СПОСОБ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ-ВЫТЯЖКИ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/02 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться при изготовлении деталей типа "чашка" штамповкой из листов тугоплавких металлов с нерекристаллизационной структурой преимущественно молибдена и его сплавов в электровакуумном производстве.

При штамповке-вытяжке деталей из листов, например, молибденового сплава ЦМ 2 А, нередки случаи разрушения металла в процессе вытяжки с образованием дефектов типа расслоения, разрывы, надрывы. Помимо качества металла при этом могут сказываться недостатки технологии самой вытяжки, например, неоптимальные зазоры между пуансоном и матрицей.

Известны способы расчета зазора Z, например, по толщине исходного листа, в частности, Z (0,85-1,15)•H исх, мм. (Королев В.Н. Листовая штамповка молибдена и его сплавов в приборостроении. М. Машиностроение, 1974).

Известны и другие расчетные соотношения (Дубинина Н.П. и др. Технология металлов, изд. 3-е, М. Машгиз, 1958). Однако все они используют толщину листа номинальную и не учитывают утолщение наплыв металла по толщине листа в процессе вытяжки на образующейся цилиндрической части детали (фиг. 1).

С образованием наплыва зазор заполняется металлом, возрастает трение, растет усилие вытяжки, в отштампованной детали образуются расслоения или вырыв донышка, надрывы на поверхности.

Утолщение наплыв учитывается при вытяжке сталей, но нет данных для тугоплавких металлов, в частности для молибдена (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л. Машиностроение, 1971, с. 232-233, табл. 92).

В таблице на примере вытяжки деталей из листов сплава ЦМ 2 А толщиной 0,8 мм, выпускаемых по ТУ 48-4206-04-90, показана величина наплыва и расчетные значения зазора. Видно, что, например, для детали А средняя толщина в зоне максимального наплыва равна 0,976 мм, а зазор даже максимальный по расчетам равен 0,92 мм, т.е. меньше. Если же лист будет на плюсовом допуске (по ТУ толщина 0,8±0,05 мм), то c учетом наплыва толщина листа достигнет значения 0,85 мм + 0,165 мм 1,015 мм, что еще больше превышает расчетный зазор.

Известен способ листовой штамповки-вытяжки деталей типа "чашка" из тугоплавких материалов, преимущественно молибдена и его сплавов, включающий вырубку заготовок-дисков, их смазку и вытяжку с подогревом в штампе, выполненном c зазором между матрицей и пуансоном, учитывающим фактическую толщину материала и допуск на образование утолщения на наплыв материала. (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Машиностроение, Л. 1971, с. 233, 272). Этот способ принят в качестве ближайшего аналога. Недостаток известного способа заключается в том, что, хотя и учитывают при штамповке толщину материала, однако всю партию заготовки штампуют на одном штампе, несмотря на то, что они имеют и минусовой, и плюсовой допуск.

Задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы исключить заклинивание штампуемого металла в зазоре между матрицей и пуансоном при вытяжке, которое влечет за собой разрушение заготовок и штампованных деталей.

Поставленная задача решается тем, что заготовки сортируют на группы с плюсовым и минусовым допуском по толщине, экспериментально для каждой группы заготовок определяют величину утолщения на наплыв материала, используют два штампа с разными зазорами между матрицей и пуансоном и заготовки с плюсовым допуском штампуют на штампе с большим зазором, а заготовки с минусовым допуском на штампе с меньшим зазором.

Для реализации способа выполняют операции:
1. Сортируют листы (полоски, диски) на две группы с минусовым и плюсовым допуском;
2. Экспериментально для каждой группы заготовок определяют величину утолщения на наплыв материала, для чего изготавливают пробный штамп с зазором по номинальной толщине заготовки;
3. Изготавливают два рабочих штампа для двух групп заготовок с разными зазорами, рассчитанными с учетом утолщения наплыва;
4. Выполняют штамповку вытяжку деталей из заготовок с минусовым допуском на штампе с меньшим зазором, из заготовок с плюсовым допуском на штампе с большим зазором.

