Способ изготовления полых стальных деталей типа профилированного патрубка с фланцем и ступицей

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цапф картеров автомобилей, вьшолненных в виде профилированного патрубка. Оно позволяет изготавливать полые стальные детали автомобилей. Цель изобретения - экономия металла, сокращение трудоемкости и повьвпение качества изготавливаемых деталей. Для этого методом горячей штамповки получают ступицу, фланец и заготовку патрубка . Заготовку трубчатой части штампуют длиной 1 3 - 4,5d, где d- наименьший внутренний диаметр натрубка. Штамповку охлаждают, при этом ступицу охлаждают ускоренно. После этого заготовку патрубка подвергают поперечно-винтовой прокатке при температуре Acj + (50 - ) на профилированной оправке профилированными валками, установленными под углом 1-5°. Базирование при прокатке производят по образованному при штамповке торцу ступицы. Ступицу охлаждают со средней скоростью в I5-30 раз ниже критической для стали, из которой изготовлена деталь, до температуры, лежащей в интервале 0-350 С. Внешнюю поверхность заготовки патрубка выполняют конической. После формирования профиля обрезают конечный участок, где сосредоточены торцовые дефекты и избыток металла, связанный с допусками на размеры начальной цилиндрической заготовки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. i (Л оо 00 to о оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1323203 А1 (51) 4 В 21 К 21/08 В 21 Н 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ \

? е:?

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3990778/27-27 (22) 14.10.85 (46) 15.07.87. Бюл. 1?- 26 (71) Московский автомобильный завод им. И.А.Лихачева и Производственное объединение "Электростальтяжмаш (72) И.К.Ватулин, И.И.Казакевич, Л.А.Крендель, В.А.Огневский, A.Ã.Орловский, Г.А.Островский, Н.И.Пысин, A.M.Ðûñêèíä, Ю.Н.Сергеев, Е.С.Смелов, А.Л.Степин, И.Н.Шкляров и С.А.Юрасов (53) 621.73(088.8) (56) Соколов Н.Л. Горячая штамповка выдавливанием стальных деталей. M

1967, с. 130-132, рис. 63. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ПРОФИЛИРОВАННО ГО ПАТРУБКА С ФЛАНЦЕМ И СТУПИЦЕЙ (57) Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цапф картеров автомобилей, выполненных в виде профилированного патрубка.

Оно позволяет изготавливать полые стальные детали автомобилей. Цель изобретения — экономия металла, сокращение трудоемкости и повышение качества изготавливаемых деталей. Для этого методом горячей штамповки получают ступицу, фланец и заготовку патрубка. Заготовку трубчатой части штампуют длиной 1 = 3 — 4,5d, где d— наименьший внутренний диаметр натрубка. Штамповку охлаждают, при этом ступицу охлаждают ускоренно. После этого заготовку патрубка подвергают поперечно-винтовой прокатке при температуре Ас + (50 — 200 С) на профилированной оправке профилированными валками, установленными под углом

1-5 . Базирование при прокатке производят по образованному при штамповке торцу ступицы. Ступицу охлаждают со

Ф средней скоростью в 15-30 раз ниже критической для стали, из которой изготовлена деталь, до температуры, лежащей в интервале 0-350 С. Внешнюю С. поверхность заготовки патрубка выполняют конической. После формирования 2 профиля обрезают конечный участок, где сосредоточены торцовые дефекты н избыток металла, связанный с допусками на размеры начальной цилиндрической заготовки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. СА1

1 3232

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении преимущественно цагф картеров ведущих мостов автомобилей, выполненных в виде профилированного патрубка, длина которого в 6 — 10 раз превышает внутренний диаметр, с фланцем и ступицей.

Цель изобретения — экономия металла и сокращение трудоемкости благодаря использованию полугорячей поперечно-винтовой прокатки при окончательном профилировании патрубка, а также повышение качества изготавливаемых деталей за счет формирования структуры металла, благоприятной для последующей упрочняющей термической обработки.

На фиг.1 показана готовая деталь; на фиг.2 — исходная заготовка под щ горячую штамповку; на фиг.3 — штампованный полуфабрикат под прокатку; на фиг.4 — деталь после поперечновинтовой прокатки, перед обрезкой торца. 25

Способ осущес твляют следуюшим о бразом.

