Полунепрерывная винтовая экструзия
Представлены результаты исследования механики течения материала при полунепрерывной винтовой экструзии (ПНВЭ). Исследование проведено на модельной установке, выполненной из оргстекла. В качестве материала для исследований взят слоистый пластилин. Показано, что в очаге деформации при ПНВЭ реализуется...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2007
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70326 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Полунепрерывная винтовая экструзия / Я.Е. Бейгельзимер, Д.В. Прилепо, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 100-104. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859484368758636544 |
|---|---|
| author | Бейгельзимер, Я.Е. Прилепо, Д.В. Сынков, С.Г. |
| author_facet | Бейгельзимер, Я.Е. Прилепо, Д.В. Сынков, С.Г. |
| citation_txt | Полунепрерывная винтовая экструзия / Я.Е. Бейгельзимер, Д.В. Прилепо, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 100-104. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Представлены результаты исследования механики течения материала при полунепрерывной винтовой экструзии (ПНВЭ). Исследование проведено на модельной установке, выполненной из оргстекла. В качестве материала для исследований взят слоистый пластилин. Показано, что в очаге деформации при ПНВЭ реализуется простой сдвиг в плоскости, параллельной оси заготовки. Выполнены теоретические оценки, показывающие возможность реализации этого процесса «в металле».
Results of studies of mechanical flow of material under semicontinuous twist extrusion (SCTE) are described. Study is run for model installation made from glass. Flaky plasticine was taken for studies. It is shown that in the strain area under semicontinuouos twist extrusion a sample shear in planes parallel to axis of billet is realized. Theoretical evaluations, showing possibility of process realization «in metal», have been performed.
|
| first_indexed | 2025-11-24T15:43:07Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
100
PACS: 81.40.–z
Я.Е. Бейгельзимер, Д.В. Прилепо, С.Г. Сынков
ПОЛУНЕПРЕРЫВНАЯ ВИНТОВАЯ ЭКСТРУЗИЯ
Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
E-mail: prilepo@pisem.net
Представлены результаты исследования механики течения материала при полуне-
прерывной винтовой экструзии (ПНВЭ). Исследование проведено на модельной ус-
тановке, выполненной из оргстекла. В качестве материала для исследований взят
слоистый пластилин. Показано, что в очаге деформации при ПНВЭ реализуется
простой сдвиг в плоскости, параллельной оси заготовки. Выполнены теоретические
оценки, показывающие возможность реализации этого процесса «в металле».
Одним из методов интенсивной пластической деформации (ИПД) явля-
ется винтовая экструзия (ВЭ), которая позволяет осуществлять деформацию
простого сдвига в плоскости, перпендикулярной оси заготовки [1,2]. Мето-
дом ВЭ можно (после нескольких проходов заготовки) получать хорошо
проработанную по всему объему структуру, сохраняя при этом первона-
чальные размеры образца, что очень важно при дальнейшем его использова-
нии. Основной недостаток ВЭ − невозможность обработки заготовок боль-
шой длины ввиду значительной площади поверхности трения, характерной
для всех участков канала, которая вносит существенную составляющую в
усилие прессования.
Одним из способов, позволяющих значительно снизить усилие прессова-
ния, является прессование с активным действием сил трения [3]. Такие про-
цессы осуществляются во время прямого прессования, когда заготовка дви-
жется вместе с контейнером, в котором находится, причем скорости движе-
ния заготовки и контейнера могут отличаться.
Для того чтобы реализовать активное трение при ВЭ, традиционный ка-
нал винтовой матрицы (рис. 1,а) мы модифицировали (рис. 1,б). Такая схема
канала позволяет создать установку для полунепрерывного процесса. При
этом на одной оси на определенном расстоянии друг за другом размещаются
деформирующие элементы матрицы, через которые осуществляется экстру-
зия при протягивании заготовки вдоль канала. Заготовка продвигается при
помощи заталкивающего устройства (ЗУ), состоящего из двух плоских плит
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
101
а б
Рис. 1. Схемы традиционного (а) и модифицированного (б) винтовых каналов
со специальным рельефом на рабочей поверхности для повышения проталки-
вающей способности (рис. 2). Эти плиты совершают сложное возвратно-
поступательное четырехтактное движение: а – подход ЗУ к заготовке (захват);
б – проталкивание заготовки одновременно через все винтовые матрицы; в –
отход ЗУ от заготовки (освобождение); г – возврат ЗУ в первоначальное по-
ложение.
