Способ ковки раскатных колец

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении кованых раскатных колец из труднодеформируемой стали. Осуществляют обжатие стенки кольца по периметру посредством бойка и оправки с поворотом кольца. За первый оборот кольца обжатие его стенки ведут с величиной относительного обжатия, убывающей от величины относительного обжатия в начале ковки. Величину относительного обжатия определяют из приведенного выражения. При последующих поворотах кольца осуществляют равномерное обжатие его стенки. В результате обеспечивается получение колец без трещин. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно, к прессовой ковке бойком стальных раскатных колец на оправке.

Известны способы ковки раскатных колец за несколько оборотов на оправке, причем боек и оправка могут иметь фигурную форму, что улучшает проработку металла (см. статью Балясный И.М. Исследование деформации заготовки при раскатке. Кузнечно-штамповочное производство, 1965, №12, с. 5; АС СССР №685407, БИ №34, 1979; АС №432962, БИ №23, 1974; патент РФ №2279328, БИ №19, 2006 и др.). Недостатком этих способов является то, что применяется равномерный режим обжатий по периметру кольца без учета повышения сопротивления деформации при охлаждении поковки во время ее поворотов. Это может привести к появлению трещин из-за снижения пластичности металла при его охлаждении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому (прототип) является способ ковки раскатных колец с помощью бойка и оправки, включающий поочередное изменяющееся порционное обжатие стенки кольца по периметру с поворотом между обжатиями (см. Балясный И.М. Деформация металла при раскатке поковок типа бандажей. - В кн. Ковка крупных поковок, ч. II, под. ред. В.Н. Трубина. М.: Машиностроение, 1965. С. 288). В этом способе в начале нового оборота кольца величину обжатия доводят до заданного постепенно, через 3-5 подач заготовки. Достоинством прототипа, в отличие от аналогов, является использование переменного режима обжатий, что позволяет учесть изменение свойств металла при его деформации и охлаждении. Однако предусматривается увеличение обжатий, что противоречит закономерностям изменения сопротивления деформации от температуры (см. справочник Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. С. 26), которые заключаются в увеличении сопротивления деформации с падением температуры в результате охлаждения поковки. Это также может привести к появлению трещин на поковке, ее отбраковке и повышению расхода металла.

Проблема, решаемая изобретением, заключается в том, что в процессе ковки раскатных колец из трудно-деформируемых сталей с неправильно выбранным режимом обжатий могут возникнуть трещины на поковке, что является браковочным признаком и увеличит расход металла.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является уменьшение вероятности появления трещин на поковке и экономия металла за счет применения убывающего режима обжатий за один оборот кольца, учитывающего закономерности увеличения сопротивления деформации металла при его охлаждении.

Технический результат достигается тем, что в способе ковки раскатных колец с помощью бойка и оправки, включающего поочередное изменяющееся порционное обжатие стенки кольца по периметру с поворотом между обжатиями, применяют убывающий режим обжатий за один оборот кольца, и обжатие стенки кольца определяют из выражения:

где ε - относительное убывающее обжатие;

ε0=0,12…0,15 - относительное обжатие в начале ковки;

а=0,04…0,06 - коэффициент, учитывающий повышение сопротивления металла деформации при его охлаждении;

ϕ=0…2π - угол поворота кольца относительно первоначального положения.

Сущность изобретения заключается в том, что установлен убывающий режим обжатий при ковке раскатных колец, учитывающий увеличение сопротивления деформации металла при его охлаждении.

На фиг. 1 изображены схемы ковки по предлагаемому способу с убывающим режимом обжатий за один оборот кольца (поз. 4) и по известным способам (поз. 5). Также на фиг. 1 обозначено: 1 - боек; 2 - исходная заготовка в виде кольца; 3 - оправка.

Формула (1) для расчета режима обжатий в зависимости от угла поворота кольца ϕ получена с учетом закономерностей изменения сопротивления деформации от температуры, которые заключаются в увеличении сопротивления деформации с падением температуры в результате охлаждения поковки по экспоненциальной зависимости (см. справочник Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. С. 26).