Из цилиндрической сплошной заготовки (фиг.2) путем горячей штамповки с нагревом до 1100-12500С изготав- б ливают полуфабрикат под прокатку (фиг.3), который имеет сформированные окончательно ступицу и фланец, а также полученную выдавливанием заготовку патрубка, более толстостен35 ную и короткую, чем патрубок готовой детали. Длина этой трубчатой части полуфабриката в 3 — 4,5 раза превышает наименьший внутренний диаметр и может быть выполнена с конической внешней поверхностью. Затем полуфаб рикат охлаждают, причем ступицу охлаждают до 0 — 350 С со средней скоростью в 15-30 раз ниже критической для стали, из которой изготавливают деталь. В результате возникает разность температур между ступицеи и трубчатой частью полуфабриката. После этого производят окончательное профилирование патрубка поперечно50 винтовой прокаткой при температуре трубчатой части полуфабриката Ас +

+ (50-?00 С), используя в качестве базы торец ступиць|. Прокатку ведут на профилированной оправке профили55 рованными валкаьа, установленными под углом I — 5 Температура Ас + (50-200 С) может быть достигнута как непосредст03 2 венно при охлаждении с температурой штамповки, так и с помощью местного индукционного нагрева трубчатой зовы полуфабриката под прокатку.

В результате прокатки увеличивается длина заготовки шатрубка, утоняются его стенки, внутренний диаметр изменяется в соответствии с формой профилированной оправки (конический участок А на фиг.4).

Длина патрубка достигает требуемой величины и несколько превышает ее на отрезок, в котором сосредоточены торцовые дефекты (участок В на фиг.4). Этот участок удаляется местной пластической деформацией в зоне

С (фиг.3) непосредственно после прокатки, В результате получается цапфа с жесткими допусками и малыми припусками на окончательную механическую обработку.

Получение трубчатой части в виде заготовки длиной 1 = 3-4,5d позволяет существенно ее укоротить„ а стенки получить значительно толще. При этом улучшаются технологические условия штамповки, можно производить противодавлечие беэ опасности возникновения потери устойчивости, уменьшить раэностенность и торцовый заусенец, снизить износ инструмента и вероятность появления дефектов. Уже на стадии штамповки это приводит к уменьшению расхода металла.

Применение поперечно-винтовой прокатки на профилированной оправке профилированными валками„ установлено ными под углом 1-5, позволяет раскатать заготовку патрубка до требуемой длины с одновременным формообразованием боковой поверхности. При этом удается экономично формировать трубчатую часть за счет создания конических участков в полости цапфы и нанесения точного внешнего профиля с допуском по диаметру 0,5 мм. Осуществление одновременного формирования наружного профиля и раздачи .конического участка внутреннего профиля патрубка происходит за счет осевого усилия, возникающего при поперечно-винтовой прокатке. Металл в зоне конического участка подвергается пластической деформации сложного характера, обеспечивающего больший уровень упрочнения.

Осевое усилие при раздаче конического участка достаточно велико и тре1323?03

35 бует большого сопротивления смятию поверхности базирования. Выбор в качестве этой поверхности наиболее удаленного от патрубка участка — торца ступицы — и применение температурных режимов охлаждения после штамповки и режимов нагрева под прокатку способствует этому, так как ускоренное охлаждение ступицы позволяет поднять сопротивление смятию за счет снижения температуры. В частности, охлаждение ступицы до 0 — 350 С со скоростью в 15 — 30 раз меньше критической для стали, из которой изготавливают деталь, создает условия для образования на торце ступицы перлитоферритной структуры, обладающей на порядок более высоким сопротивлением смятию, чем аустенитная структура. Низкие температуры прокатки (в области полугорячей деформации) и отдаленность торца ступицы от места прокатки позволяют сохранить перлито-ферритную структуру на ступице в течение всего времени прокатки. По-25 вышенная точность формирования ступицы при штамповке и высокое сопротивление к смятию поверхности базирования позволяют профилировать патрубок с малыми допусками не только по диаметру, но и по длине, что также способствует экономии металла.

Кроме того, невысокая температура прокатки в интервале Ас +(50-200 С) способствует получению мелкозернистой структуры и подготавливает трубчатую часть детали к последующей упрочняющей термической обработке.

Соотношение длины выдавливаемой

В частности, точному проведению процесса прокатки способствует выполнение внешней поверхности заготовки патрубка конической. установка прокатных валков под углом 1 — 5 создает осевое усилие, направленное против движения оправки, т.е. обеспечивает противодавление при прокатке, что способствует повышению качества изделий.

