СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК B21J5/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячей штамповке деталей типа стаканов.

Известен способ горячей штамповки, включающий формообразование заготовки, нагрев, штамповку.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является способ горячей штамповки, включающий формообразование заготовок, их нагрев и подачу для осуществления штамповки.

Известный способ обладает рядом недостатков.

Для получения шаровых заготовок в известном способе выполняют резку прутка с последующим формообразованием заготовки в штампе, что не позволяет получать с большой скоростью точно дозированные высококачественные заготовки. Невысокое качество заготовок обусловлено возникновением при резке прутка торцовых дефектов. В результате снижается производительность процесса и качество получаемых деталей.

Кроме того, отсутствие центрирования заготовки в полости матрицы, направленной волокнистости относительно оси деформации при штамповке известным способом обуславливает значительную неоднородность структуры, неравномерность деформации и не обеспечивает стабильности размеров деталей, что также снижает их качество.

Целью изобретения является повышение качества получаемых деталей за счет уменьшения разностенности и снижения неоднородности структуры металла.

Цель достигается за счет того, что осуществляют последовательно очистку и мойку прутка, нагрев его до температуры физической адсорбции смазки, нанесение смазки на пруток, нагрев его до ковочной температуры, формообразование шаровидной заготовки осуществляют поперечно-винтовой прокаткой, при этом диаметр получаемой заготовки при ковочной температуре превышает поперечный размер полости матрицы на величину теплового расширения металла заготовки, нагрев, закрытую объемную штамповку, а после процесса штамповки осуществляют охлаждение поковок, начиная с температуры рекристаллизации со скоростью 50-100^оС/ч.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что перед формообразованием шаровидной заготовки осуществляют последовательно очистку и мойку прутка, нагрев его до температуры физической адсорбции смазки, нанесение смазки на пруток и нагрев его до ковочной температуры, а формообразование шаровидной заготовки осуществляют поперечно-винтовой прокаткой, при этом диаметр получаемой заготовки при ковочной температуре превышает поперечный размер полости матрицы на величину теплового расширения металла заготовки, а после процесса штамповки осуществляют охлаждение поковок, начиная с температуры рекристаллизации со скоростью 50-100^оС/ч.

Способ горячей штамповки полых деталей осуществляют следующим образом.

Вначале осуществляют очистку и мойку прутка. Для реализации способа может быть использовано известное устройство для очистки и мойки прутка с помощью металлических щеток.

Далее подают пруток в индукционный нагреватель обычной конструкции, где его нагревают до 200-300^оС.

Осуществление нагрева прутка ниже 200^оС ухудшает распыливание, равномерность нанесения и адсорбционную способность при последующем нанесении на пруток водно-графитовой смазки. Осуществление нагрева прутка выше 300^оС приводит к ухудшению смачиваемости поверхности металла водной смазкой.

Применение же масляных смазок связано с загрязнением индуктора и повышенной задымленностью участка. Затем пруток подают в устройство обычной конструкции для нанесения смазки, где наносят на него слой технологической смазки. Далее подают пруток для осуществления его нагрева в индукционный нагреватель обычной конструкции.

Затем подают пруток в стан поперечно-винтовой прокатки обычной конструкции, где осуществляют формообразование шаровидной заготовки. При этом получают шаровидную заготовку диаметром, большим диаметра полости матрицы на величину натяга, обеспечивающего центрирование заготовки в штампе до момента формирования в ней полости.

Затем шаровидную заготовку подают в индукционный нагреватель известной конструкции, где осуществляется нагрев заготовки перед осуществлением штамповки. Далее заготовку подают в штамп, где осуществляют закрытую объемную штамповку.

После осуществления штамповки заготовку подают в устройство для смягчающей термообработки, где осуществляют охлаждение поковки до температуры 800-850^оС со скоростью 50-100^оС/ч.

Осуществление охлаждения со скоростью ниже 50^оС/ч вызывает образование продуктов распада аустенита низкой твердости, что затрудняет получение обработкой резанием высокого качества поверхности в связи с повышенной вязкостью и пластичностью металла.

Осуществление охлаждения со скоростью выше 100^оС/ч ведет к появлению мартенситной структуры, которая существенно затрудняет обработку резанием в связи с повышенной твердостью.

Реализацию предлагаемого способа осуществляют следующим образом.

Очищенный и мытый пруток диаметром d_п= 28 мм из стали 30ХН3А в устройстве для очистки и мойки прутка подали в индукционный нагреватель, где нагревали пруток до 200-300^оС. Затем на пруток нанесли водно-графитовую смазку. Далее пруток нагрели в индукционном нагревателе до ковочной температуры 950+15^оС.

