СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ТИПА ЗАГОТОВОК МНОГОГРАННЫХ ГАЕК И ВТУЛОК Российский патент 2009 года по МПК B21K1/68 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для изготовления изделий типа заготовок многогранных гаек, втулок и других аналогичных изделий.

Известен способ высадки заготовок гаек за четыре или пять прессовых операций с использованием проволоки диаметром 0,8-0,95 от размера "под ключ" (Васильев С.П. Производство крепежных изделий. М.: Металлургия, 1981, с.11-14, 50) /1/.

Проволока протягивается из горячекатаного металла, размер которого не указан.

Известен способ изготовления шестигранных гаек за 5 операций, заключающийся в волочении проволоки под высадку и последующем формировании из нее штамповкой с осадкой заготовок гаек (Биллигман И. Высадка и другие методы объемной штамповки. Справочное руководство по штамповке сталей и цветных металлов в холодном и горячем состоянии при серийном и массовом производстве. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960, с.61, 282, 283) /2/.

Способ предполагает использование исходной проволоки под штамповку диаметром 0,8-0,9 размера "под ключ", общее обжатие при волочении горячекатаного металла с промежуточным отжигом до 35%, а также осадку заготовки при формообразовании изделия, которая обязательно имеет место при штамповке заготовок, так как технологически необходимо создание зазора между заготовкой и матрицей при ее задаче в матрицу.

Все эти способы не содержат рекомендаций по выбору оптимальных размеров горячекатаного металла и суммарной общей степени его деформации при волочении или калибровке и общей степени осадки при деформировании заготовки для обеспечения проведения процесса с наименьшей энерго- и трудоемкостью. Способы допускают применение для изготовления заготовок гаек горячекатаного металла диаметром существенно, в большую или меньшую сторону, отличающимся от размера "под ключ" изделия.

Использование такого широкого диапазона горячекатаного металла приводит к увеличению энерго- и трудозатрат при получении заготовок гаек, так как операции холодного волочения и штамповки, ввиду их большей энерго- и трудоемкости по сравнению с горячей прокаткой, вызывают существенное увеличение энерго- и трудозатрат процесса. Так, в случае использования горячекатаного металла увеличенного диаметра по сравнению с размером "под ключ" выигрыш в затратах на изготовление горячекатаного металла не компенсируется последующими затратами на волочение или калибровку. При использовании горячекатаного металла уменьшенного диаметра ситуация лишь ухудшается, так как возрастают деформации металла не только при его горячей прокатке, но и при последующей холодной обработке. Способ требует также существенных усилий как при волочении или калибровке заготовки ввиду больших деформаций, так и при штамповке заготовки ввиду существенной осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ".

Задачей изобретения является снижение энергоемкости и трудоемкости процесса путем использования горячекатаного металла оптимального размера, максимально приближенного к размеру "под ключ" готового изделия, а также уменьшение усилий при получении заготовки и формообразовании из нее изделия.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе изготовления изделий типа заготовок многогранных гаек и втулок, включающем волочение или калибровку заготовки из горячекатаного металла и последующее формообразование из нее изделия с использованием осадки, общую степень деформации при волочении или калибровке и общую степень осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ" принимают суммарной величиной, не превышающей 40%, а поперечный размер горячекатаного металла выбирают из условия:

d_k.min-K<d_г.k.<d_k.max+K,

где d_г.k. - поперечный размер горячекатаного металла;

d_k.min - минимальный размер "под ключ";

d_k.max - максимальный размер "под ключ";

K=0,5 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 12 мм;

K=0,7 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 27 мм;

K=0,9 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" свыше 30 мм.

Кроме того, общую степень деформации при волочении или калибровке принимают величиной, превышающей общую степень осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ", и используют горячекатаный металл с номинальным поперечным размером, равным номинальному размеру "под ключ".

Для изделий типа круглых втулок за размер "под ключ" принимается размер наружного диаметра втулки, образующий боковую поверхность изделия и лежащий в плоскости, перпендикулярной оси изделия. Для других некруглых изделий за размер "под ключ" принимается меньший его размер, образующий боковую поверхность изделия и лежащий в плоскости, перпендикулярной оси изделия.

Существенные признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, обеспечивают общее снижение энергоемкости и трудоемкости процесса путем использования горячекатаного металла оптимального размера, максимально приближенного к размеру "под ключ" готового изделия, и ограничения суммарной деформации при получении изделия, а также уменьшают усилия при получении заготовки и формообразовании из нее изделия.

