СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕРДЕЧНИКОВ ПУЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B21K1/76 

Изобретение относится к области технологии изготовления заостренных деталей стержневого типа и преимущественно к изготовлению сердечников из высокопрочных сталей, используемых в полуоболочечных и бронебойных оболочечных пулях современных боеприпасов стрелкового оружия.

Ввиду того, что головная часть сердечника в полуоболочечной пуле представляет собой головную часть пули, требования к такому сердечнику по форме и точности геометрических параметров аналогичны требованиям, предъявляемым к готовой пуле оболочечного исполнения, предполагающей наличие у сердечника заостренной головной части, заканчивающейся скругленной вершиной.

Известны следующие способы получения заостренных деталей стержневого типа:
методом откуски на холодновысадочных автоматах (острение гвоздей, шурупов) [1]
острение методом ротационного обжатия (изготовление дюбелей) [2]
острение методом электрорастяжки (изготовление сердечников бронебойных пуль) [3]
Анализ перечисленных выше способов получения заостренных деталей стрежневого типа позволяет сделать вывод о недостаточной их эффективности для условий крупносерийного и массового производства сердечников из высокопрочных сталей.

Известен способ изготовления сердечников пуль, преимущественно из высокопрочных сталей, включающий отрезку заготовки, предварительное и окончательное формообразование методом штамповки [4]
Традиционная схема штамповки не позволяет эксплуатировать рабочий инструмент из-за высоких контактных напряжений, возникающих при выдавливании деформируемого металла в сужающуюся рабочую полость матрицы, кроме того, по существующему способу штамповки не представляется возможным получить вершину (скругление) сердечника из-за потери устойчивости выталкивателя малого диаметра.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в снижении контактных напряжений между деформируемым материалом и рабочим инструментом при изготовлении сердечников с заостренной головной частью (наименьший диаметр которой составляет 0,18 0,20 диаметра ведущей части) и скругленной вершиной.

Это обеспечивается тем, что в способе изготовления сердечников преимущественно из высокопрочных сталей, включающем отрезку заготовки, предварительное и окончательное формообразование методом штамповки, при предварительном формообразовании получают полуфабрикат длиной 1,1 1,3 длины сердечника в виде двух сопряженных усеченных конусов, переходящих соответственно в передний и задний цилиндрические пояски, открытые торцы которых выполнены выпуклыми, причем большее основание переднего конуса сопряжено с меньшим основанием заднего конуса, диаметр полуфабриката в месте сопряжения конусов равен 0,8 0,9 диаметра сердечника, а отношение длин переднего и заднего конусов равно (0,9 1,1) (2,1 1,9) при общей их длине 0,85 0,98 длины сердечника, кроме того, длина переднего пояска равна 0,1 0,3 длины головной части сердечника, и диаметр его равен 0,4 0,5 диаметра сердечника, а длина заднего пояска равна 0,1 0,4 длины ведущей части сердечника, диаметр его равен 0,9 1,0 диаметра сердечника, и высота выпуклости торца составляет 0,04 0,1 диаметра сердечника.

Для повышения стойкости рабочего инструмента можно ввести дополнительную операцию, а именно после отрезки заготовки получают промежуточный полуфабрикат общей длиной 1,15 1,25 длины сердечника в виде усеченного конуса, переходящего у оснований в цилиндрические передний и задний пояски, открытые торцы которых выполнены выпуклыми, при этом длины переднего и заднего поясков равны соответственно 0,1 0,3 и 0,05 0,15 длины сердечника, а диаметры их 0,8 0,9 и 0,9 0,95 диаметра сердечника, кроме того, высота выпуклости переднего пояска составляет 0,04 0,1 диаметра сердечника. Окончательное формообразование производят в разъемных по торцу полуматрицах, перемещаемых в сомкнутом состоянии относительно неподвижного пуансона-выталкивателя.

На фиг. 1 изображена исходная заготовка,
на фиг. 2 промежуточный полуфабрикат,
на фиг. 3 полуфабрикат предварительного формообразования,
на фиг. 4 изделие окончательного формообразования (сердечник).

