Способ изготовления изделий типа стаканов

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением., а именно к . .. способам изготовления изделий типа стаканов. Целью изобретения является повышение качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделия. Это достигается путем уменьшения угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия с помощью ограничения величины обжатия при вьщавливании и соответствующего выбора смазки. При соблюдении условий реализации процессов происходит ориентирование волокон преимущественно вдоль стенок изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. хо 1 ;о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (584 В 21 ) 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3944442/31-27 (22) 19.08.85 (46) 23.03.87. Бюл. У 11 (71) Всесоюзный заочный машинострои- тельный институт (72) А.Л. Воронцов (53) 621.73(088.8) (56) Холодная объемная штамповка:

Справочник. /Под ред. Г.А. Навроцкого. — И.: Иашиностроение, 1973, с. 231, рис. 38В. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА

СТАКАНОВ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления изделий типа стаканов. Целью изобретения является повышение качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделия. Это достигается путем уменьшения угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия с помощью ограничения величины обжатия при выдавливании и соответствующего выбора смазки. При соблюдении условий реализации процессов происходит ориентирование волокон преимуще- ственно вдоль стенок изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1297978 е 1 д = К -1tgq = lim

Рв -1

s-o (2) Подставив выражения (1) и (3) в выражение (2), получим

R — (R — 1 ) ° ехр (-41 — ) — 1

tg(P=lim

h (4) з о (1 +() Б

tgp= lim б- О ! получаем

2Ь(1+у) (5) h = 0,6742

R2 — 1 ь 1+2,ь Р (6) (7) tg с = 0,7416

Нг (8) откуда

R=- ° (9) Изобретение относится к обработк металлов давлением, преимуц(ественно к изготовлению изделий типа стаканов способами, включающими штамповку обратным вьщавливанием. 5

Цель изобретения — повышение качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделия, а также повышение коррозионной стойкости.

На фиг. 1 показана расчетная схема с типовым волокном макроструктуры при получении изделий типа стаканов выдавливанием; на фиг ° 2 — графики зависимости угла выхода волокна макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия от обжатия и коэффициента трения между заготовкой и матрицей.

Способ осуществляется следуюшим образом.

Сначала путем рубки или резки прутка получают заготовку, которую калибруют и таким образом получают исходную заготовку под дальнейшие формо25

< образуюц(ие операции. Далее на заготовку наносится смазка, после чего производится выдавливание заготовки пуансоном в матрице. Затем, в случае необходимости, осуществляются доводочные штамповочные операции, например прямое выдавливание или вытяжка. ! Все остальные операции, за исключением обратного вьщавливания практически не изменяют исходное направление во-35 локон макроструктуры заготовки.

На фиг. 1 показано типовое волокно макроструктуры, которое до выдавливания прямое и параллельно оси Z, 40

Необходимо вычислить угол выхода это. го волокна на внутреннюю поверхность стакана с . При выводе используем относительные величины всех геометрических размеров, т.е. h — высота очага пластической деформации, Н45 глубина полости, R — радиус матрицы, — начальный радиус волокна; Э радиус волокна на выходе из очага пластической деформации, S — - рабочий ход пуансона отнесены к радиусу ка50 либрующего пояска пуансона, принятого за единицу (r = 1).

Из условия постоянства объема легко показать, что глубина полости выдавливаемого стакана связана с рабочим ходом пуансона зависимостью

Тангенс уг.па вьглода волокна (р определяется выражением

Радиус волокна на выходе из очага пластической,цеформации (с учетом — 1) равен

R — (R — 1) ехр(- P — ), (3)

Раскрывая неопределенность по правилу Лойиталя, согласно которому предел отношения двух функций равен пределу отношения производных этих функций, т,е. — — (Кг -1) ехр (- (1(Б/Ь)

2 R

Подставляя в выражение (5) величину высоты очага пластической деформации (при P = 1,1; p, = 0,5) окончательно получаем

