Способ изготовления полых изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении п)и изготовлении полых изделий. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента путем получения в процессе штамповки сверхмелкозернистой структуры материала заготовки. Заготовку 4 устанавливают на матрицу 1 и осуществляют штамповку пуансоном 3, в процессе которой заготовку подвергают индукционному нагреву по циклическому режиму в интервале температур фазово-структурного превращения материала заготовки. Температура и скорость нагрева от цикла к циклу возрастает. Амплитуда для заготовок из среднеуглеродистых сталей находится в пределах 80-115°С. Скорость штамповки при вытяжке находится в пределах 40-100°С/с, а при вьщавливании - в пределах Q-f Q°C/c. 3 з.п. ф-лы. 3 ил. СО о 05 OS ю фуг./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1306621

А1 (11 4 B 21 D 22/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3990353/25-27 (22) 09.12.85 (46) 30.04.87. Бюл. N- 16 (71) Киевское производственное объединение реле и автоматики и Киевский политехнический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.С.Яворский, В.И.Стеблюк и И.А.Олешко (53) 621.983.3 (088.8) (56) Мещерин В.Т. Листовая штамповка.

Атлас схем. M. Машиностроение, 1975, с.178, рис.586. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении при изготовлении полых иэделий. Цель изобретения — повышение стойкости инструмента путем получения в процессе штамповки сверхмелкоэернистой структуры материала заготовки. Заготовку 4 устанавливают на матрицу 1 и осуществляют штамповку пуансоном

3, в процессе которой заготовку подвергают индукционному нагреву по цик. лическому режиму в интервале темпера тур фаэово-структурного превращения материала заготовки. Температура и скорость нагрева от цикла к циклу возрастает. Амплитуда для заготовок из среднеуглеродистых сталей находится в пределах 80- 115 С. Скорость штамповки при вытяжке находится в пределах 40-100 С/с, а при выдавливании — в пределах 10-40 С/с, 3 з.п. ф-лы. 3 ил.

1 13

Изобретение касается обработки металлов давлением и относится к способам штамповки с нагревом полых изделий.

Цель изобретения — повышение стойкости инструмента путем получения в процессе штамповки сверхмелкозернистой структуры материала заготовки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема осуществления способа при индукционном нагреве; на фиг. 2 график изменения температур нагрева при вытяжке; на фиг. 3 — то же, при вьщавливании.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: 1 — матрица, 2 — индуктор, 3 — пуансон, 4 — штампуемое изделие.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку укладывают в матрицу 1, в которую вмонтирован индуктор 2. На индуктор 2 подается электрическое напряжение. Заготовку нагревают до температуры верхней границы фазового перехода. Пуансон 3 внедряется в заготовку, одновременно индуктор 2 выключается примерно на 2 с. Заготовку в первом цикле, как и во всех последующих, охлаждают до температуры,при которой снижается интенсивность фазово-структурного превращения.

Затем осуществляют последующие циклы нагрева заготовки. Одновременно с термоциклированием производят деформирование заготовки до получения полого изделия необходимых размеров.

После получения готового изделия

4 нагрев прекращают, пуансон 3 извле кают из готового изделия 4.

Осуществление одновременчого со штамповкой заготовки вытяжкой или вьщавливанием индукционного или контактного нагрева заготовки по циклическому режиму в интервале температур фазово-структурного превращения позволяет снять деформационное упрочнение материала заготовки, возникающее в результате обработки. Материал заготовки возвращается в сверхпластичное состояние. Термоциклирование проводят в интервале структурно-фазовых превращений, когда легко проходят рекристаллизационные процес-. сы (при обработке давлением скорость деформационного упрочнения материала заготовки находится в динамическом равновесии с процессом возврата ма06621

55 териала заготовки в сверхпластичное состояние).

Процесс обработки давлением ведет. ся, когда в материале заготовки происходит частичная фазовая перекристаллизация измельченной структуры в конце последних термоциклов. Так, например, для среднеуглеродистых сталей различие удельных объемов превращающихся друг в друга феррита и аустенита и значений их термических расширений приводит к возникновению значительных напряжений на межфазных гранйцах и к пластической микродеформации, т.е. к фазовому наклепу структурных составляющих. При этом изменения фазы-структуры материала заготовки вызывают полиморфные Ы у превращения, что сопровождается увеличением числа зародышей новой фазы, а наклепанные феррит и аустенит склонны к рекристаллиэации.

