СПОСОБ ШТАМПОВКИ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК Российский патент 2007 года по МПК B21D41/02 B21D26/02 B21D31/04 B21J5/04 

Описание патента на изобретение RU2311983C1

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении объемной штамповкой кольцевых заготовок из материалов, способных к пластической деформации в холодном состоянии.

Существует несколько способов штамповки кольцевых заготовок (А.С.Львов, Ю.Л.Рождественский, А.В.Абрамов, Л.К.Литвак, Штамповка кольцевых заготовок. М.: Машгиз. 1958. 183 с.), в которых их раздача при осадке производится жестким деформирующим инструментом.

Известно, что при данных способах раздачи требуется применение сложной дорогостоящей штамповой оснастки. Наряду с этим наличие пластического течения в двух взаимно противоположных направлениях обусловливает различное деформированное состояние на различных участках кольца. Для процесса осадки колец традиционным способом характерно наличие потери устойчивости по внутреннему контуру; кроме того, возникают сложности с управлением формообразованием, что снижает коэффициент использования металла.

В качестве прототипа рассмотрен способ, раскрытый в US 4364251, B21D 22/10, 21.12.1982, который характеризуется большим количеством признаков, совпадающих с признаками заявленного изобретения, а именно: способ штамповки кольцевых заготовок, включающий осадку и раздачу установленной в полость матрицы кольцевой заготовки, которые производят одновременно, при этом раздачу осуществляют путем создания внутри кольцевой заготовки гидростатического давления несжимаемой гидросреды.

Недостатки, имеющиеся в аналоге, высокие трудозатраты и недостаточная технологичность, устраняются предлагаемым решением.

Решаемая задача - совершенствование технологии штамповки кольцевых заготовок из материалов, способных к пластической деформации в холодном состоянии.

Технический результат - снижение трудозатрат и повышение технологичности способа за счет обеспечения стабильности силы деформирования и равномерного течения металла, а в итоге, повышение качества полуфабриката с точки зрения геометрии и отсутствия трещин.

Этот технический результат достигается тем, что в способе штамповки кольцевых заготовок, включающем осадку и раздачу установленной в полость матрицы кольцевой заготовки, которые производят одновременно, при этом раздачу осуществляют путем создания внутри кольцевой заготовки гидростатического давления несжимаемой гидросреды, перед установкой кольцевой заготовки полость матрицы заполняют несжимаемой гидросредой, а осадку заготовки и создание внутри нее гидростатического давления осуществляют пуансоном; в качестве несжимаемой гидросреды используют веретенное масло; полость между заготовкой и матрицей заполняют несжимаемой гидросредой с обеспечением вытеснения ее в зазор между матрицей и пуансоном или через предусмотренное в матрице отверстие - для создания в заготовке напряженного состояния с преобладанием напряжений сжатия.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность направленного формоизменения заготовок, увеличения внутреннего диаметра исходной кольцевой заготовки, обеспечивая повышение коэффициента использования металла.

Веретенное масло, являясь несжимаемой средой, создает радиальные силы, необходимые для раздачи (преодоления радиальных сил трения) и, кроме того, дополнительно является смазкой, уменьшающей коэффициент трения на границе «инструмент - заготовка».

Способ поясняется чертежом. Для совершения операции раздачи устанавливают в матрицу 1 исходную кольцевую заготовку 2, заполненную несжимаемой гидростатической средой так, чтобы уровень ее был несколько выше, чем высота исходной заготовки h. При движении подвижной траверсы гидравлического пресса вверх пуансон 3, закрепленный на неподвижной траверсе, при осадке исходной кольцевой заготовки 2 запирает гидросреду внутри кольца, которая играет роль раздающей среды. Снаружи кольца гидросреда вытесняется через зазор z или отверстие 4 (показаны условно без конструктивной проработки). При нулевом зазоре z процесс может идти с подчеканкой по диаметру матрицы, а при создании гидравлического сопротивления вытеснению жидкости, расположенной снаружи кольца, может создаваться «мягкая» схема напряженного состояния с преобладанием напряжений сжатия.

