Способ горячей штамповки изделий из алюминиевых сплавов

 

Сущность изобретения: предварительную и окончательную штамповку при осуще-. ствлении способа проводят в изотермических условиях, т.е. при температуре штампа, соответствующей температуре нагрева заготовок , выбираемой в пределах 400-500°С. После достижения заданного усилия как при предварительном, так и при окончательном деформировании производят выдержку под деформирующим усилием в течение в течение заданного времени. После выдержки нагрузку снимают. Благодаря регламентации выдержки достигается полное оформление рельефа деталей типа плоских деталей с оребрением. Кроме того повышается стойкость штампового инструмента за счет одинаковой упругой деформации предварительного и окончательного штампов . 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 21 J 5/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834267/27 (22) 04,06.90 (46) 15.03,93. Бюл. ¹ 10 (71) Ступинский металлургический комбинат (72) А.П. Горячев, А.Ф. Куликов, Е.В. Никонов, С.А.Кононов и В.А.Майзенгельтер (56) 1, Авторское свидетельство СССР

¹ 967646, кл, В 21 J 5/02, 1980.

2, Авторское свидетельство СССР

N 638411, кл, В 21 J 5/00, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

N 1579620, кл. В 21 J 5/12, 1987. (54) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ИЗ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Сущность изобретения; предварительную и окончательную штамповку и ри осуще-.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления плоских оребренных деталей типа панелей из алюминиевых сплавов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества получаемых изделий и стойкости штампов.

Применение указанного способа позволяет повысить качество получаемых изделий на 2,5%, повысить стойкость штампов на 10%. для предварительной и 43% для окончательной штамповки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе горячей штамповки изделий из алюминиевых сплавов, например, плоских деталей с оребрением, включающем осуществление при одинаковой температуре предварительное и окончательное дефор„„Я „„1801701 А1 ствлении способа проводят в изотермических условиях, т.е. при температуре штампа, соответствующей температуре нагрева заготовок, выбираемой в пределах 400 — 500 С.

После достижения заданного усилия как при предварительном, так и при окончательном деформировании производят выдержку под деформирующим усилием в течение в течение заданного времени. После выдержки нагрузку снимают. Благодаря регламентации выдержки достигается полное оформление рельефа деталей типа плоских деталей с оребрением. Кроме того повышается стойкость штампового инструмента за счет одинаковой упругой деформации предварительного и окончательного штампов, 1 з.п. ф-лы. мирование заготовки с выдержкой при окончательном деформировании в течение заданного времени под деформирующим усилием также производят выдержку в течение заданного времени под деформирующим усилием при предварительном деформировании заготовки, при этом время выдержки при каждом этапе деформирования определяется из выражения где t — время выдержки, с;

P — расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм ;

Причем предварительное и окончательное деформирование проводят при температуре 400...450 С.

1801701

55

В процессе штамповки удельное усилие деформации меняется и достигает определенного максимума, одновременно также меняется и величина упругой деформации инструмента и достигает максимума в конце деформирования, Проведение изотермической выдержки как при предварительном так и при окончательном деформировании. в условиях максимального усилия способствует качественному заполнению всех ребер и перегородок плоской детали, а также обеспечивает постоянную упругую деформацию предварительного и окончательного штампов, что гарантирует получение точных размеров изделия по толщине.

Определение времени выдержки по формуле г = — П, где г — время выдерж50 р:ЗП ки, c; p — расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм позволяет расчетным путем найти важный параметр управления процессом горячей штамповки.

Предлагаемая формула выведена в результате проведения многочисленных экспериментов, Если время выдержки будет меньше расчетного, то упругая деформация штампа не достигнет заданной и штамповка будет неоформленной.

Если же время выдержки будет больше расчетного, то произойдет перераспределение металла в зоне деформации, что изменит величину упругой деформации штампа и изделие будет иметь неравномерность по толщине.

Важным элементом процесса является быстрое снятие нагрузки после выдержки, Сохранение нагрузки после окончания расчетной выдержки приводит к изменению упругой деформации штампа, что ведет к искажению размеров изделия, В свою очередь сохранение постоянства упругих деформаций штампов способствует повышению их

СтойкОСти.

Проведение предварительного и окончательного деформирования при одинако,вой температуре обеспечивает постоянство пластических характеристик деформируемого металла, что позволяет сохранить постоянство изменения усилия, необходимого для оформления штамповок независимо от скорости деформированная, Постоянство изменения усилия в свою очередь вызывает одинаковую упругую деформацию штампа, а "следовательно, обеспечивает точность геометрических размеров изделия.

В противном случае, если предварительная штамповка осуществляется при одних температурах, а окончательная — при других, то для устранения разнотолщинности изделий требуется корректировка штамповой остнастки с учетом разного упругого прогиба предварительного и окончательного штампов, что значительно усложняет процесс штамповки и не позволяет обеспечить стабильность размеров изделия особенно по толщине.

Выбор температурного интервала в пределах 400-450 С обеспечивает максимальную пластичность алюминиевых сплавов, что ведет к снижению общего усилия деформирования как при предварительной, так и при окончательной штамповке, что в свою очередь ведет к снижению упругой деформации штампа и уменьшению раэнотолщинности иэделий типа панелей.

