Способ изготовления деталей с утолщениями на конце

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления деталей с утол- . щением на конце. Целью изобретения является повышение качества, получаемых деталей и снижение TpyAoeMKOctM их изготовления. Для этого нагреву подвергают часть концевого участка, смещенную от торца заготовки на зА- данную величину. При зтом создаются условия для необходимого сопротивления Деформации металла в приконтактной с пуансоном области очага деформации, что исключает образова - ние заусенца. 1 ил. 2 табл. § (Л Эд к| 4 О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

09) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 401 7 249/30-27 (22) 04. 02, 86 (46) 15.06.8?. Бюл. Ф 22 (7!) Научно"производственное объединение АНИТИМ" и Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова (72) А.И.Осколков, М.И.Поксеваткин и Е.М.Пузырев (53) 62 1.73(088. 8} (56) Авторское свидетельство СССР, Ф 1053951, кл. В 21 К 1/74, 1983. (gg 4 В 21 К 1/74 В 21 3 1/04, (54) СПОСОБ. ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С

УТОЛЩЕНИЯМИ HA KOHL (57) Изобретение относится к обработ:ке металлов давлением, а именно к способам изготовления деталей с утол. щением на конце. Целью изобретения является повьппение качества получаемых деталей к снижение трудоемкости их изготовления. Для этого нагреву подвергают часть концевого участка, смещенную от торца заготовки на заданную величину. При этом создаются условия для необходимого сопротивления деформации металла в приконтактной с пуансоном области очага деформации, что исключает обраэова g ние заусенца, 1 ил. 2 табл.

1 13

Изобретение относится к обработ-, ке металлов давлением, а именно к горячей штамповке деталей с утолщениями нв конце.

Цель изобретения — повышение качества получаемых деталей и снижение трудоемкости их изготовления, На чертеже дана расчетная схема температурного .нагрева заготовки, где 11, — дЛина концевого участка, соответствующая объему утолщения, 112 - величина смещения зоны нагрева от торца заготовки 1 „ - длина эоны нагрева, 1 - общая длина заготовки.

На графике верхняя кривая показывает изменение температуры по длине эоны нагрева к моменту окончания нагрева заготовки (о„); нижняя кривая показывает изменение -температуры sa цикл штамповки (7, ), включающий время нагрева и транспортировки заготовки до штампами t„ - температура зоны нагрева к моменту окончания

Harpese, с " температура торца заготовки к моменту контакта с инструментом.

При 1„м 1„решение для температурного. поля имеет вид сн 1 + 1х

t t — — (er f- — --" — er f- — — — (1)

24а ц 2 а7ц где t — - изменение температуры по о

Ф длине заготовки, С, . а - температуропроводность, м /с.

Для торца заготовки при 1 = 0 и t t (350-450 С по условию) с учетом erf(-г) -erf(z) иэ выраже ния (1) находят температурный параметр с» — t, 1х

er f-— -— --— -—т н 2.Ьлс

+4 (— — -)

1х (2)

Г2а,„ где Ф(z) — интеграл вероятности, табулированная функция.

Задавая с„ и с,, определяют и получают значения выражения 1„/

lч2ата ..Задавая а и t, рассчитывают величину смещения зоны нагрева

1„от торца заготовки.

Данные расчета сведены в табл. 1

На основании полученных данных с точностью до 10Е в диапазоне

0,56 Вт 0,83 величину 1„ можно рассчитывать по простой аппроксимации

16740 2

t — ст

1 = 1 5 (2ао

t н

1,3 -12а,„9„, мм

Сущность изобретения заключается . в том, что перед штамповкой заготовки нагреву подвергают часть концевого участка, смещенную от торца, при этом величину смещения нагреваемой

1р части от торца заготовки определяют иэ соотношения

1 „1, З" 2à 0 где 1„ величина смещения нвгреваемой части от торца заготовки, мм, температуропроводность, м /с, время цикла штамповки, включающее время нагрева и транспортировки заготовки, с, а я

tR

9,. -"--"- - — температурный па"11 раметр, 25 t - температура нагреваемой час-, н о ти заготовки, С, t — температура нагрева торца в результате теплопередвчи за время 2,, С.

30 Нагрев смещенного от торца участка заготовки обеспечивает необходимое сопротивление деформации металла

2в прикбнтактной с пуансоном области очага деформации при формировании

З5 утолщения, исключающее образование заусенца. Высокое сопротивление деформации металла в торцовой части зв" готовки обеспечивает образование закруглений на торцовой поверхности р утолщения при изготовлении деталей типа болтов. В результате повышается качество деталей и производительность способа.

Максимальную температуру торцовой

45 части заготовки с учетом ее разогрева во время нагрева смещенной эоны и времени транспортировки для стальных заготовок выбирают не более 350450 С.

