СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ Российский патент 2000 года по МПК B21D51/24 B21D22/28 

Изобретение относится к технологическим процессам, связанным с заготовительно-штамповочными работами, а именно к формообразующим операциям, например, обшивок днищ из алюминиевых сплавов, работающих под давлением.

Из технической литературы известна вытяжка в вытяжных штампах детали сложной формы (М.Н. Горбунов "Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве летательных аппаратов", М. , Машиностроение, 1970 г., стр. 177-178, рис. 6.1). При первой операции плоская круглая заготовка, положенная на матрицу, проталкивается опускающимся пуансоном в полость матрицы и принимает в конце операции форму круглого цилиндрического стакана. При второй и последующих операциях вытяжки заготовкой является цилиндрический стакан, который в результате операции формообразования превращается в деталь меньшего диаметра, но большей высоты.

Недостаток этого способа заключается в том, что:
- для каждой операции требуется индивидуальный штамп;
- технологический процесс построен таким образом, что не может быть применен в случае изготовления деталей сложной не замкнутой формы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Способ изготовления полых изделий" по патенту РФ N 2007243, МКИ B 21 D 22/30, включающий определение коэффициента вытяжки, расчет количества операций, предварительную и окончательную вытяжки с прижимом.

Недостаток заключается в том, что:
- предлагаемое определение коэффициента вытяжки не позволяет вести контроль величины деформации материала детали в процессе вытяжки, что необходимо для сплавов, способных воспринимать упрочнение в зависимости от степени деформации;
- высокая трудоемкость и стоимость изготовления объясняется необходимостью использовать для каждой операции индивидуальный штамп;
- недостаточная точность получаемой детали, т.к. нет надежного прижима детали во время операции.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение - повышение механических свойств материала и точности геометрических размеров получаемой детали за счет преднамеренной, контролируемой в процессе вытяжки деформации (нагартовки) материала, как растяжения, так и сжатия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления полых деталей из листовой заготовки, включающем предварительную и окончательную вытяжки с прижимом фланца заготовки, после предварительной вытяжки производят сжатие заготовки, заневоливание ее в сжатом состоянии и термообработку, а в процессе окончательной вытяжки на фланце создают дополнительные условия для торможения и осуществляют контроль величины деформации заготовки, для чего перед окончательной вытяжкой на нее наносят размерную сетку.

На фиг. 1 изображена схема предварительной операции вытяжки, на фиг. 2 - схема окончательной операции вытяжки, на фиг. 3 - вариант нанесения размерной сетки на заготовку перед окончательной вытяжкой, на фиг. 4 - приспособление для заневоливания детали со специальными тягами, на фиг. 5 - приспособление для заневоливания детали во время термообработки.

По предлагаемому способу вытяжка осуществляется в прессах за несколько операций с промежуточной термообработкой. На чертежах 1 - матрица, 2 - прижим, 3 - пуансон, 4 - деталь (заготовка), 5 - проставка с рифленой поверхностью, 6 - приспособление для заневоливания детали 4, состоящее из шаблона внутреннего контура детали 7, специальных тяг 8, пластин-стяжек 9 и крепежных устройств 10, 11 - размерная сетка и примерное место ее нанесения.

Рассмотрим предлагаемый способ на примере изготовления обшивок днищ, работающих под давлением, из алюминиевых сплавов, например, АМг6, способных улучшить своим механические свойства в зависимости от степени деформации (нагартовки). Из листа толщиной, например, 5 мм вырезают по шаблону (на схемах не показано) заготовку 4. Во время предварительной вытяжки плоская заготовка помещается на матрицу 1, фиксируется прижимом 2 и проталкивается опускающимся пуансоном 3 в полость матрицы 1. При этом заготовка вытягивается на глубину H₁, которая меньше глубины H₂, получаемой в процессе окончательной вытяжки. После предварительной вытяжки, вытянутая на глубину H₁ заготовки 4 заневоливается в сжатом состоянии в специальном приспособлении 6: устанавливается шаблон 7 и деталь стягивается специальными тягами 8, на фланцах устанавливаются пластины-стяжки 9 и фиксируются крепежными устройствами 10. Затем в заневоленном состоянии проводят отжиг заготовки, устраняя при этом упругие внутренние напряжения (пружинение).

После отжига с заготовки снимают приспособление 6. На наружную поверхность заготовки наносится размерная сетка, например 100х100, а для создания дополнительных условий для торможения во время окончательной вытяжки на ее фланец устанавливается проставка с рифленой поверхностью 5. Заготовка 4 укладывается в матрицу 1, выставляется относительно ее центра, для равномерного растяжения материала на внутреннюю поверхность наносится смазка и проводится окончательная вытяжка на глубину H₂.

Во время окончательной вытяжки можно вести постоянный контроль деформации материала заготовки 4 (нагартовки) по величине растяжения размерной сетки. Эту величину задают в пределах (3-10)%, что зависит от заданной в документации прочности материала σ_0,2.
В таблице дана зависимость повышения механических свойств материала от величины его растяжения, на примере материала АМг6М, толщиной 5 мм.

При растяжении заготовки изменение размерной сетки со 100 мм до (103-107) мм, остаточное относительное удлинение материала заготовки составит (3-7)%. По этой величине можно контролировать изменение механических свойств материала: при увеличении процента растяжения повышается временное сопротивление разрыву и предел текучести.

Применение предлагаемого способа изготовления полых деталей из листовой заготовки позволит повысить прочностные характеристики и точность получаемых деталей за счет термообработки детали в сжатом состоянии после предварительной вытяжки, что исключает упругие деформации и контроль во время окончательной вытяжки преднамеренной деформации (нагартовки) материала.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении, например, обшивок днищ из алюминиевых сплавов, работающих под давлением. Производят предварительную вытяжку листовой заготовки, после чего ее сжимают, заневоливают в сжатом состоянии и термообрабатывают. Перед окончательной вытяжкой на заготовку наносят размерную сетку. В процессе окончательной вытяжки на фланце заготовки создают дополнительные условия для торможения и контролируют величину деформации. В результате обеспечивается повышение механических свойств материала и точности геометрических размеров получаемой детали. 5 ил., 1 табл.

Способ изготовления полых деталей из листовой заготовки, включающий предварительную и окончательную вытяжки с прижимом фланца заготовки, отличающийся тем, что после предварительной вытяжки производят сжатие заготовки, заневоливание ее в сжатом состоянии и термообработку, а в процессе окончательной вытяжки на фланце создают дополнительные условия для торможения и осуществляют контроль величины деформации заготовки, для чего перед окончательной вытяжкой на нее наносят размерную сетку.