Инструмент поперечно-клиновой прокатки

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Кожевникова Гражина Валерьевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси(57) Инструмент поперечно-клиновой прокатки, продольная ось которого расположена вдоль направления прокатки, включающий основание инструмента, калибрующую плоскость и боковую наклонную грань, расположенную под острым углом наклонак продольной оси инструмента и под острым углом наклонак основанию инструмента,отличающийся тем, что угол наклонак основанию инструмента выполнен менее 60 /( ) , где- острый угол наклона боковой наклонной грани к продольной оси инструмента в градусах,- острый угол наклона боковой наклонной грани к основанию инструмента в градусах. 47412008.10.30 Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для получения деталей, преимущественно типа ступенчатый вал, посредством поперечно-клиновой прокатки. Известен инструмент поперечно-клиновой прокатки, продольная ось которого расположена вдоль направления прокатки, включающий основание инструмента, калибрующую плоскость и боковую наклонную грань, расположенную под углами наклона к продольной оси инструмента и к основанию инструмента. Формообразование деталей типа тел вращения с удлиненной осью осуществляется путем перераспределения металла вдоль оси заготовки движущимся поперек оси заготовки инструментом 1. Недостатком этого инструмента является то, что при прокатке таким инструментом на поверхности заготовки осуществляется недостаточная деформация, действие которой снижает измельчение зерна заготовки и, как следствие, снижает усталостную прочность деталей при их эксплуатации. Известен инструмент поперечно-клиновой прокатки, продольная ось которого расположена вдоль направления прокатки, включающий основание инструмента, калибрующую плоскость и боковую наклонную грань, расположенную под острым углом наклонак продольной оси инструмента (углом заострения) и под острым углом наклонак основанию инструмента (углом наклона) 2. Соотношение угла наклона боковой граник углу заостренияв этом инструменте устанавливается 60 /( ) , где- острый угол наклона боковой наклонной грани к продольной оси инструмента в градусах,- острый угол наклона боковой наклонной грани к основанию инструмента в градусах. Недостатком инструмента этой конструкции является то, что такое исполнение угловиинструмента вызывает недостаточное измельчение зерна в поверхностных слоях заготовки, что приводит к ухудшению усталостной прочности получаемых деталей при их эксплуатации. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение усталостной прочности прокатанных ступенчатых валов. Поставленная задача решается следующим образом. В инструменте поперечноклиновой прокатки, продольная ось которого расположена вдоль направления прокатки,включающем основание инструмента, калибрующую плоскость и боковую наклонную грань, расположенную под острым углом наклонак продольной оси инструмента и под острым углом наклонак основанию инструмента, угол наклонак основанию инструмента выполнен менее 60 /( ) , где- острый угол наклона боковой наклонной грани к продольной оси инструмента в градусах,- острый угол наклона боковой наклонной грани к основанию инструмента в градусах. На фиг. 1 показан инструмент. На фиг. 2 показана зависимость размеров зерна анодной меди М 00 от предельной степени деформации сдвига . На фиг. 3 показана полуось трактора МТЗ 1221-2407082, прокатка которой произведена предлагаемой полезной моделью инструмента. Инструмент поперечно-клиновой прокатки имеет основание инструмента 1 (фиг. 1),калибрующую плоскость 2 и боковую наклонную грань 3. Продольная ось инструмента 12 совпадает с направлением прокатки. Боковая наклонная грань 3 расположена под острым углом наклонак продольной оси инструмента О 1 О 2 и под острым углом наклонак основанию инструмента 1. Величина угла наклонак основанию инструмента 1 составляет менее 60 /( ) . Работа инструментом осуществляется следующим образом. Два одинаковых клинообразных элемента, расположенных в верхней и нижней плитах, перемещаются навстречу друг другу в параллельных направлениях вдоль продольной оси инструмента О 1 О 2. При этом они внедряются в заготовку, вызывая ее вращение. В результате раскатывания ме 2 47412008.10.30 талла боковой наклонной гранью 3 каждого клинообразного элемента и последующего обжатия на участке калибрующей плоскости 2 происходит уменьшение диаметра заготовки и увеличение ее длины. Исполнение угла наклонак основанию инструмента менее 60 /( ) приводит к тому, что в поверхностных слоях прокатываемой заготовки существенно, в 1,3-2,0 раза,увеличиваются пластические деформации, которые измельчают зерна металла. Зависимость размеров зерна от деформации показана на фиг. 2. Общеизвестно, что чем меньше размер зерна в поверхностном слое ступенчатого вала, тем выше его усталостная прочность, т.к. мелкое зерно препятствует зарождению и распространению усталостных трещин. Таким образом, исполнение угла наклонак основанию инструмента менее 60 /( ) приводит к увеличению усталостной прочности прокатанных ступенчатых валов. На разработанном в ГНУ Физико-технический институт НАН Беларуси по предлагаемой полезной модели инструмента поперечно-клиновой прокатки производилась прокатка полуоси трактора МТЗ 1221-2407082 (фиг. 3). Прокатка заготовки из стали 40 Х ГОСТ 4543-71 осуществлялась при температуре нагрева 1473 К со скоростью 0,5 м/с. Угол заострения клинового инструмента был выполнен 7, угол наклона был выполнен 20, т.е. меньше величины 60 /( 7)22,7 . Размер зерна в итоге был уменьшен на 50 , что увеличило усталостную прочность на 27 . Инструмент предложенной конструкции найдет применение при производстве ступенчатых валов в машиностроительной промышленности Республики Беларусь, в частности на РУП Минский тракторный завод. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.