Рис. 2. Принципиальная схема установки для ПНВЭ: 1 – ЗУ, 2 – плоские направ-
ляющие, 3 – модифицированная винтовая матрица
Известно, что для получения ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры,
например в титане, необходимо достичь степени деформации сдвига поряд-
ка 5 [4]. Степень деформации сдвига определяется как e = tgα. Если в мат-
рице использовать два участка с углами наклона по 45° в разные стороны, то
при проходе металла через такую матрицу в нем будет накапливаться сте-
пень деформации е ∼ 2. Следовательно, для получения УМЗ в титане пона-
добится установка для ПНВЭ с тремя матрицами.
Процесс ПНВЭ реализовали таким образом. Заготовку помещали передним
торцом в прямую заходную часть канала, образованную плоскими направляю-
щими 2 и плоскими плитами ЗУ 1, которые находились в «не зажатом» поло-
жении. Затем ЗУ сжимали, захватывая заготовку, и протаскивали ее через де-
формирующую часть матрицы (ДЧМ) 3 при поступательном движении (такты
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
102
а и б) на расстояние, равное величине хода ЗУ.
При вхождении ДЧМ заготовка претерпевала
преобразование прямоугольного сечения в па-
раллелограммное, накапливая при этом дефор-
мацию одного знака. При выходе из ДЧМ заго-
товка из параллелограммной приобретала пер-
воначальную прямоугольную форму, получая
деформацию обратного знака. Далее заготовку
освобождали (такт в), ЗУ возвращали в исход-
ное положение (такт г), после чего происходил
захват уже большей части заготовки, и т.д.
С целью предварительного исследования
характера течения металла мы произвели фи-
зическое моделирование процесса. Была раз-
работана и изготовлена модель установки для
ПНВЭ из органического стекла (рис. 3)
Установка имеет такие параметры канала матрицы: входная часть – 26 ×
× 26 × 120 mm; деформирующая – угол наклона деформирующих стенок ка-
нала − ±45°, длина – 60 mm; выходная часть – 26 × 26 × 45 mm. На установке
был продеформирован пластилиновый трехслойный трехцветный образец с
размерами 26 × 26 × 105 mm.
Эксперимент проводили при температуре 20°С. Установку собрали, как по-
казано на рис. 3, предварительно покрыв рабочие поверхности канала смазкой,
в качестве которой использовали пчелиный воск с касторовым маслом. После
смазки заготовку поместили во входной части канала матрицы, между двух «не
зажатых» плит ЗУ. Далее ЗУ зажали и провели процесс прессования до упора
ЗУ в нижнюю плиту пресса так, чтобы затормозить заготовку в канале матри-
цы. Процесс остановили, разобрали установку, извлекли заготовку и порезали
ее на темплеты. На рис. 4 показаны характерные сечения заготовки. Из снимков
видно, что модельный материал повторяет изменения формы сечения канала
матрицы и в нем реализуется деформация по схеме простого сдвига в плоско-
сти, параллельной оси заготовки. Это свидетельствует об ином течении мате-
риала при деформировании, чем при ВЭ, и ставит процесс в разряд новых.
а б в
Рис. 4. Сечения заготовки во входной (а), деформирующей (б) и выходной (в) час-
тях матрицы
Рис. 3. Лабораторная уста-
новка (показана без плоских
плит ЗУ)
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
103
Рассмотрим возможность применения «зажимного» ЗУ для ПНВЭ. Необ-
ходимо рассчитать силу сдавливания и рабочую длину ЗУ, при которых они
способны перемещать заготовку по каналу с силой, необходимой для де-
формирования.
Поскольку деформированное состояние определяется как
e = tgα,
при α = 45° и «двойной» винтовой матрице e = 2.
Тогда давление, которое необходимо создать ЗУ в продольном направле-
нии, составит
p = σyslek,
где σysl – предел текучести деформируемого материала, kg/mm2; k – коэффи-
циент, учитывающий трение заготовки о деформирующие и направляющие
части матрицы и противодавление.
Сила сжатия заталкивающего устройства
2
abpQ =
µ
,
где a и b – размеры сечения заготовки, mm; µ – коэффициент трения между
ЗУ и заготовкой.
Условие проталкивания заготовки ЗУ представим в виде
ysl2
l p
a
>
µσ
,
где l – длина заготовки, находящейся в «зацеплении» с ЗУ, mm.
Это соотношение показывает, что при σysl = 50 kg/mm2, µ = 0.3, e = 2, k = 1.5
отношение длины к поперечному сечению заготовки должно быть не менее
5 для проталкивания через одну «двойную» винтовую матрицу с подвижны-
ми стенками.
