PL221576B1 - Sposób wytwarzania profili z metali i zespół do wytwarzania profili z metali - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania profili z metali i zespół do wytwarzania profili z metali, mający zastosowanie w przemyśle przetwórczym metali i stopów zwłaszcza do wykonywania profili o przekroju pełnym w postaci kształtowych prętów.

Znany jest sposób wyciskania profili polegające na wyciskaniu metalu polegająca na umieszczeniu, zimnego lub podgrzanego do odpowiedniej temperatury wlewka w recypiencie zamkniętym z jednej strony matrycą a z drugiej strony usytuowany jest stempel prasy hydraulicznej. Siła przyłożona do stempla powoduje wyciśnięcie wyrobu przez otwór matrycy. Wadą tego sposobu i urządzenia jest ograniczona długość formowania wyrobów, duży procent wyrobów wadliwych - niedoformowanych oraz trudności kształtowania wyrobów o małych przekrojach poprzecznych.

Inny znany sposób ciągłego wyciskania metali znany w literaturze przedmiotu opisany w wydawnictwie Materials Processing Technology nr 104 (2000) pod nazwą Conform, polega na wprowadzeniu kształtowanego metalu w postaci pręta pomiędzy koło napędzane a układ docisku, który na skutek tarcia rozgrzewa materiał przed wejściem do otworu matrycy. Wadą tego rozwiązania jest k onieczność przykładania bardzo dużego momentu oraz ogranicza stosowanie do metali miękkich typu aluminium i miedź.

Metoda wyciskania wyrobu poprzez zmianę drogi odkształcania plastycznego z wykorzystaniem zjawiska lokalnego uplastycznienia materiału podczas wyciskania, została przedstawiona w czasopiśmie Materials Science and Technology nr 16 (2000) str. 664 i nast. I nazwana metodą KOBO.

W polskim zgłoszeniu patentowym P 388159, przedstawiono metody kątowego wyciskania w yrobów, zwłaszcza metalowych, gdzie w cylindrze wsadowym trzpień w strefie otworu matrycy wyk onuje ruch cyklicznie obrotowy.

Znany jest również sposób wyciskania kątowego (ECAP) polegający na przepychaniu wkładu przez kątową matrycę. Wsad przemieszczając się przez kątowo ustawiony kanał uruchamia dodatk owe płaszczyzny poślizgu, umożliwiając rozdrobnienie struktury. Wadą rozwiązania jest to, że kształt i wymiary wejściowe kanału kątowego są takie same jak kształt i wymiary kanału wyjściowego. Końce wsadu (stan wejściowy i wyjściowy), nie przechodzą przez część kątową kanału i w tych strefach nie ma rozdrobnienia struktury. Ponadto proces nie gwarantuje równomiernych własności na przekroju poprzecznym wsadu.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad przedstawionych metod do kształtowania metali i stopów oraz proszków i odpadów przy dużej intensywności odkształcenia. Metoda ta jest osiągnięta za pomocą sposobu kształtowania metali i stopów oraz proszków i odpadów, przy pomocy zespołu, których istotę przedstawiono poniżej.

Istota wynalazku, którym jest sposób wytwarzania profili z metali, poprzez wyciskanie wsadu przez szczelinę matrycy, polega na tym, że wsad umieszcza się w pojemniku nagrzanym do temp. w granicach (297-1497) K, z kolei, oddziałuje się na wsad stemplem wywołującym naciski jednostkowe uplastyczniające materiał wsadu i wyciska przez zamkniętą obrotową tarczą, obracającą się z prędkością obrotową uplastycznienia wsadu w granicach (1-30) obr./min., szczelinę, utworzoną przez pobocznicę tarczy z kanałem bocznym w matrycy.

Korzystnym jest, gdy wsadem jest metal.

Korzystnym jest też, gdy wsadem jest stop metali.

Korzystnym jest także, gdy wsadem jest proszek metali.

Również korzystnym jest, gdy wsadem jest odpad metali.

Sposób ten realizowany jest w zespole do wytwarzania profili z metali, mający tłok do wycisk ania wsadu przez szczelinę matrycy z elementem zamykającym, którego istota według wynalazku polega na tym, że stanowi go pojemnik, zakończony matrycą z otworem i kształtowym kanałem bocznym, mający centralny otwór do osadzania wsadu i trzonu stempla, przy czym otwór matrycy zamknięty jest tarczą obracającą się w kierunku stycznym z osią bocznego kanału matrycy.

Korzystnym jest, gdy otwór osiowy matrycy ma kształt zgodny z kształtem pojemnika.

