представленным на фиг.1, где 1-входной канал матрицы, 2 - промежуточный (деформирующий) канал матрицы, 3 - выходной канал матрицы. Прессование в данном устройстве осуществляется следующим образом. Предварительно нагретая до температуры начала деформирования заготовка задается в приемный канал матрицы, которая при помощи пуансона проталкивается последовательно в наклонный промежуточный, а затем в выходной канал. После того, как пуансон полностью продавит заготовку в приемном канале, в матрицу задается следующая заготовка, которая передним концом выталкивает предыдущую заготовку из матрицы. Для проверки эффективности деформирования заготовок в предлагаемом устройстве было проведено моделирование процесса прессования. Результаты моделирования сравнивались с результатами моделирования прессования в известном устройстве для прессования, а также в наиболее близком устройстве. Моделирование проводилось в программном комплексе 3. Во всех трех случаях моделировали деформирование заготовки размерами 1520150 мм. В качестве материала произвольно из базы данных -3 была выбрана сталь 15,нагретая до температуры 1100 С. Для начала были построены и проанализированы графики возникающего усилия прессования (Фиг.2). Как видно из графиков, при деформировании в известном устройстве усилие прессования является максимальным. При сравнении графиков усилия прессования в предлагаемом и наиболее близком устройствах можно заметить, что значения усилия на этих графиках отличаются незначительно. Это объясняется тем, что в наиболее близком устройстве заложена схема двукратного изменения направления течения металла, а в предлагаемом устройстве заложена схема трехкратного изменения направления течения металла. Чтобы показать эффективность реализации прессования в предлагаемом устройстве, было проведено сравнение распределения накопленной деформации в заготовках, продеформированных в предлагаемом и наиболее близком устройствах(Фиг.3). Также было исследовано формоизменение переднего конца заготовок для определения степени заострения торцевых участков (Фиг.4). Как видно из результатов исследований деформирования заготовок в вышерассмотренных инструментах, при прессовании заготовки в известном устройстве передний конец заготовки сильно заостряется, что негативно отражается на КИМ. При прессовании заготовки в наиболее близком устройстве передний конец заготовки заостряется менее интенсивно. Это объясняется тем,что при деформировании происходит опережение слоев на гранях попарно. При прессовании заготовки в предлагаемом устройстве передний конец заготовки практически не заостряется и сохраняет форму прямоугольных торцов. Это можно объяснить тем, что конструкция расположения каналов в матрице подразумевает опережение слоев на гранях попарно сразу в трех плоскостях, а не в двух. Таким образом, сохраняется исходная геометрия поперечного сечения на переднем конце заготовки. При анализе распределения накопленной деформации видно, что наиболее оптимальная схема деформирования реализуется в предлагаемом устройстве. Осуществление интенсивной пластической деформации сразу в трех плоскостях приводит к значительной проработке металла, что благоприятно сказывается на ее механических свойствах. А наличие схемы трехкратного изменения направления течения металла является,по сути, схемой знакопеременного деформирования,приводящей к более равномерному распределению накопленной деформации по всему сечению заготовки. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для прессования металла,включающее пуансон и матрицу, имеющую три канала одинакового поперечного сечения, два из которых (входной и выходной) параллельны друг другу, а средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам, отличающееся тем, что средний канал расположен под углом к входному и выходному каналам в трех плоскостях.