В качестве примера реализации предлагаемого способа рассмотрим раскатку кольца наружным диаметром 1560 мм, внутренним диаметром 540 мм, высотой 400 мм из заготовки наружным диаметром 1530 мм, внутренним - 400 мм высотой 400 мм из высокоуглеродистой трудно-деформируемой стали, содержащей 1,2…1,4% С; 0,2…0,5% Si; 0,5…0,8% Мп; 1,4…1,7% Cr; 0,6…0,9% Ni; 0,1…0,3% Mo; 0,12% V; 0,044% Nb (патент РФ 2540241. Сталь для изготовления кованых прокатных валков / Потапов А.И., Орлов Г.А., Шестакова Е.Н., Орлов А.Г.; заявл. 31.10.2013; опубл. 10.02.2015. Бюл. №4).

Для этой стали рекомендован режим ковки с относительными обжатиями стенки кольца 10-15% во избежание появления трещин, температурный диапазон ковки - 1150-900°С (см. статью Применение сталей заэвтектоидных марок для ковки валков горячей прокатки / Потапов А.И., Шестакова Е.Н., Орлов Г.А., Беликов С.В. / Черные металлы. - 2015. - №2. - С. 33-37).

Из этих рекомендаций относительное обжатие стенки кольца (ε=Δh/h0, где Δh - абсолютное обжатие; h0 - исходная толщина стенки кольца) в начале ковки выбрано ε0=0,12, а последующие относительные обжатия при первом обороте кольца определялись по формуле (1) при а=0,06 в соответствии с увеличением сопротивления деформации с падением температуры в результате охлаждения поковки (см. вышеприведенную статью Потапова А.И. и др.).

Последующие обороты кольца при раскатке для получения требуемых размеров кольца осуществлялись по традиционной технологии с равномерным режимом обжатий (см. поз. 5, фиг. 1).

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение кованых раскатных колец из трудно-деформируемых сталей без трещин, что увеличивает выход годного и обеспечивает экономию металла.

Способ ковки раскаткой кольца из труднодеформируемой стали, включающий обжатие стенки кольца по периметру посредством бойка и оправки с поворотом кольца, отличающийся тем, что за первый оборот кольца осуществляют обжатие его стенки с величиной относительного обжатия ε, убывающей от величины относительного обжатия в начале ковки ε0=0,12-0,15, при этом величину ε определяют из выражения

ε=ε0⋅ехр(-ɑϕ),

где ɑ=0,04-0,06 - коэффициент, учитывающий повышение сопротивления деформации металла при его охлаждении;

ϕ=0-2π - угол поворота кольца относительно первоначального положения,

а при последующих поворотах кольца осуществляют равномерное обжатие его стенки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении деталей типа стакан. В матрицу с расширяющейся в направлении пуансона полостью устанавливают две цилиндрические заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении муфт для термомеханического соединения трубопроводов. Муфту изготавливают из сплава с памятью формы Ti-Ni-Nb-Zr со следующим содержанием элементов (ат.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении деталей типа глубоких цилиндрических стаканов с конической придонной частью.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для раскатки полых изделий типа крупногабаритных колец и обечаек на гидравлическом прессе.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для обработки полых осесимметричных изделий, в том числе с дном. Устройство содержит стержень, смонтированный на планшайбе, на который со стороны, противоположной планшайбе, установлен съемный элемент патрона, состоящий из втулки с фланцем, установленных на втулку сегментов с наружной поверхностью, соответствующей внутренней поверхности изделия с выступами по торцам сегментов.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении полых деталей методом литья и последующей ковки. Литье осуществляют с использованием одного или нескольких стержней, выполненных из повторно применяемого мономатериала, в качестве которого используют песок или соль.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей из легких сплавов методом литья с последующей ковкой. Соляной стержень, полученный изостатическим сжатием, размещают в литейной форме и осуществляют операцию литья.
Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано при изготовлении изделий типа «крышка» или «дно», например комплектующих маршевого и стартового двигателей малогабаритных снарядов.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при производстве цилиндров скважинных штанговых насосов. Получают полуфабрикат трубы горячей радиальной ковкой полой заготовки на неподвижной ковочной оправке с конической рабочей поверхностью.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных обечаек корпусов реакторов типа ВВЭР-1000. Изготавливают цельнокованую заготовку длиной не менее длины обечайки с учетом технологических припусков.