Термоциклирование во время обработки заготовки обеспечивает получение и сохранение сверхмелкозернистой структуры материала заготовки. При этом оптимальная амплитуда колебания температуры нагрева находится, например, для среднеуглеродистых сталей в пределах 80-115 С, а скорость нагрева — в пределах 40-100 С/с.

Кроме того,, с целью сокращения времени индукционного нагрева заготовки нагрев осуществляют при постоянно включенном индукторе путем перемещения либо индуктора относительно заготовки, либо заготовки относительно индуктора.

Количество циклов выбирают из условия целесообразного измельчения структуры материала заготовки, получения зерна достаточно мелкого для обеспечения высокой пластичности материала, а также из условия отсутствия термоохрупчивания.

Постепенное увеличение от цикла к циклу скорости нагрева заготовки и температуры нагрева обеспечивает постепенное измельчение зерна. Уже первый термоцикл приводит к образованию мелкого аустенита во всем объеме нагреваемой заготовки, который распадается при охлаждении на более мелкую ферритно-цементную смесь.Следующие циклы, проводимые с большими скоростью нагрева и амплитудой колебания температуры нагрева, еще в

3 13066 большей степени измельчают структуру благодаря накоплению зародышей новой фазы и ограничению роста величины зерна.

Скорости нагрева заготовки выбра5 ны из расчета, что сверхпластичное состояние материала получают в интервале фазового превращения, обеспечивающего лишь частичное прохождение полиморфных превращений. 10

Практически достигаемые минимальная и максимальная скорости нагрева на электронагревательных установках в интервале температур фазовых превращений составляют для среднеугле- 15 родистых сталей соответственно при обработке вытяжкой 40-100 С/с, при обработке выдавливанием — 10-40 С/с (фиг.2 и 3).

Увеличение от цикла к циклу тем- 20 пературы нагрева (рост амплитуды колебания температуры нагрева) выбрано из условий прохождения полиморфных превращений в металле.

При амплитуде колебания темпера- 25 туры нагрева менее 80 С полиморфные превращения в металле происходят в малой степени и повышения пластичности не наблюдается.

При амплитуде колебания темпера- 30 о туры нагрева более 115 С полиморфные превращения железа происходят полностью и пластичность не зависит от изменения температуры. Оптимальным интервалом амплитуды является 80—

115 С, когда полиморфные превращения проходят частично, т.е. для состояния с.верхпластичности существует критический интервал температур, выход за который не приводит к повышению 40 пластичности материала. Оптимальная температура нагрева определяется максимально развитой поверхностью заро21 Д дышей новой фазы в материале и находится рядом с температурой фазового перехода.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить пластичность штампуемого материала, увеличить высоту изготавливаемых изделий, что обеспечивает повышение производительности. формула и з обретения

1 Способ изготовления полых изделий, при котором в процессе штамповки осуществляют электронагрев за"отовки, например индукционный, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента путем получения в процессе штамповки сверхмелкозернистой структуры материала заготовки, нагрев заготовки осуществляют по циклическому режиму в интервале температур фазово-структурного превращения материала заготовки с возрастающими от цикла к циклу температурой и скоростью нагрева.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения качества изделий из среднеуглеродистых сталей, нагрев заготовки осуществляют с амплитудой колебаний температуры нагрева, находящейся в пределах 80-115 С.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что штамповку полых изделий осуществляют путем вытяжки со скоростью нагрева, находящейся в пределах 40-100 С/с.

4. Способ по пп.! и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что штамповку полых изделий осуществляют путем выдавливания со скоростью нагрева, находящейся в пределах 10-40 С/с.

1306621

t,c д g e y в е вgc

Фиа Я

Ъ

Составитель Полосухин

Редактор Л. Веселовская Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник ,М

Заказ 1481/7 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4