Выводы:
− показана возможность осуществления ВЭ с помощью сил активного
трения;
− установлено, что в процессе деформирования материал повторяет из-
менение геометрии деформирующего инструмента;
− показано, что при ПНВЭ деформация осуществляется по схеме просто-
го сдвига, плоскость которого расположена параллельно большей оси заго-
товки, что позволяет существенно улучшить механические свойства заго-
товки вдоль этого направления.
1. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, С.Г. Сынков, А.Н. Сапронов, В.Г. Сынков,
ФТВД 9, № 3, 109 (1999).
Физика и техника высоких давлений 2007, том 17, № 2
104
2. Y. Beygelzimer, D. Orlov, V. Varyukhin, Ultrafine Grained Materials II, Y.T. Zhu,
T.G. Langdon, R.S. Mishra, S.L. Semiatin, M.J. Saran, T.C. Lowe (eds.), TMS
(2002), p. 297–304.
3. В.Л. Бережной, В.Н. Щерба, А.И. Батурин, Прессование с активным действием
сил трения, Металлургия, Москва (1988).
4. Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, Д.В. Орлов, С.Г. Сынков, Винтовая экструзия –
процесс накопления деформаций, ТЕАН, Донецк (2003).
Y.E. Beygelzimer, D.V. Prylepo, S.G. Synkov
SEMICONTINUOUS TWIST EXTRUSION
Results of studies of mechanical flow of material under semicontinuous twist extrusion
(SCTE) are described. Study is run for model installation made from glass. Flaky plasti-
cine was taken for studies. It is shown that in the strain area under semicontinuouos twist
extrusion a sample shear in planes parallel to axis of billet is realized. Theoretical evalua-
tions, showing possibility of process realization «in metal», have been performed.
Fig. 1. Schemes of conventional (а) and modified (б) twist channels
Fig. 2. Diagram of a plant for SCTE: 1 – pusher, 2 – flat guides, 3 – modified twist die
Fig. 3. Laboratory plant (pusher plates are not shown)
Fig. 4. Billet sections in inlet (a), deforming section (б) and outlet (в) of the die
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70326 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T15:43:07Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бейгельзимер, Я.Е. Прилепо, Д.В. Сынков, С.Г. 2014-11-02T17:14:15Z 2014-11-02T17:14:15Z 2007 Полунепрерывная винтовая экструзия / Я.Е. Бейгельзимер, Д.В. Прилепо, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. — 2007. — Т. 17, № 2. — С. 100-104. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.–z https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70326 Представлены результаты исследования механики течения материала при полунепрерывной винтовой экструзии (ПНВЭ). Исследование проведено на модельной установке, выполненной из оргстекла. В качестве материала для исследований взят слоистый пластилин. Показано, что в очаге деформации при ПНВЭ реализуется простой сдвиг в плоскости, параллельной оси заготовки. Выполнены теоретические оценки, показывающие возможность реализации этого процесса «в металле». Results of studies of mechanical flow of material under semicontinuous twist extrusion (SCTE) are described. Study is run for model installation made from glass. Flaky plasticine was taken for studies. It is shown that in the strain area under semicontinuouos twist extrusion a sample shear in planes parallel to axis of billet is realized. Theoretical evaluations, showing possibility of process realization «in metal», have been performed. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Полунепрерывная винтовая экструзия Напівбезперервна гвинтова екструзія Semicontinuous twist extrusion Article published earlier |
| spellingShingle | Полунепрерывная винтовая экструзия Бейгельзимер, Я.Е. Прилепо, Д.В. Сынков, С.Г. |
| title | Полунепрерывная винтовая экструзия |
| title_alt | Напівбезперервна гвинтова екструзія Semicontinuous twist extrusion |
| title_full | Полунепрерывная винтовая экструзия |
| title_fullStr | Полунепрерывная винтовая экструзия |
| title_full_unstemmed | Полунепрерывная винтовая экструзия |
| title_short | Полунепрерывная винтовая экструзия |
| title_sort | полунепрерывная винтовая экструзия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70326 |
| work_keys_str_mv | AT beigelʹzimerâe polunepreryvnaâvintovaâékstruziâ AT prilepodv polunepreryvnaâvintovaâékstruziâ AT synkovsg polunepreryvnaâvintovaâékstruziâ AT beigelʹzimerâe napívbezperervnagvintovaekstruzíâ AT prilepodv napívbezperervnagvintovaekstruzíâ AT synkovsg napívbezperervnagvintovaekstruzíâ AT beigelʹzimerâe semicontinuoustwistextrusion AT prilepodv semicontinuoustwistextrusion AT synkovsg semicontinuoustwistextrusion |