Korzystnym jest też, gdy otwór osiowy matrycy ma kształt zmienny, o niekołowym zarysie poprzecznym.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- wykorzystanie sił tarcia na powierzchni pobocznicy tarczy oraz sił od nacisków tłoka do wytworzenia temperatury uplastycznienia wsadu w strefie otworu matrycy,

PL 221 576 B1

- uzyskanie rozdrobnienia struktury wsadu poprzez duży zgniot materiału i uruchomienie lokalnych płaszczyzn poślizgu, zwiększające własności wytrzymałościowe wyrobów,

- możliwość wykorzystania do wytwarzania profili z metali metalu, stopu metali, proszków metali czy produktów odpadowych metali,

- dogęszczanie wstępnie sprasowanych półwyrobów z proszków metali i proszków niemetali, kształtujących długich profili pełnych o wysokim stopniu zagęszczenia lub wytrzymałych taśm,

- możliwość stosowania różnych metali jako wsadu kształtowanego,

- możliwość uzyskiwania dowolnego kształtu przekroju poprzecznego otrzymywanych profili,

- zmniejszenie energochłonności procesu wytłaczania,

- zmniejszenie zużycia narzędzi roboczych,

- zwiększenie stopnia odkształcenia wsadu,

- wzrost właściwości mechanicznych wyrobu,

- rozdrobnienie ziaren w strukturze wyrobu.

Przedmiot wynalazku, w przykładowym, lecz nie ograniczającym wykonaniu, uwidoczniono w schemacie na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono zespół w przekroju w płaszczyźnie przechodzącej przez oś otworu pojemnika i oś kanału bocznego matrycy, na fig. 2 pokazano widok matrycy od strony tarczy, a także przedstawiono sposób wytwarzania profili z metali.

Zespół do wytwarzania profili z metali ma pojemnik 1, zakończony matrycą 2 z otworem osiowym 3 i kształtowym kanałem bocznym 4. Pojemnik ma również centralny otwór 5 do osadzania wsadu 6 i trzonu 7 stempla 8. Otwór 5 matrycy 2 zamknięty jest tarczą 9 obracającą się w kierunku stycznym z osią bocznego kanału 4 matrycy 2. Pojemnik 1 ma zespół grzewczy 10.

Istnieją odmiany wykonania, gdzie otwór osiowy 3 matrycy 2 ma kształt zgodny z kształtem pojemnika 1.

Istnieją również odmiany wykonania, gdzie otwór osiowy 3 matrycy 2 ma kształt zmienny, o niekołowym zarysie poprzecznym.

Wsad 6 umieszcza się w otworze 5 pojemnika 1 nagrzanego do temp. w granicach (297-1497) K. Z kolei, oddziałuje się na wsad 6 stemplem 8 wywołującym naciski jednostkowe uplastyczniające materiał wsadu 6 i wyciska wsad 6 przez zamkniętą obrotową tarczą 9, obracającą się z prędkością obrotową uplastycznienia wsadu w granicach (1-30) obr./min., szczelinę, utworzoną przez pobocznicę tarczy 9 z kanałem bocznym 4 matrycy 2.

Jako wsad 6 stosuje się metal, stop metali, proszek metali lub odpad metali.

Claims (8)

1. Sposób wytwarzania profili z metali, poprzez wyciskanie wsadu przez szczelinę matrycy, znamienny tym, że wsad (6) umieszcza się w pojemniku (1) nagrzanym do temp. w granicach (297-1497) K, z kolei, oddziałuje się na wsad (6) stemplem (8) wywołującym naciski jednostkowe uplastyczniające materiał wsadu (6) i wyciska przez zamkniętą obrotową tarczą, (9) obracającą się z prędkością obrotową uplastycznienia wsadu w granicach (1-30) obr./min., szczelinę, utworzoną przez pobocznicę tarczy (9) z kanałem bocznym (4) w matrycy (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsadem (6) jest metal.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsadem (6) jest stop metali.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsadem (6) jest proszek metali.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wsadem (6) jest odpad metali.

6. Zespół do wytwarzania profili z metali, mający tłok do wyciskania wsadu przez szczelinę matrycy z elementem zamykającym, znamienny tym, że stanowi go pojemnik (1) zakończony matrycą (2) z otworem (3) i kształtowym kanałem bocznym (4), mający centralny otwór (5) do osadzania wsadu (6) i trzonu (7) stempla (8), przy czym otwór (3) matrycy (2) zamknięty jest tarczą (9), obracającą się w kierunku stycznym z osią bocznego kanału (4) matrycy (2).

7. Zespół według zastrz. 6, znamienny tym, że otwór (3) osiowy matrycy (2) ma kształt zgodny z kształtem pojemnika (1).

8. Zespół według zastrz. 6, znamienny tym, że otwór (3) osiowy matrycy (2) ma kształt zmienny, o niekołowym zarysie poprzecznym.