П р и и е р. Определяют изменение теплового состояния заготовок в процессе нагрева и транспортировки (a ö) при тех же начальных условиях тепло" вого режима для широко применяемого

55 ряда диаметров заготовок в диапазоне 10-50 мм. Материал — сталь 45; г„ = 1200 С; t, = 400 С, Теплофизические характеристики стали 45: плотность p = 7767 кг/м, теплоемкость

1316740

С 0,662 — — —; теплопроводн ость кДж кг. гр ф = 38 Бт/м гр; температуропроводность — 7, 4 10 м /с, сте пен ь черн оты поверхности E 0,5-0,7.

Бремя нагрева о „= 10 с, время транспортировки о, = 10 с, т.е. время цикла сц = 20 с (время формоиэменения заготовки не учтено) °

Определяют:

1) тепло, вводимое в 1 м эа „ =

° 10 с:

6 кДж

q ** С p t = 617 10

v г H M3 ) с - с

- сн ц Гн и

« «ц» сн определяют абсолютные значения температур поверхности t< и центра t .

Данные расчета сведены в табл. 2.

Таким образом, неравномерность те кператур по радиусу заготовок в диапазоне диаметров 20-50 мм составляет 66-36 С, Охлаждение поверхности - соответственно 120-48 С, центо ра 54-12 С, Изготовлена опытная партия болтов иэ стержня диаметром ф 24 мм с

2) тепло теряемое 1 м поверхносФ ти излучением 5 Я Тн и конвекцией a t > (et 20) эа время с 10 с

q - (О g T„+g t„) от

3) относительную поверхность эагоД2 товки ТЙ1„, к ее объему н - — 1„, равную 4/d = 200-83 м /м .

Тогда доля тепловых потерь излучением и конвекцией через поверхность заготовки от введенного тепла составит

4 а„.

- "е = 0,07 — 0,03

У т,е. от 7Х для заготовок ф 20 мм до ЗХ для заготовок ф 50 мм, о

Рассчитывают критерии В. (БИО) и F (Фурье) для времени

 — — -- - — - = 0,04-0,1;

2 2 t„h ь

F — — — =0740 12. о 4:eL ь3

0 62 У 1 °

Используя значения Б, и F с помощью номограмм, находят температурные параметры поверхности 8„ и центра Оц заготовок ф 20 и 50 мм, а используя выражения

45 длиной концевого участка 1 = 36 мм, к соответствующего объему головки болта 8 = 36 мм, H = t5 мм. Сталь 45.

Принято: с „ = 4 с; < = 5 с; <ц — 9 с; t„ = 1200 С. Температуру торца t+ задали 400 С.

Используя выражение (3), рассчитали величину смещения зоны нагрева

1х - 17 мм.

10 Нагрев осуществляли в щелевом индукторе. Перед подачей заготовки в штамп проводили проверку температуры торца концевого участка t с помощью пирометра и контактной термопары. Фактическая температура превышала заданную на 8-12Х, что вполне допустимо.

Испытания показали, что голонки болта получены с четко оформленными

20 гранями и закруглениями на торце. При этом расчетный объем металла на головку болта, в связи с ответствием заусенца, снижали на 3-5Х.

Формула изобретения

Способ изготовления деталей с утол, щениями на конце, включающий нагрев концевого участка заготовки, соответствующего объему утолщения, и штамповку нагретого участка в закрытом штампе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых деталей и снижения трудоемкости их изготовления, нагреву подвергают часть концевого участка, смещенную

35 от торца заготовки »а величину, определяемую из соотношения

1„= 1,5- 2 а,.е, где 1х — величина смещения нагревае40 мой части от торца заготовки, мм, а - температуропроводность, м /с, л ц — время цикла штамповки, включающее время нагрева и транспортировки заготовки, с, 8 — температурный параметр,определяемый из соотношения

50 ga =K===L т сн где tÄ - температура нагреваемой части зао готовки, С, 55 с — температура нагрева торца в. результате теплопередачи за время л о ц . С, 1316740

Таблица 1

t19 С

300 200

0,833

0,556

0,667

Оь778

0,067 0,75

1,38

0,97

1,15

0,77

1„при:

10 с

11,8!

1,8

9,36

14,0

16,8

23 7

13,25

16,7, 16,7

20,4

16,2

25 7

20,4

29,1 таблица 2 и Мю « ма » а веэавююй

4 в

tnэ t, С

0,1

1080

0 04 в.50 »

t,юМ.Подписное

ВНИИПИ Закаэ 2382/9 Тираж 582

Лроиэв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Q m . Е.

1„ /42 ад

8,„20 с

30 с (а 74м н "ФО и /ссталь"45) 1Т Х

400 300 200