Величина обжатия заготовки при вьщавливании, как известно, равна

Подставляя выражение (9) в выражение (7), находим

Н- (1+9) Б1, (1) t(,q = 0,И16 (— l)(l+() ((О>

1 е .Ге

129797

15 (12) Из графиков этой зависимости для различных коэффициентов трения (фиг. 2) видно, что величина q имеет экстремум при е = 0,44. Таким o5paзом, максимальное значение 5

tgtpÄ Ä = 0,7416 0,4964 )+ЗА, (11) Допустимое значение обжатия находим из условия, что угол (как мини- 10 мум на 107 меньше угла. С учетом то1 о, что в области небольших значений углов (ф tp g это условие можно записать в виде

Подставив выражения (10) и (11) в выражение (12) и возведя для удобства полученный результат в квадрат, най- 20 дем условие, ограничивающее допускаемую величину обжатия е2 (— — 1) (1 + — ) 0,2(1 + З ц). (13)

1 2р е Ге

25 ,Из этого условия допускаемая величина е легко находится методом последовательных приближений, причем получаются две области допускаемых значений е (одна для малых обжатий, другая 30 для больших), из которых выбирается требуемая с учетом того, тонкостенное (т.е. с большим обжатием) или толстостенное (т.е. с малым обжатием) изделие изготавливается. После выбора35 е из выражения (9) легко находятся требуемые соотношения диаметров пуансона и матрицы, необходимые для проектирования штампового инструмента.

Большое влияние на величину углами 4д оказывает коэффициент трения между заготовкой и матрицей р (фиг. 2).

Наименьшие значения угла <р получаются при ц «< О, 1 .

Пример. Изготовляют изделие типа стакана из стали Ст. 3. Диаметр полости (и, соответственно, диаметр калибрующего пояска, пуансона) 40 мм, глубина полости 182 мм, наружная высота изделия 202 мм. После калибров- 5О ки заготовки фосфатируют и омыливают, в результате чего коэффициент трения между заготовкой и матрицей составляет ш = 0,1. Из условия (13) допускае:мые диапазоны обжатий е 0,694, из

8 4 условия (9) R 1,2,поэтому используют матрицу диаметром 48 мм, а для снижения усилия выдавливания ее устанавливают свободноплавающей и е 0,263 (т.е. R 1 95, поэтому используют матрицу диаметром 80 мм) .

Для сравнения также проводят выдавливание при е = 0,44, R = 1,5, диаметре матрицы 60 мм. После выдавливания вдоль оси стаканов посередине высоты из стенки вырезаются стандартные образцы Менажэ, которые испытываются на ударную вязкость. Ее величина составляет: при е = 0,694, а„

596 кДж/м при е = 0,26,а„=619 краж/м2 при е = 0,44, а„ = 532 кДж/м2. Таким образом, использование изобретения позволяет повысить ударную вязкость.

Кроме того, за счет уменьшения угла выхода волокон на поверхность изделия увеличивается коррозионная стойкость. Для контроля также проводят выдавливание при е = 0,26 с р =0,3 (заготовку без фосфатирования смазывают животным жиром, данная величина обжатия выбрана потому, что с новышенным трением трудно получить изделие с более тонкими стенками вследствие больших усилий); а„= 548 кДж/м, т.е. на 13Х ниже, чем при р =0,1.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий типа стаканов, включающий операции получения исходной заготовки, нанесения на нее смазки, выдавливания в матрице и штамповки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделий, а также повышения коррозионной стойкости, выдавливание заготовки производят с обжатием, выби-. раемым из условия е (— — 1) (1 + — ) 0,2(1+ЗА), 1 2р где е — обжатие; ш — коэффициент трения между заготовкой и матрицей.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что смазку выбирают из условия обеспечения коэффициента трения р 0,1.

1297978

=05

20 д 02 04 Ой 0,8 8

Фиг,2

Составитель В. Карпычев

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Редактор О. Бугир

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 чаказ 850/13

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4