При этом приняты следующие обозначения:
l_c длина сердечника,
d_с диаметр сердечника,
D_заг, L_заг диаметр и длина заготовки,
D_{промеж. п/ф}, L_{промеж. п/ф} диаметр и длина промежуточного полуфабриката,
l₂ длина головной части сердечника,
l_в длина ведущей части сердечника,
l_п/ф длина полуфабриката,
l₁ длина заднего пояска,
d₁ диаметр заднего пояска,
h₁ высота выпуклости заднего пояска,
l₂ длина переднего пояска,
d₂ диаметр переднего пояска,
d₃ диаметр места сопряжения конусов.

Изготовление сердечника из высокопрочной стали согласно способу осуществляется следующим образом.

От проволоки отрезают исходную цилиндрическую заготовку заданного размера (фиг.1). После этого из заготовки штампуют полуфабрикат (фиг.3).

Затем осуществляют окончательное формообразование (фиг.4), для чего полуфабрикат предварительного формообразования помещают в разъемные по торцу полуматрицы, смыкают их и перемещают в сомкнутом состоянии относительно неподвижного пуансона-выталкивателя до заполнения внутренней фигуры полуматриц деформируемым металлом осаживаемого полуфабриката.

Предложенный способ обеспечивает щадящий силовой режим штамповки на наиболее нагруженных формообразующих операциях, т.к. используется менее энергоемкая по сравнению с выдавливанием штампуемого металла в суживающуюся полость рабочего инструмента осадка полуфабриката (заготовки) предыдущего технологического перехода, т.е. начиная с заготовки, полуфабрикат последующей технологической операции имеет длину, меньшую чем на предыдущей штамповке, и в итоге готовый сердечник имеет длину, существенно меньшую исходной заготовки.

Все заявленные соотношения размеров и форма полуфабриката установлены экспериментально.

Выпуклый торцевой сегмент заднего пояска, являющийся компенсатором колебаний объема деформируемого металла при закрытой объемной штамповке, имеет высоту h₁ 0,04 0,10 диаметра d_с сердечника. При h₁ < 0,04 теряется технологический эффект элемента как компенсатора, кроме того, при такой высоте отсутствует надежное блокирование торцевого заусенца, который может появляться при окончательной штамповке. При h₁ > 0,10 возникают высокие растягивающие напряжения в вогнутой фигуре рабочего инструмента, что снижает устойчивость техпроцесса из-за неудовлетворительной стойкости штамповочного инструмента.

Задний цилиндрический поясок, фиксирующий полуфабрикат в рабочей полости штамповочного инструмента, имеет диаметр d₁ 0,9 1,0 диаметра d_с сердечника и длину l₁ 0,1 0,4 длины l_в ведущей части сердечника. При d₁ < 0,9d_с отклонения от несоосности полуфабриката и рабочего инструмента превышают допустимые для обеспечения качественного формообразования готового изделия погрешности; при d₁ > 1,0d_с не обеспечивается вхождение полуфабриката в полость рабочего инструмента перед началом его штамповки.

При l₁ < 0,1l_в теряются фиксирующие свойства цилиндрического пояска для конечной операции; при l₁ > 0,4l_в силы трения, возникающие по цилиндрической части полуфабриката, не позволяют надежно удалять его из матрицы выталкивателем, имеющим диаметр, равный 0,4 0,5 диаметра сердечника.

Передний цилиндрический поясок, скругленный с торца и имеющий длину l₂ 0,1 0,3 длины l_г головной части сердечника и диаметр d₂ 0,4 0,5 диаметра d_с сердечника, служит для формообразования заостренной части сердечника, скругленной с торца. При l₂ < 0,1l_г и d₂ > 0,5d_с не происходит затекания деформируемого металла в сужающуюся полость рабочего инструмента и окончательное формирование вершины сердечника, при l₂ > 0,3l_г и d₂ < 0,4d_с остаются заметные следы (кольцевые канавки) на головной части сердечника при перештамповке полуфабриката в готовое изделие, что не обеспечивает требований, предъявляемых к качеству этих изделий.

