Способ осадки поковок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок из труднодеформируемых сталей и сплавов. Цель изобретения - повышение качества поковок, снижение трудоемкости извлечения прокладок после осадки и увеличение коэффициента использования металла. В заготовке, предназначенной для осадки, выполняют углубления в виде усеченного конуса. Угол конусности углубления равен 45-65°. В выемку помещают пластичную прокладку объемом, равным 1,4-1,5 объема углубления. При высоте прокладки больше глубины углубления на начальной стадии осадки действием бойка производят деформацию прокладки. После заполнения конической части углубления материал прокладки выдавливают в зазор между боком и периферийной частью заготовки. Процесс дальнейшей осадки характеризуется одновременным действием сил контактного трения со стороны прокладки на заготовку и действием замкнутой части прокладки, находящейся в условиях всестороннего сжатия, на периферийную часть заготовки. В результате обеспечивается необходимая равномерность деформации при высоких степенях обжатия и повышается коэффициент использования металла. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 J 5/00

ГОСУДАPСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1382565 (21) 4617544/25-27 (22) 12.12.88 (46) 15,12.90. Бюл, N 46 (72) И,Н.Лебединский, Ю.Н.Буленков, В.П.Троицкий, В.А.Тюрин и С.В.Пеньков (53) 621,73(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1382565, кл, В 21 J 5/00, 1986. (54) СПОСОБ ОСАДКИ ПОКОВОК (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок из труднодеформируемых сталей и сплавов. Цель . изобретения — повышение качества поковок, снижение трудоемкости извлечения прокладок после осадки и увеличение коэффициента использования металла. В заготовке, предназначенной для осадки, выполняют углубления в виде усеченного конуса. Угол

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок из труднодеформируемых сталей и сплавов.

Цель изобретения — повышение качества поковок при степенях деформации до

70, снижение трудоемкости извлечения прокладок после осадки и увеличение коэффициента использования металла.

На фиг. 1 показаны слева — исходное положение заготовки 1 с вставленными в углубление 2 прокладками 3, справа — с этими прокладками, полностью заполнившими объем выемок на начальной стадии осадки плитами 4; на фиг. 2 — заготовка с прокладками в конечной стадии осадки(показана одна четверть); на фиг. 3 — заготовка,, . Ы „„1б1 3233 А2 конусности углубления равен 45-650. В выемку помещают пластичную прокладку объемом, равным 1,4 — 1,5 объема углубления, При высоте прокладки больше глубины углубления на начальной стадии осадки дей- . ствием бойка производят деформацию прокладки. После заполнения конической части углубления материал прокладки выдавливают в зазор между бойком и периферийной частью заготовки, Процесс дальнейшей осадки характеризуется одновременным действием сил контактного трения со стороны прокладки на заготовку и действием замкнутой части прокладки, находящейся в условиях всестороннего сжатия, на периферийную часть заготовки. В результате обеспечивается необходимая равномерность деформации при высоких степенях обжатия и повышается коэффициент использования металла. 2 з.п.ф-лы, 5 ил. с извлеченными прокладками в исходном положении перед окончательной осадкой (слева), после осадки (справа); на фиг. 4 и 5 — осадка, когда донная часть выемки в заготовке выполнена выпуклой формы.

В заготовке 1 (фиг. 1, слева), предназначенной для осадки, выполняют углубления в виде усеченного конуса. Глубина выемки Н и диаметр меньшего основания D i в сечении конусной выемки рассчитывается по формуле, приведенной в прототипе. Больший диаметр D2 — из геометрических расчетов при угле конусности а, равном 45-65". В выемку

2 помещают пластичную прокладку 3 объемом, равным 1,4 — 1,5 от объема выемки. Так как высота прокладки больше глубины выемки, то на начальной стадии осадки дейст1613233 вием бойка 4 производят деформацию прокладки и полностью заполняют выемку 2 (рассматривается четверть сечения заготовки фиг. 1), После заполнения конической части выемки материал прокладки под действием усилия Q выдавливают в зазор между бойком 4 и периферийной частью заготовки (фиг, 2), Процесс дальнейшей осадки характеризуется одновременным действием сил контактного трения тсо стороны прокладки на заготовку в зоне В и С и действием замкнутой части прокладки, находящейся в условиях всестороннего сжатия, на периферийную часть заготовки

При величине обьема прокладки, меньшей 1,3 обьема выемки, материала прокладки недостаточно для заполнения зазора между периферийной частью заготовки и толщина прокладки начинает уменьшаться бойком, что приводит к "запиранию" прокладки и снижает эффективность ее действия именно к концу осадки, когда она достаточно прогреется и ее сопротивление дефорна заготовку с сохранением недеформиро- мации станет меньше, чем у материала ванной литой структуры. заготовки, (силы P). Таким образом, в процессе осад- 15 ки положительное воздействие прокладки (деформации сдвига на торцовой поверхности) на заготовку осуществляется по всей ее торцовой поверхности, а превышение объема прокладки над объемом выемки и заго- 20 товке в 1,3 — 1,5 раза не позволяет произойти процессу смыкания периферийной части заготовки с бойком, что предотвращает захолаживание торцовых частей заготовки и положительно влияет на проработку ме- 25 талла в периферийных частях заготовки (зоны С). Благодаря конической форме углубления после осадки прокладку беспрепятственно удаляют и заготовку доосаживают между плоскими байками до заданных 30 конечных размеров поковки (фиг. 3), При этом периферийные части заготовки получают дополнительную проработку металла и уменьшается бочкообразность осаженной заготовки, что позволяет снизить 35 расход металла за счет использования периферийных частей поковки, снизить трудо. емкость последующей механической

,обработки и повысить качество поковки.

