Способ получения длинномерных стержневых изделий с кольцевым выступом
Владельцы патента RU 2421294:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ГОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении кольцевых выступов на стержневых заготовках горячей высадкой. Заготовку предварительно нагревают до температуры, составляющей 0,5-0,7 температуры высадки. Затем производят нагрев зоны формирования выступа посредством лазерного излучения при вращении заготовки вдоль ее продольной оси. Далее осуществляют осевую высадку кольцевого выступа. В результате обеспечивается повышение механических характеристик изделия за счет уменьшения зернистости структуры выступа. 2 ил.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности горячей высадке кольцевых выступов (утолщений типа бурта) на стержневых (прутковых) заготовках.
Наиболее близким решением из уровня техники известен способ получения длинномерных стержневых изделий с кольцевым выступом посредством высадки заготовок на горизонтально-ковочной машине, используя индукционный местный нагрев на участке, примерно равном 2-м диаметрам заготовки (В.И.Семендий, И.Л.Акаро, Н.Н.Волосов. Прогрессивные технология, оборудование и автоматизация кузнечно-штампового производства КамАЗа. М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. (см. табл.6, стр.81).
Недостатком известной технологии является тот факт, что при индукционном нагреве трудно обеспечить условия для локального нагрева - он более протяженный по высоте нагреваемой части заготовки (до 3-х диаметров) и угар металла достигает более 1%, при этом за счет более медленного разогрева наступает значительная рекристаллизация и укрупнение зернистости структуры, что снижает в конечном итоге механические характеристики изделия.
В основу заявленного технического решения была положена задача повышения механических характеристик изделия.
Таким образом, техническим результатом является уменьшение зернистости структуры выступа изделия.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в способе получения длинномерных изделий с кольцевым выступом, включающем нагрев заготовки в зоне формирования выступа с последующей ее осевой высадкой, согласно изобретению перед нагревом зоны формирования выступа осуществляется нагрев заготовки, например, в электропечах до температуры, составляющей 0,5-0,7 температуры высадки, а нагрев упомянутой зоны осуществляют посредством лазерного излучения при вращении заготовки вдоль ее продольной оси.
Осуществление заявленного способа поясняется чертежами, где:
на фиг.1 схематично изображено устройство для нагрева заготовки;
на фиг.2 схематично изображен штамп для горячей высадки заготовки.
В корпус 1 устройства вмонтированы лазерный излучатель 2, пирометр 3 и система водяного охлаждения 4. Предварительно нагретую стальную заготовку с начальной температурой, составляющей 0,5-0,7 температуры высадки (700°C), подвергают лазерному нагреву до температуры высадки (1200°C) на участке длиной, примерно равной диаметру D. Заготовка 5 загружается сверху и удерживается цанговым патроном 6. При этом нагрев осуществляют при вращении заготовки с технологически регламентированной скоростью. Вращение заготовки осуществляется электроприводом 7. При достижении заданной температуры с помощью пирометра 3 отключаются лазерный излучатель 2 и электропривод 7. Заготовку 5 поднимают вверх и передают на пресс для высадки кольцевого выступа. Корпус 1 изготовлен из теплоизоляционного материала (шамот и др.).
Высадка заготовки осуществляется следующим образом.
Заготовка 5 сначала устанавливается в нижней полуматрице 8. Затем производят силовое смыкание нижней 8 и верхней 9 полуматриц движением наружного ползуна пресса двойного действия. Высадку, в результате которой осуществляется формирование кольцевого выступа 10, производят перемещением пуансона 11 посредством внутреннего ползуна пресса (на чертеже не показан). Кольцевой выступ 10 формируется высадкой с радиальным течением металла в закрытую полость. Удаление заготовки 5 после высадки осуществляется выталкивателем 12 при подъеме ползуна вверх (на чертеже не показан).
При этом целесообразно концы заготовки сохранять нагретыми до технологически заданной температуры, а именно в данном конкретном случае в пределах 600-650°C, в результате чего высадка ведется без потери устойчивости по обе стороны от формируемого в технологическом процессе кольцевого выступа.
Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Заявленные в формуле изобретения температурные интервалы получены опытным путем и являются оптимальными, поскольку при выходе за них не обеспечивается устойчивость процесса.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений, однако следует отметить, что заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает в соединении синергетический (сверхсуммарный результат).
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки металлов давлением, в частности в процессе горячей высадки кольцевых выступов (утолщений типа бурта) на стержневых (прутковых) заготовках;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Предложенный способ прошел испытания в лаборатории кафедры СПД ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» с положительным результатом при высадке бурта диаметром 40 мм и высотой 6 мм на прутке диаметром 26 мм с заданными механическими свойствами в зоне высадки.
Таким образом, заявленная в формуле изобретения совокупность существенных признаков позволяет обеспечить высокую скорость разогрева на локальном небольшом участке заготовки, что уменьшает угар металла до 0,5% от объема нагреваемой массы металла и улучшает структуру деформируемой части заготовки, которая становится более мелкозернистой, что в конечном итоге повышает механические характеристики изделия и снижает припуск на обработку заготовки.
Способ получения длинномерных изделий с кольцевым выступом, включающий нагрев заготовки в зоне формирования выступа с последующей ее осевой высадкой, отличающийся тем, что перед нагревом зоны формирования выступа осуществляют нагрев заготовки до температуры, составляющей 0,5-0,7 температуры высадки, а нагрев упомянутой зоны формирования выступа осуществляют посредством лазерного излучения при вращении заготовки вдоль ее продольной оси.