На фиг. 1 представлен поперечный разрез детали A (макрошлиф, показано полдетали): H_исх толщина исходная (в центре донышка); H_н - максимальная толщина с наплывом (x 15); на фиг. 2 зависимость штампуемости (Ш выход годных деталей, ) от толщины листа H и пластичности N₁ (число гиб отгибов). Способ проверен практически при штамповке вытяжке деталей типа "чашка" высотой 6 мм и диаметром 25 мм из листов толщиной 0,8 мм сплава ЦМ 2 М. При этом штамп имел постоянный зазор, рассчитанный по номинальной толщине листа 0,8 мм, а изменялась (путем размерного травления) толщина заготовок от 0,73 мм до 0,85 мм. Это соответствовало штамповке в двух разных штампах с разными зазорами.

Результаты оценивали по выходу годных деталей (Ш,) без расслоений, разрывов, надрывов (фиг. 2, здесь H толщина заготовки, мм; N₁ число гиб-отгибов до разрушения при консольном одностороннем изгибе на угол 45-50^o (Карпов Л.П. Расслоение и микрорасслоение в деталях из листов сплава ЦМ 2 А. -Журнал "МИТОМ" N 9, 1982, с. 58-60 и описание изобретения по авт.св. N 1603966).

Установлена линейная зависимость выхода годных деталей (Ш,) от толщины листа (H): с ростом H падает Ш:
Ш 227,06 + 1,0781 N₁ 269.02 H и коэффициентом множественной корреляции 0,72.

Показано, что и для пластичного металла с числом гибов 50 и более выход годных деталей может быть и выше 90% и 60% в зависимости от фактического соотношения зазора штампа и толщины заготовки. Тем более это существенно при меньшей пластичности металла, когда N₁ <50.

Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в повышении выхода годных деталей при их штамповке, экономии дефицитного и дорогого металла, а также повышении надежности изделий электровакуумного производства за счет снижения вероятности образования внутренних, скрытых, расслоений металла при штамповке. Возможность осуществления способа подтверждается существующим контролем толщины листов при выходном контроле (на соответствие техническим условиям), при этом не представляется проблематичным организация рассортировки заготовок по толщине на две группы. Технологическая проверка величины наплыва заготовок при штамповке конкретных деталей и изготовление второго штампа предусматривается соответствующими мероприятиями, разработанными с целью повышения выхода годных деталей.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке - вытяжке деталей из тугоплавких материалов, преимущественно молибдена и его сплавов. Сущность: заготовки дисков смазывают и штампуют с подогревом, в штампе, выполненном с зазором между пуансоном и матрицей, учитывающем толщину материала и допуска на образование утолщения на наплыв материала. Сначала заготовки сортируют на группы с плюсовым и минусовым допуском, экспериментально определяют для каждой группы величину утолщения на наплыв материала, используют два штампа с разными зазорами, и заготовки с плюсовым допуском штампуют на штампе с большим зазором, а заготовки с минусовым допуском - на штампе с меньшим зазором. При этом значительно снижается брак по расслоениям, разрывам металла. 2 ил., 1 табл.

Способ листовой штамповки-вытяжки деталей типа чашка из тугоплавких материалов, преимущественно молибдена и его сплавов, включающий вырубку заготовок дисков, их смазку и вытяжку с подогревом в штампе, выполненном с зазором между матрицей и пуансоном, учитывающим фактическую толщину материала и допуск на образование утолщения на наплыв материала при вытяжке, отличающийся тем, что заготовки сортируют на группы с плюсовым и минусовым допуском по толщине, экспериментально для каждой группы заготовок определяют величину утолщения на наплыв материала, используют два штампа с разными зазорами между матрицей и пуансоном и заготовки с плюсовым допуском штампуют на штампе с большим зазором, а заготовки с минусовым допуском на штампе с меньшим зазором.