Если температура изотермической штамповки ниже 400 С, то упругая деформация штампа и заготовки меньше необходимой величины. а изделие также имеет отклонения по раэнотолщинности с утонением по центру.

Способ осуществляется следующим образом, В соответствии с чертежом панели с односторонним или двусторонним оребрением изготавливаются предварительный и окончательный штампы с учетом наклона ребер и упругой деформации штампов.

После установки штампов в пресс они подогреваются до температуры, близкой к температуре деформации для обеспечения иэотермических условий, После нагрева металла до температуры 400 — 500 С заготовка подается в пресс, мощность которого соответствует расчетному усилию.

Предварительно определяется время выдержки металла s штампе при достижении расчетного усилия с учетом среднего удельного давления по предлагаемой фор50 муле: т = =, причем время выдержки

Р—,30 определяется отдельно как для предварительного, так и для окончательного штампов. После подачи заготовки в пресс, начинается штамповка. В процессе штамповки при достижении расчетного усилия осуществляется выдержка металла в течение времени, определенного по вышеуказанной формуле, После выдержки давление снимают, иэделие извлекают из штампа, и контролируют на соответствие заданным размерам

Пример конкретного осуществления способа.

Для опробования предлагаемого способа проводили штамповку панели шифра

БСЦ-213, 214 из сплава АК-6.

1801701

Предварительно производили расчет удельного давления для предварительной и окончательной штамповки указанного изделия, Как известно из технической литерату- 5 ры (см, Сторожев M.Â. и др. "Технология ковки и горячей штамповки цветных металлов", Высшая школа, Москва. 1967, стр. 111) удельное давление рассчитывается по формуле: 10 р = 1,15 пз(1 + 0,25 — ), где

S

os — предел текучести металла при темпера- 15 туре деформации равен 5 2 (см. с. 59). кг мм

Q — ширина штамповки, 250 мм;

S — толщина штамповки. 12,5 мм;

p = 1,15х 5(1+0,25 125) =34,5

Далее определяли усилие процесса:

P=pxC, где

Р— общее усилие процесса;

à — площадь штамповки, мм . г

По чертежу штамповки БСЦ-123, 124 площадь штамповки равна 56000 мм . Общее усилие: P - 34,5 х 56000 = 1932000 кг.

Выбираем пресс усилием 3000 тн.

Далее определяли время выдержки штамповки при достижении расчетного усилия. г = о =

50 50

p — 30 34,5 — 30

= 11,11 сек, Принимали время выдержки, равное 11 сек., как для предварительной, так и для окончательной штамповки.

В соответствии с расчетами предварительную и окончательную штамповку производили в изотермических условиях, т.е. температура штампа соответствовала тем- „ пературе нагрева заготовки. Температура нагрева соответствовала предельным, средним, и запредельным значениям заявляемого параметра температур.

Штамповку производили при выдержке, равной расчетному времени, а также меньше и больше расчетного.

После окончания выдержки нагрузку снимали. Изделие извлекали из штампа. Далее производили контроль изделия на соот- 55 ветствие заданным размерам, а именно производили замер толщины изделия, учитывая допуск на толщину полотна изделия, который равен +0,2 мм.

Измерение толщины изделия осуществляли по краям и по центру.

Кроме того, оценивали стойкость штампа.

Для сравнения результатов производили штамповку в соответствии с прототипом.

Результаты испытания сведены в табл, 1, В таблице 2 приведена сравнительная оценка по качеству предлагаемого и известного способов, а также способа, выбранного в качестве базового объекта (без регламентации времени выдержки).

Как видно из таблицы 1 и 2, при применении предлагаемого способа отклонений по разнотолщинности и геометрии изделий не наблюдается. Все изделия, отштампованные в соответствии и с прототипом, имели недопустимые отклонения по геометрии.

Изделия, соответствующие базовому объекту, требовали доводки размеров после предварительной и окончательной штамповки.

Стойкость штампов по предлагаемому способу возросла на 10 для предварительной и 43 для окончательной штамповки.

Формула изобретения

1, Способ горячей штамповки изделий из алюминиевых сплавов, например плоских деталей с оребрением, включающий осуществляемые при одинаковой температуре предварительное и окончательное деформирование заготовки с выдержкой при окончательном деформировании в течение заданного времени под деформирующим усилием, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий и стойкости штампов, производят выдержку в течение заданного времени под формирующим усилием при предварительном деформировании заготовки, при этом время выдержки при каждом этапе деформирования определяют из выражения

z= — @,с

50 р —,И где г — время выдержки, сек; р — расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм .

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что предварительное и окончательное деформирование проводят при 400 — 450 С.

1801701

Таблица1

Влияние времени выдержки и температуры нагрева заготовки при максимальном усилии на разнотолщинность

П р и м е ч а н и е. (+) означает выход за поле допуска по верхнему пределу; (-) означает выход за поле

Таблица 2

Составитель А.Горячев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор C.ÏàòðóøåBà

Редактор В,Трубченко

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 816 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при.ГКНТ СССР

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