Изобретение относится к термомеханической обработке титановых сплавов для медицины, а именно к созданию способа получения прутков из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий, и может быть использовано для изготовления костных имплантатов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к ультразвуковым технологическим системам, и может быть использовано для создания ультразвуковых электродов, обладающих высоким ресурсом работы.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки титановых сплавов. Способ обработки заготовки из титанового сплава включает этапы бета-отжига заготовки, охлаждения заготовки до температуры ниже температуры бета-перехода титанового сплава и всестороннюю ковку заготовки.

Изобретение относится к термомеханической обработке сплавов на основе титана с (α+β) структурой и может быть использовано для создания заготовок, имеющих высокую энергоемкость, мелкодисперсную микроструктуру с размером зерна (0,5-5,0) мкм, для изделий, испытывающих переменные механические нагрузки.

Изобретение относится к способам обработки двухфазных титановых сплавов с альфа-бета-структурой. Способ термомеханической обработки заготовки из двухфазного альфа-бета-титанового сплава, включающий этапы, на которых проводят обработку заготовки при первой температуре обработки в диапазоне температур от температуры на 300°F (168°C) ниже температуры бета-перехода сплава до температуры на 30°F (16,8°C) ниже температуры бета-перехода сплава, охлаждение заготовки от первой температуры обработки до второй температуры обработки со скоростью охлаждения не более 5°F (2,8°C) в минуту с обеспечением глобулярной микроструктуры частиц альфа-фазы, обработку заготовки при второй температуре обработки в диапазоне температур от температуры на 600°F (336°C) ниже температуры бета-перехода сплава до температуры на 350°F (196°C) ниже температуры бета-перехода сплава, причем вторая температура обработки ниже, чем первая температура обработки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термомеханической обработки супераустенитных нержавеющих сталей. Способ обработки супераустенитной нержавеющей стали включает нагрев стали до рабочего диапазона температур от температуры рекристаллизации до температуры ниже начальной температуры плавления стали, обработку стали давлением в рабочем диапазоне температур, нагрев стали до температуры в рабочем диапазоне температур, при этом супераустенитная нержавеющая сталь не охлаждается до температуры ниже рабочего диапазона температур в течение периода времени от упомянутой обработки стали давлением до нагрева по меньшей мере поверхностной области.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу изготовления плоских изделий из сплава на основе титана, и может быть использовано при производстве комплектующих изделий, предназначенных для работы в высокотемпературной зоне тракта газотурбинных двигателей и других изделий, предназначенных для работы при температурах до 1000°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению заготовки из (α+β)-титановых сплавов для изделий, испытывающих переменные механические нагрузки, и может быть использовано для изготовления изделий, имеющих высокую энергоемкость.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения изделий из высокожаропрочных деформируемых никелевых сплавов, и может найти применение в авиационной промышленности в качестве метода получения заготовок дисков газотурбинных двигателей (ГТД).

Изобретение относится к области металлургии, в частности к трубопрокатному производству, а именно к изготовлению бесшовных холоднодеформированных труб из титанового сплава типа Ti-3Al-2,5V, и может быть использовано для изготовления изделий ответственного назначения.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении кованых раскатных колец из труднодеформируемой стали. Осуществляют обжатие стенки кольца по периметру посредством бойка и оправки с поворотом кольца. За первый оборот кольца обжатие его стенки ведут с величиной относительного обжатия, убывающей от величины относительного обжатия в начале ковки. Величину относительного обжатия определяют из приведенного выражения. При последующих поворотах кольца осуществляют равномерное обжатие его стенки. В результате обеспечивается получение колец без трещин. 1 ил., 1 пр.

Наверх