Еслиугол конусностименьше45О, после 40 осадки извлечение прокладок из выемок становится затруднительным, а последующая доосадка заготовки приводит к обоазованию на торцах заготовки поверхностного дефекта, называемого "зажимом", 45

Если угол конусности будет больше 65О, то эффективность действия пластичной прокладки на периферийную часть заготовки в конечной стадии осадки значительно снижается за счет более активного ее выдавли- 50 вания в начальный момент.

При величине объема прокладки большей 1,5 объема выемки происходит выдавливание излишнего материала прокладки из зоны контакта, что влечет за собой лишь неоправданный его расход и возможность образования складок и зажимов на боковой поверхности ссаженной заготовки из-за тэк называемого катушкообразования (вогнутой бочки) в начальный момент осадки.

Для усиления эффективности действия прокладок и уменьшения расхода металла при изготовлении заготовки донная часть выемки в заготовке выполнена выпуклой формы.

В начальный момент осадки (фиг. 4, справа) прокладка заполняет выемку и при этом деформируется сама и в процессе осадки деформирует осевую часть заготовки, что способствует ее лучшей проработке.

В результате более интенсивного течения металла заготовки в периферийных частях выемки к концу осадки ее глубина выравнивается. а форма дна приближается к плоской (фиг. 5). Активное действие пластичных прокладок при тех же начальных размерах сохраняется при этом до больших степеней деформации, чем в случае, когда дно выемки плоское, так как большая часть объема прокладки сосредотачивается в периферийных частях заготовки, где течение металла при осадке более интенсивное, чем в осевой зоне.

Для усиления эффективности действия прокладок на заключительной стадии осадки прокладки имеют в начале осадки температуру меньшую, чем в конце, Прокладка работает следующим образом, Горячую заготовку выемкой устанавливают на холодную или нагретую до меньшей, чем она, температуры прокладку и такую же прокладку устанавливают на верхний торец. При этом выемки на торцах исходной заготовки могут отсутствовать совсем или выполнены глубиной 0,1 — 0,4 высоты прокладки для их точного центрирования, При вдавливании холодной прокладки в заготовку она формирует выемку в заготовке и при этом нагревается от нее, Сопротивление деформации материала прокладок с повышением их температуры по ходу осадки снижается и соответственно повышается эффективность их действия к концу осадки, когда это наиболее необходимо, так как

1613233

Пример. Из слитка стали марки

37Х12Н8ГОМФБ изготовили две одинаковые заготовки для осадки диаметром 355 мм и высотой 670 мм. В одной из заготовок выполнили конусные выемки с размерами: 5 диаметр меньшего основания — 260 мм; диаметр большего основания — 320 мм; при объема каждой цилиндрической прокладки, равном 1,5 объема выемки, высота прокладки составляла 58 мм, при глубине 10 выемки 40 мм, угол конусности выемки а равен 50О. Прокладки изготавливали из стали марки 45, Затем прокладки помещали в выемки, приваривали в нескольких местах, нагревали до 1150 — 1170 С и осажива- 15 ли на гидравлическом прессе усилием 25 MH до высоты 250 мм (т.е. со степенью деформации 63%). В процессе осадки замыкание пластичных прокладок между плоскостью бойков и осаживаемой заготовкой не про- 20 изошло. Затем прокладки извлекали из выемок и доосаживали до суммарной степени деформации 70% (до высоты поковки

200 10 мм). После этого произвели продольную разрезку полученной поковки и 25 травление с целью выявления макроструктуры. В результате исследования установлено, что качество гоковки соответствует техническим условиям по баллу зерна.

Аналогичным образом во второй заго- 30 товке выполнили цилиндрические углубления с размерами: диаметром 260 мм, глубиной 40 мм. По размерам углубления изготовили прокладки из стали 45. После этого прокладки вставляли в выемки, прива- 35 ривали, нагревали и осаждали до степени деформации 70% (высоты поковки равной

200 +10 мм). Затем производили продольную разрезку, травление на макроструктуру и определение балла зерна по плоскости 40 среза. В результате исследования выявлено недостаточное дробление литой структуры (наблюдались отдельные зерна 1 — 2 балла) металла поковки в зонах, прилегающих к торцовым поверхностям на периферийной части поковки. К тому же прокладки приняли форму усеченного конуса с меньшей стороной, повернутой к торцу заготовки, что исключило возможн"сть их беспрепятственного извлечения из выемок без механической обработки.

Коэффициент использования металла по настоящей технологии на 9 — 12% выше а сравнении со способом-прототипом. Кроме этого, обоеспечивается необходимая равномерность деформации металла поковки при степенях деформации до 70% и повышаетсг. коэффициент использования .металла за счет уменьшения технологического припуска на механическую обработку.

Формула изобретения

1. Способ осадки поковок по авт. св.

¹ 1382565, отличающийся тем, что, с целью погышения качества поковок, получаемых при степенях деформации до

70%, снижения трудоемкости ..звлечения прокладок после осадки и увеличения коэффициента использования металла, углублениям для размещения прокладок придают форму усеченного конуса с углом конусности 45 — 65, при этом выдерживают соотношение обьемов прокладки и соответствующего ей углубления в пределах 1,31,5.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что центральная часть дна выемки выполнена выпуклой.

3. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что прокладки нагревают до температуры меньше температуры н грева заготовки.

1613233 авиа.1

Редактор Н. Горват

Заказ 3854 Тираж 500 Под исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород. ул,Гагарина, l01 д

Составитель Э. Фазлулин

Техред М.Моргентэл Корректор T. Палий