Затем подали пруток в стан поперечно-винтовой прокатки модели АЛУ09.00.00 (шаропрокатный стан) и получили шаровидные заготовки диаметром 28 мм. Далее нагрели шаровидные заготовки в индукторе до 950+15^оС и подали заготовки в штамповочный пресс КГШП усилием 1,6 МН, где осуществили процесс штамповки поковок роликов.

После штамповки поковок их температура колебалась в пределах 800-850^оС. После осуществления штамповки охладили поковки со скоростью 50-100^оС/ч в устройстве для смягчающей термообработки.

В результате получены поковки роликов с размерами: наружный диаметр D= 29 мм, внутренний диаметр d= 21 мм, высота Н= 31 мм. Получены стабильные размеры по разностенности не более 0,2 мм и разновысотности в диаметральном сечении не более 0,6 мм.

Исследования макроструктуры показали благоприятное расположение волокон вдоль контура стенок поковки. Узлы волокон, сосредоточенные в полюсах шаровидной заготовки, оказались смещенными в донную перемычку поковки, которая подлежит далее вырубке.

Реализация способа в конкретных условиях при осуществлении предварительного нагрева ниже 200^оС перед нанесением смазки на пруток приводила к ухудшению распыливания и равномерности нанесения водно-графитовой смазки, к снижению адсорбционной способности водно-графитовой смазки.

Реализация способа в конкретных условиях при осуществлении предварительного нагрева выше 300^оС перед нанесением смазки приводила к тому, что водно-графитовая смазка не смачивала поверхность прутка.

При осуществлении предварительного нагрева ниже 200^оС и выше 300^оС покрытие водно-графитовой смазкой было недостаточное и неравномерное по толщине.

Реализация способа в конкретных условиях при охлаждении поковок со скоростью ниже 50^оС/ч приводила к образованию продуктов распада аустенита низкой твердости, что в дальнейшем затрудняло получение обработкой резанием высокого качества поверхности в связи с повышенной вязкостью и пластичностью металла.

Реализация способа при охлаждении поковок со скоростью выше 100^оС/ч приводила к появлению мартенситной структуры, что существенно затрудняло последующую обработку резанием в связи с повышенной твердостью.

Проведение испытаний показало получение высокого качества деталей при осуществлении способа в указанных диапазонах параметров.

Предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса штамповки и качество получаемых деталей.

Способ позволяет снизить неоднородность структуры металла, обеспечить большую равномерность деформации, направленную волокнистость металла, повысить точность штамповки.

Предлагаемый способ позволяет улучшить условия работы деформирующего инструмента, что повышает его стойкость.

Высокая производительность процесса прокатки шаровидных заготовок позволяет повысить производительность способа.

Предлагаемый способ позволяет расширить номенклатуру получаемых деталей типа колец, втулок, шестерен и т. д. за счет возможности использования как шаровидных заготовок, так и шаровых, если нет необходимости совмещать ось полюсов шара с направлением деформации. (56) Авторское свидетельство СССР N 1212677, кл. В 21 J 13/02, 1984.

Использование: обработка металлов давления, при горячей штамповке деталей типа стаканов. Сущность изобретения: предварительно очищают и моют пруток. Нагревают его до температуры физической адсорбции смазки. Наносят смазку. Нагревают до ковочной температуры. Поперечно-винтовой прокаткой изготавливают шаровидные заготовки. Диаметр полученных заготовок при ковочной температуре больше поперечного размера матрицы на величину теплового расширения металла заготовки. После штамповки полой детали осуществляют ее охлаждение. Охлаждение начинают с температуры рекристаллизации со скоростью 50 . . . 100 С/ч.

СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ, включающий формообразование шаровидной заготовки, нагрев до ковочной температуры, штамповку в матрице, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых деталей за счет уменьшения разностенности и снижения неоднородности структуры металла, перед формообразованием шаровидной заготовки осуществляют последовательно очистку и мойку прутка, нагрев его до температуры физической адсорбции смазки, нанесение смазки на пруток и нагрев его до ковочной температуры, а формообразование шаровидной заготовки осуществляют поперечно-винтовой прокаткой, при этом диаметр получаемой заготовки при ковочной температуре превышает поперечный размер полости матрицы на величину теплового расширения металла заготовки, а после процесса штамповки осуществляют охлаждение поковок, начиная с температуры рекристаллизации со скоростью 50 - 100^oС/ч.