Пример. Способ был опробован при получении заготовки цапфы картера заднего моста автомобиля ЗИЛ-130 с отношением максимального наружного диаметра к минимальному, равным

3 (соответственно диаметра фланца, равного 227 мм, к диаметру наименьшей шейки трубчатой части, равному

76 мм).

Отношение длины патрубка

1О(340 мм) к наименьшему внутреннему диаметру и (56 мм) составило 6 (фиг.!). Цапфу изготавливали из сортового проката стали 35, диаметром

120 мм, нарубленного на заготовке дхпиной 230 мм (фиг.2).

В индукционном чагревателе заготовку нагревали до !200 С. Методом выдавливания на прессе КГШП-4000 с противодавлением в закрытом штампе был получен штампованный полуфабрикат, длина заготовки патрубка которого составила 3,6Й (204 мм). При этом точность размеров ступицы и фланца составляла +1,5 мм в диаметре и +0,7 мм в осевых размерах. Разностенность заготовки патрубка менее

3 мм. заготовки патрубка и его внутреннего диаметра, составляющее 3 — 4,5, получено экспериментально.

При длине, меньшей трех диаметров, штамповку производить проще, но при поперечно-винтовой прокатке затрудня-4> ется точное течение металла на требуемую длину; из-за большой толщины стенок заготовки возникает ненужный избыток металла при переходе от боль50 ших к меньшим диаметрам. При длине, большей 4,5 диаметра, начинают проявляться описанные ухудшения технологичности штамповки. Соотношение 3

4,5 позволяет оптимизировать оба процесса. При выбранном соотношении уда-55 ется с высокой точностью осуществлять как процесс штамповки, так и поперечно-винтовой прокатки.

Охлаждение после штамповки проводили, подавая на ступицу водовоздушную смесь. При этом ступица охлаждалась ускоренно относительно трубчатой части полуфабриката. Скорость охлаждения составляла 10 /с. (!/20 критической скорости дпя стали 35).

Охлаждение проводили до 350 С. Ускоренное охлаждение привело к предотвращению образования окалины и распаду аустенита в ступице на перлитоферритную структуру. Заготовка пато рубка при этом остыла до 700 С. Затем полуфабрикат нагревали до температуры прокатки 870 С (интервал температур Ас +(50-200 С) составляет для

Ъ о стали 35 860-1010 C) . Нагрев производили местно в индукторе токами высокой частоты.

1323

Составитель О.Корабельников

Техред A.Кразчук Корректор А.Зимокосов

Редактор Н.Горват

Заказ 2900/ll

Тираж 582

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ 1Н-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Произвол твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород„ ул. Проектная, 4

Прокатку производили на оправке с коническим утолщением профилированными валками, имеющими профиль, обратный профилю трубчатой части, и установленными под углом 7 . Базироо ванне осуществляли по торцу ступицы штампованного полуфабриката.

После формирования профиля обрезали конечный участок, где сосредотачивались торцовые дефекты и избыток 10 дефектов металла, связанный с допусками на размеры начальной цилиндрической заготовки.

В результате была получена цапфа (фиг.1) с высокой точностьк размеров 15 как фланца и ступицы, так и трубчатой части, размеры которой выдерживались с допусками: по диаметру

+0,5 мм, по оси +1 мм.

Таким образом, способ позволяет 20 снизить объем механической обработки и обеспечивает зкономию металла за счет получения изделий высокой точности.

Формула изобретения 25

1. Способ изготовления полых стальных деталей типа профилирован203 6 ного патрубка с францем и ступицей, включающий горячую штамповку фланца и ступицы с вьщавливанием заготовки патрубка, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью экономии металла, сокращения трудоемкости и повышения качества деталей, заготовку патрубка выдавливают на длину, в 3 — 4,5 раза превышающую наименьший внутренчий диаметр патрубка, затем ступицу охлаждают до температуры 0 — 350 C со средней скоростью в 15 — 30 раз ниже критической для стали, из которой изготавливают деталь, и осуществляют окончательное формообразование патрубка поперечно-винтовой прокаткой при температуре Ac,, + (50...200 С) на профилированной оправке профилированными валками, установленными о под углом 1 — 5, базируя штампованный полуфабрикат по торцу ступицы.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что при штамповке выдавливанием внешнюю поверхность заготовки патрубка выполняют конической.