СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДНИЩ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к способам изготовления днища на прессах из нагретых заготовок.

Из предшествующего уровня техники известен способ изготовления днищ (а. с. СССР N 472722, кл. В 21 D 22/02, 1975), включающий предварительную штамповку днища из нагретой заготовки в штампе, охлаждение днища вне штампа, окончательную штамповку днища с калибровкой в том же штампе с последующей термообработкой.

Недостатками известного способа изготовления днищ являются высокая трудоемкость изготовления (большое количество операций) и невысокая точность изготовления днищ (по форме и размерам) вследствие коробления их при термообработке, необходимой для снятия неравномерного поля напряжений, возникающих при штамповке.

Известен также способ изготовления днищ (а.с. СССР N 550198, кл. В 21 D 22/00, 1977), взятый в качестве прототипа и включающий штамповку днища из нагретой заготовки, вывод пуансона с днищем из матрицы, охлаждение пуансона до температуры, при которой остаточная усадка не превышает величины минусового допуска на диаметр днища, и съем днища.

Недостаток известного способа заключается в том, что он характеризуется низкой производительностью вследствие необходимости проведения операции охлаждения пуансона после каждой операции штамповки. Кроме того, при реализации известного способа необходимо использовать пуансон достаточно сложной конструкции.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ изготовления днищ, обеспечивающий повышение производительности при одновременной высокой точности днищ по форме и размерам и не требующей остнастки сложной конструкции.

Задача решена тем, что в способе изготовления днища, включающем штамповку днища из нагретой заготовки и охлаждение пуансона. Согласно изобретению дополнительно охлаждают матрицу, причем охлаждение пуансона и матрицы ведут непрерывно при интенсивности теплоотвода с единицы рабочей поверхности пуансона и матрицы, равной:

где П интенсивность теплоотвода, Вт/м²;
Т_з температура нагрева заготовки перед штамповкой, град;
Т₀ начальная температура матрицы/пуансона, град;
λ теплопроводность материала матрицы/пуансона, Вт/м•град;
с теплоемкость материала матрицы/пуансона, Дж/кг•град;
r плотность материала матрицы/пуансона, кг/м³;
Dt интервал времени между моментом установки заготовки на матрицу и моментом съема готового днища, с.

Преимущество описываемого способа перед известным заключается в том, что при его использовании повышается производительность, поскольку охлаждение пуансона и матрицы осуществляется непрерывно, а предложенные режимные параметры обеспечивают постоянство зазора между пуансоном и матрицей, в результате чего обеспечивается высокая точность днищ по форме и размерам.

Кроме того, при осуществлении способа не требуется остнастка сложной конструкции. Верхняя граница диапазона интенсивности теплосъема обусловлена тем, что при более высоких значениях интенсивности теплосъема может иметь место процесс закалки материала днища. Нижняя граница обусловлена появлением рванины и выпучины в зоне перехода эллиптической (сферической) части днища в цилиндрическую.

Способ изготовления днища осуществляется следующим образом. Заготовку днища загружают к низу термической, проходной, конвейерной или методической печи и нагревают ее до температуры 1050-1150^oС. Длительность нагрева зависит от толщины заготовок и составляет 1,5 мин на 1 мм толщины заготовки, при этом необходимо, чтобы факел пламени не омывал кромки заготовок. Затем производят подготовку пресса и штампа. Центрируют и закрепляют пуансон, матрицу и прижим на прессе. В качестве прижима в зависимости от толщины заготовки используется монолитное кольцо, обеспечивающее постоянное усилие прижима или специальные прижимные устройства, создающие различные усилия прижима и регулирующие усилия прижима фланцевой части заготовки в процессе штамповки. Присоединяют трубопроводы для подачи и отвода хладоагента к пуансону и матрице штампа. Также соединяют выводы термопар, зачеканенные в полостях матрицы и пуансона, к измерительным приборам, на основании заранее полученных для данного пресса тариповочным зависимостям устанавливают расход хладагента через полости, выполненные в пуансоне и матрице, при котором выполняется условие (1).

Затем смазывают формообразующие поверхности пуансона и матрицы графитом, густо разведенным на машинном масле.

Нагретую заготовку транспортируют к прессу с помощью крана, рольганга и др. транспортирующего устройства и укладывают на матрицу.

Далее заготовку центрируют относительно центра протяжного кольца матрицы по установочным планкам и производят прижим фланцевой части заготовки прижимным кольцом, создавая тем самым оптимальное усилие прижима.

Затем осуществляют операцию штамповки вдавливанием заготовки пуансоном в матрицу. Постоянство исполнительных размеров формообразующих поверхностей штампа обеспечивается стабилизацией температуры пуансона и матрицы, интенсивным охлаждением их хладагентом, непрерывно циркулирующим в полостях штампа.

Съем отштампованного днища осуществляется специальными съемниками или клиньями при обратном ходе пуансона.

Контроль и замеры размеров днищ осуществляются после транспортировки и охлаждения днищ.

Транспортировка осуществляется на поддонах. Охлаждение производится в непродуваемом, без сквозняков помещении. Последней операцией технологического процесса является замер диаметра и овальности днищ, который осуществляется с помощью металлических рулеток РЗ-10 по ГОСТ 7502, линеек по ГОСТ 427, штангенциркулем ШЩ-1-125-0,1 по ГОСТ 166 или специальными профилографами.

Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: штамповку днища из нагретой заготовки осуществляют при непрерывном охлаждении матрицы и пуансона. Расход хладагента устанавливают таким, чтобы интенсивность теплоотвода с единицы рабочей поверхности пуансона и матрицы имела заданное значение. Приведена расчетная зависимость интенсивности теплоотвода в функции от начальной температуры матрицы и пуансона, от температуры нагрева заготовки, от теплоемкости и теплопроводности материала матрицы и пуансона, от плотности материала пуансона и матрицы и времени штамповки.

Способ изготовления днищ, включающий штамповку днища из нагретой заготовки и охлаждение пуансона, отличающийся тем, что дополнительно охлаждают матрицу, причем охлаждение пуансона и матрицы ведут непрерывно при интенсивности теплоотвода с единицы рабочей поверхности пуансона и матрицы, равной

где П интенсивность теплоотвода с единицы рабочей поверхности пуансона и матрицы, Вт/м²;
T₃ температура нагрева заготовки перед штамповкой, град.

T₀ начальная температура матрицы/пуансона, град.

λ - теплопроводность материала матрицы/пуансона, Вт/(м • град.);
C теплоемкость материала пуансона/матрицы, Дж/(кг • град.);
ρ - плотность материала матрицы/пуансона, кг/м³;
Δt - интервал времени между моментом установки заготовки на матрицу и моментом съема готового днища, с.