Способ обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации и устройство для его осуществления

Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к способам упрочнения металлов в процессе обработки.

Известен способ деформирования заготовки, заключающийся в гофрировании и выпрямлении [Huang J.Y., Zhu Y.T., Jiang H., Lowe T.C. Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening. // Acta Materialia. - 49 (2001), p.1498, fig.2.(a)].

Недостатком способа является недостаточная эффективность в создании ультрамелкозернистой структуры в материале за один цикл обработки.

Известен способ интенсивной пластической деформации материалов в пересекающихся каналах, заключающийся в деформировании заготовки путем равноканального углового прессования продавливанием заготовки через пересекающиеся вертикальный и горизонтальный каналы матрицы [патент РФ 2128055, МКИ В21С 25/00, опубл. 27.03.1999].

Недостаток способа заключается в недостаточности обеспечения жесткости листовых материалов.

Известное устройство для интенсивной пластической деформации материалов давлением содержит матрицу с расположенными в ней двумя пересекающимися каналами [Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. - М.: Логос, 2000. - С.13, рис.1.1,б].

Недостатком устройства также является недостаточность обеспечения жесткости листовых материалов.

Известны способ деформационной обработки материалов и устройство для его осуществления, близкие к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту [патент 2146571 РФ, 7 В21С 25/00, 20.03.2000 (прототип)]. Способ заключается в размещении материала в первом канале, приложении усилия для перемещения материала во второй канал с изменением поперечного сечения заготовки и его деформации угловым прессованием в области пересечения каналов и удалении заготовки при освобождении ее торцов. Устройство содержит пуансон, матрицу с подвижной и неподвижной частями, образующими первый и второй каналы, продольные оси которых расположены под углом друг к другу, стенка первого канала на участке, расположенном напротив второго канала, образована неподвижной частью матрицы, подвижная часть матрицы установлена с возможностью перемещения до и после деформирования, а второй канал имеет переменное по длине поперечное сечение.

Данные способ и устройство имеют ограниченные технологические возможности, обусловленные сложностью конструкции, недостаточностью обеспечения жесткости листовых материалов.

Задачей изобретения является разработка эффективного способа комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины и устройства для его осуществления несложного конструктивного исполнения, обеспечение необходимой жесткости обработанной пластины.

Задача изобретения решается способом обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации, включающим деформирование металлической пластины путем канального углового прессования продавливанием пластины через пересекающиеся первый и второй каналы матрицы, в котором согласно изобретению на дне первого канала матрицы в металлической пластине создают дополнительные деформации изгиба по ее высоте, а деформирование металлической пластины во втором канале матрицы осуществляют с изменением формы ее поперечного сечения.

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что деформирование металлической пластины во втором канале матрицы осуществляют с уменьшением поперечного сечения пластины.

Задача изобретения решается посредством устройства для обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации, содержащего пуансон, матрицу с первым и вторым каналами, продольные оси которых расположены под углом друг к другу, в котором согласно изобретению дно первого канала матрицы выполнено в форме гофра, а второй канал матрицы выполнен с поперечным сечением, обеспечивающим при деформировании в нем изменение формы поперечного сечения металлической пластины.

Кроме того, поставленная задача достигается тем, что второй канал матрицы выполнен с поперечным сечением, меньшим, чем поперечное сечение первого канала.

Сущность изобретения заключается в следующем. При деформировании пластины в месте пересечения каналов происходит измельчение зерен материала за счет сдвига со дна первого канала, и во втором канале пластина приобретает другую форму поперечного сечения, испытывая дополнительную деформацию изгибом в поперечном сечении.

Заявляемое техническое решение в виде предлагаемого способа и устройства позволяет осуществить комбинацию деформации пластины сдвигом посредством канального углового прессования и деформации изгиба по толщине пластины и повысить эффективность упрочнения материала и жесткость пластины при одном цикле обработки. Эффективность измельчения зерна и упрочнения материала повышается, если гофрирование пластины во втором канале с изменением формы ее поперечного сечения осуществляют с уменьшением поперечного сечения пластины.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение для обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации отличается возможностью в дополнение к канальному угловому прессованию осуществлять деформацию сдвига изгибом.

Схема заявляемого устройства для комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины представлена на рисунке.

Устройство для комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины содержит матрицу 1, первый 2 и второй 3 каналы, пуансон 4, причем дно первого канала выполнено в форме гофра, поперечное сечение второго канала выполнено обеспечивающим при продавливании через него изменение формы поперечного сечения пластины.

Устройство для комбинированной интенсивной пластической деформации металлической пластины работает следующим образом.

Пластина 5 прямоугольного сечения устанавливается в канал 2 матрицы 1. Под действием пуансона 4 пластина 5 испытывает деформацию сжатия в первом канале 2, причем на дне первого канала 2 пластина 5 подвергается деформации сдвигом за счет неравномерности по высоте дна первого канала 2. В области пересечения каналов материал испытывает деформацию сдвига и продавливается во второй канал 3, имеющий поперечное сечение в форме гофра, так же как и дно первого канала 2.

Устройство реализует комбинацию деформации сдвигом, как в равноканальном угловом прессовании, и сдвиговую деформацию изгибом с профилированием поперечного сечения пластины.

1. Способ обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации, включающий деформирование металлической пластины путем канального углового прессования продавливанием пластины через пересекающиеся первый и второй каналы матрицы, отличающийся тем, что на дне первого канала матрицы в металлической пластине создают дополнительные деформации изгиба по ее высоте, а деформирование металлической пластины во втором канале матрицы осуществляют с изменением формы ее поперечного сечения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирование металлической пластины во втором канале матрицы осуществляют с уменьшением поперечного сечения пластины.

3. Устройство для обработки металлической пластины деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации, содержащее пуансон, матрицу с первым и вторым каналами, продольные оси которых расположены под углом друг к другу, отличающееся тем, что дно первого канала матрицы выполнено в форме гофра, а второй канал матрицы выполнен с поперечным сечением, обеспечивающим при деформировании в нем изменение формы поперечного сечения металлической пластины.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что второй канал матрицы выполнен с поперечным сечением меньшим, чем поперечное сечение первого канала.