Два усеченных конуса, сопрягаемых с передним и задним цилиндрическими поясками, геометрически подобраны так, чтобы объем заднего конуса был на 10
20% больше объема ведущей части сердечника, а объем переднего конуса вместе с объемом переднего цилиндрического пояска был на 10 20% меньше объема головной части сердечника.

При диаметре d₃ в месте сопряжения конусов d₃ < 0,8 диаметра d_с сердечника возможно ухудшение качества готового изделия из-за появления на головной или ведущей частях сердечника неглубоких кольцевых канавок, при d₃ > 0,9d_с деформируемый металл раньше контактирует с цилиндрической частью рабочей полости матрицы, чем выштамповывается заостренная часть сердечника, вследствие чего существенно увеличиваются удельные нагрузки на рабочий инструмент.

Общая длина l_п/ф полуфабриката равна 1,1 1,3 длины l_с сердечника. При l_п/ф < 1,1l_с ужесточается энергетический режим окончательной штамповки, происходит смещение величины деформаций металла в сторону радиальных относительно его истечения по оси, что приводит к более раннему по сравнению с заостренной частью заполнению цилиндрической полости рабочего инструмента, и дальнейшее формообразование головной части сердечника происходит в режиме прямого выдавливания металла в радиусную (конусную) полость матрицы, повышающего удельные нагрузки на рабочий инструмент приблизительно в 2 раза по сравнению с осадкой полуфабриката, при l_п/ф > 1,3l_с снижается качество штампуемого изделия, появляются незначительные провалы образующей цилиндра на ведущей части сердечника, неглубокие канавки (следы от предыдущего технологического перехода) на головной части изделия.

Введение после отрезки заготовки операции штамповки промежуточного полуфабриката (фиг. 2) позволяет дополнительно перераспределить технологические усилия штамповки и снизить удельные нагрузки на рабочий инструмент, что достигается при заявленных соотношениях параметров.

Таким образом, применение предложенного способа повышает ресурс работы штамповочного инструмента, являющегося основным параметром устойчивости технологии при крупносерийном производстве изделий.

Сущность: в способе изготовления сердечников пуль формообразование заостренной части сердечника производят путем осадки полуфабриката определенных формы и размеров до размеров готового изделия. Процесс осуществляют в разъемных по торцу полуматрицах, перемещаемых в сомкнутом состоянии относительно неподвижного пуансона-выталкивателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления сердечников пуль, преимущественно из высокопрочных сталей, включающий отрезку заготовки, предварительное и окончательное формообразование методом штамповки, отличающийся тем, что при предварительном формообразовании получают полуфабрикат длиной 1,1 1,3 длины сердечника в виде двух сопряженных усеченных конусов, переходящих соответственно в передний и задний цилиндрические пояски, открытые торцы которых выполнены выпуклыми, причем большее основание переднего конуса сопряжено с меньшим основанием заднего конуса, диаметр полуфабриката в месте сопряжения конусов равен 0,5 0,9 диаметра сердечника, а соотношение длин переднего и заднего конусов равно (0,9 1,1) (2,1 1,9) при общей их длине 0,85 0,98 длины сердечника, кроме того, длина переднего пояска равна 0,1 0,3 длины головной части сердечника и диаметр его равен 0,4 0,5 диаметра сердечника, а длина заднего пояска равна 0,1 0,4 длины ведущей части сердечника, диаметр сердечника и высота выпуклости торца составляет 0,04 0,10 диаметра сердечника. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отрезки заготовки получают промежуточный полуфабрикат общей длиной 1,15 1,5 длины сердечника в виде усеченного конуса, переходящего у оснований в цилиндрические передний и задний пояски, открытые торцы которых выполнены выпуклыми, при этом длины переднего и заднего поясков равны соответственно 0,1 0,03 и 0,05 0,15 длины сердечника, а диаметры их 0,8 0,9 и 0,9 0,95 диаметра сердечника, кроме того, высота выпуклости переднего пояска составляет 0,04 0,1 диаметра сердечника. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что окончательное формообразование производят в разъемных по торцу полуматрицах, перемещаемых в сомкнутом соотношении относительно неподвижного пуансона-выталкивателя.