В результате теоретического анализа процесса раздачи кольцевых заготовок предложена аналитическая зависимость для определения силы деформирования в условиях гидростатического давления. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных для Al-сплава показывает их удовлетворительную сходимость. Сравнение процессов раздачи кольцевых заготовок осадкой с гидросредой и без нее показало, что сила деформирования при раздаче с наполнителем превышает таковую без наполнителя в среднем на 5-7%.

На чертеже:

D - наружный диаметр заготовки;

d - внутренний диаметр заготовки;

h - высота заготовки;

р - давление, создаваемое пуансоном.

Пример осуществления способа.

Осуществляли штамповку кольцевых заготовок из сплава АМц с различными геометрическими параметрами, в частности с наружным диаметром D0=32 мм, высотой h0=10 мм и разными внутренними диаметрами. В качестве несжимаемой гидростатической среды использовали веретенное масло, которым заполняли полость матрицы на высоту, немного превышающую высоту заготовки h0. Затем помещали в матрицу кольцевую заготовку, которая деформировалась с различной степенью деформации (e) (см. таблицу).

В таблице приняты следующие обозначения:

D0 - начальный наружный диаметр заготовки;

h0 - начальная высота заготовки;

d0 - начальный внутренний диаметр заготовки;

s - толщина стенки кольца;

hкон - конечная высота заготовки;

е - степень деформации;

dкон - конечный внутренний диаметр заготовки;

Dкон - конечный наружный диаметр заготовки.

Таблица
Геометрические параметры кольцевых заготовок из алюминиевого сплава, D0=32 мм, h0=10 мм.
№ п/пd0, ммs/h0hкон, мме, степень деформацииdкон, ммDкон, ммПримечание1101,18,30,1810,534,8цилиндрическая форма2101,18,10,21dв=11
dн=14,5
dв=41
dн=43,3
конусообразность
3150,857,80,25dв=18
dн=24
dв=42
dн=45
конусообразность
4150,857,50,2915.7х16,736×37овал5200,67,00,362238,6трещинаПримечание: s - толщина стенки кольца, dв и dн - диаметры кольца в верхней и нижней части соответственно

Из таблицы видно, что наилучшее качество заготовок после осадки и раздачи обеспечивается при степени деформации е=0,18-0,25. Небольшая конусность осаженного кольца может быть исправлена в чистовом ручье штампа. При е=0,29-0,36 может образовываться овал, что неисправимо, или трещины, что является явным браком.

Имеет значение и соотношение s/h0. Оно предпочтительно более 1,0 (примеры 1, 2). Пример 3 - промежуточный. В примерах 4, 5, где степень деформации значительна, а s/h0 - мало, может возникнуть потеря устойчивости заготовки или трещина.

Для сравнения силового режима осуществляли осадку алюминиевых образцов с теми же геометрическими размерами при степени деформации е=0,21, но без жидкой среды. Сила деформирования составляла Р=195 кН, а при использовании гидросреды - 210 кН, т.е. разница сил несущественна.

Способ может быть использован при изготовлении кольцевых заготовок под дальнейшую штамповку в чистовом ручье штампа или в готовом виде под механическую обработку при условии калибровки заготовки стенками матрицы.

С экономической точки зрения предложенный способ выгоден для холодной объемной штамповки колец с малой высотой из дорогостоящих цветных металлов благодаря уменьшению потерь металла в отход при прошивке и раздаче кольцевых заготовок.

Похожие патенты RU2311983C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) 2013
  • Мироненко Виктор Николаевич
  • Васенев Валерий Валерьевич
  • Голубятникова Татьяна Ивановна
RU2542046C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ ШТАМПОВКОЙ 2007
  • Михаленко Федор Павлович
  • Шнейберг Алексей Михайлович
RU2364464C2
СПОСОБ ОСАДКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ИЗ ХРУПКИХ И МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Каменецкий Борис Исаакович
  • Соколов Александр Леонидович
  • Волков Алексей Юрьевич
  • Кругликов Николай Александрович
RU2501624C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТУПЕНЧАТЫХ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ С ОТВОДАМИ ДАВЛЕНИЕМ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ 1996
  • Погорелов Ю.М.
  • Алютин М.Д.
  • Колесников К.И.
  • Лашевич В.И.
RU2098210C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОКОВОК В ВИДЕ ПОЛУСФЕРЫ С ГОРЛОВИНОЙ 2012
  • Артес Алексей Эдуардович
  • Володин Алексей Михайлович
  • Храмцов Андрей Леонидович
  • Пономарёв Александр Сергеевич
  • Дудкинский Андрей Геннадьевич
RU2484915C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ПОКОВОК ПОЛУКОРПУСОВ ШАРОВЫХ КРАНОВ 2014
  • Артес Алексей Эдуардович
  • Третьюхин Виталий Вячеславович
  • Поваров Александр Сергеевич
  • Дудкинский Андрей Геннадьевич
RU2572687C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИЛЬЗ ПАТРОНОВ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ 1996
  • Евдокимов А.К.
  • Камайкин Н.К.
  • Евдокимов В.А.
RU2113309C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ТОНКОСТЕННЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2009
  • Поздов Иван Николаевич
  • Поздов Константин Иванович
RU2428271C2
Способ изготовления крутоизогнутых угольников из трубчатых заготовок 1990
  • Матвеев Анатолий Сергеевич
SU1771844A1
Способ изготовления полых осесимметричных деталей из трубчатой заготовки 1986
  • Богоявленский Константин Николаевич
  • Кобышев Александр Николаевич
  • Шарапенко Андрей Федорович
  • Брагин Юрий Викторович
SU1323155A1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ШТАМПОВКИ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении кольцевых заготовок. В полость матрицы устанавливают кольцевую заготовку. Производят осадку и раздачу, причем осадку осуществляют путем создания внутри заготовки гидростатического давления несжимаемой гидросреды. Перед установкой кольцевой заготовки полость матрицы заполняют несжимаемой гидросредой. Осадку заготовки и создание внутри нее гидростатического давления осуществляют пуансоном. В качестве несжимаемой гидросреды используют веретенное масло. В результате обеспечивается повышение качества полуфабриката и отсутствие трещин. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 311 983 C1

1. Способ штамповки кольцевых заготовок, включающий осадку и раздачу установленной в полость матрицы кольцевой заготовки, которые производят одновременно, при этом раздачу осуществляют путем создания внутри кольцевой заготовки гидростатического давления несжимаемой гидросреды, отличающийся тем, что перед установкой кольцевой заготовки полость матрицы заполняют несжимаемой гидросредой, а осадку заготовки и создание внутри нее гидростатического давления осуществляют пуансоном.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве несжимаемой гидросреды используют веретенное масло.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полость между заготовкой и матрицей заполняют несжимаемой гидросредой с обеспечением вытеснения ее в зазор между матрицей и пуансоном или через предусмотренное в матрице отверстие для создания в заготовке напряженного состояния с преобладанием напряжений сжатия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2311983C1

US 4364251 А, 21.12.1982
Способ штамповки осесимметричных деталей из цилиндрических заготовок 1986
  • Исаченков Евгений Иванович
  • Мусаев Ризван Магомедович
SU1391756A1
Способ изготовления полых осесимметричных деталей из трубчатой заготовки 1986
  • Богоявленский Константин Николаевич
  • Кобышев Александр Николаевич
  • Шарапенко Андрей Федорович
  • Брагин Юрий Викторович
SU1323155A1
Способ изготовления кольцевых заготовок 1985
  • Иванов Александр Григорьевич
  • Ковалев Валерий Дмитриевич
  • Семенников Анатолий Федотович
  • Ковалева Лидия Александровна
  • Митюшин Виталий Васильевич
  • Авдосиев Виктор Николаевич
  • Анисимов Владимир Николаевич
  • Токарев Виктор Петрович
SU1255249A1
СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПЛОСКИХ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК 1996
  • Зеленов Г.А.
  • Мигаль В.С.
  • Молочников Н.Д.
  • Кутин В.Н.
  • Митрофанов А.В.
  • Фадеев Е.В.
RU2108186C1
DE 4122323 A1, 14.01.1993.

RU 2 311 983 C1

Авторы

Шнейберг Алексей Михайлович

Михаленко Федор Павлович

Пудов Алексей Сергеевич

Даты

2007-12-10Публикация

2006-02-14Подача