Использование горячекатаного металла оптимального размера, максимально приближенного к размеру "под ключ" готового изделия, позволяет снизить усилие при волочении вследствие уменьшения обжатия при его обработке.

Использование эффекта Баушингера, вызывающего разупрочнение металла, возникающего в случае использования степени деформации при волочении или калибровке больше степени его осадки, позволяет снизить усилие высадки при формообразовании изделия по предлагаемому способу и дополнительно обеспечивает снижение усилия при формообразовании заготовки.

Поперечный размер горячекатаного металла выбирают из размерного диапазона, в который входит и номинальный размер «под ключ». С учетом полученного диапазона размера горячекатаного металла может быть выбран горячекатаный металл с различными номинальными поперечными размерами (производимый или возможный в производстве). В этом случае для получения максимального указанного технического результата используется, в случае его наличия, горячекатаный металл с номинальным поперечным размером, равным номинальному размеру «под ключ» изделия.

Предложенный способ может быть использован для изготовления изделий повышенной прочности, для чего рекомендуется использовать горячекатаный металл повышенной прочности, например, ускоренно охлажденный или другой более прочной марки стали.

Способ изготовления изделий типа многогранных гаек и втулок осуществляют следующим образом.

Производят волочение заготовки из горячекатаного металла. При этом диаметр горячекатаного металла выбирают из условия:

d_k.min-K<d_г.k.<d_k.max+K,

где d_г.k. - поперечный размер горячекатаного металла;

d_k.min - минимальный размер "под ключ";

d_k.max - максимальный размер "под ключ";

K=0,5 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 12 мм;

K=0,7 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 27 мм;

K=0,9 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" свыше 30 мм.

Затем осуществляют формообразование из заготовки с использованием осадки изделия, при этом общую степень деформации при волочении или калибровке и общую степень осадки на размер "под ключ" принимают суммарной величиной, не превышающей 40%.

Кроме того, для получения максимального результата рекомендуется общую степень деформации при волочении или калибровке принимать величиной, большей общей степени осадки, и использовать горячекатаный металл с номинальным поперечным размером, равным номинальному размеру "под ключ" изделия. Диапазон поперечного размера горячекатаного металла и суммарной величины деформации выбран исходя из условия максимального необходимого приближения к размеру "под ключ" изделия, учета использования допуска на изготовление горячекатаного металла, учета использования допуска на размер "под ключ" изделия при его изготовлении и необходимости обязательного волочения металла для последующего деформирования. Величину степени деформации при волочении или калибровке выбирают исходя из возможностей оборудования по волочению, требуемых механических свойств изделий, их качества и т.д., а также соблюдения условия превышения общей степени деформации при волочение или калибровки общей степени осадки на размер "под ключ" при формообразовании изделия. Формообразование изделия осуществляют за несколько операций. Для изготовления изделий могут применяться различные марки сталей от низкоуглеродистых до легированных.

Рекомендуемое временное сопротивление разрыву металла заготовки перед формообразованием изделия методом холодной штамповки 30-70 кгс/мм².

Пример 1. Производится изготовление круглых цилиндрических втулок с наружным диаметром 30-0,8 мм, внутренним 20-0,5 мм и высотой 15 мм из стали марки 10 кп по ГОСТ 10702-78. Штамповку осуществляют из заготовки диаметром 28,5 мм, протянутой из горячекатаного металла диаметром 30 мм с общей степенью деформации 9,75% на волочильном стане АЗТМ1/1000. Втулки изготавливаются на пятипозиционном холодно-штамповочном автомате АВ 1823. На I переходе производят предварительную осадку цилиндрической заготовки до диаметра 28,7 мм. На II переходе осуществляют вторую предварительную осадку заготовки втулки до диаметра 28,9 мм и предварительную наметку отверстия. На III переходе осуществляют третью предварительную осадку заготовки втулки до диаметра - 29,1 мм и предварительную наметку отверстия. На IV переходе осуществляют окончательную осадку втулки до диаметра - 29,3 мм и окончательную наметку отверстия с образованием перемычки под прошивку. Общая степень осадки заготовки в поперечном направлении составляет 5,4%. На V переходе производят пробивку отверстия диаметром 19,8 мм.

Пример 2. Производится изготовление круглых цилиндрических втулок с наружным диаметром 20-1,0 мм, внутренним диаметром 10-0,5 мм и высотой 11 мм из стали марки 10 кп по ГОСТ 10702-78. Штамповку осуществляют из заготовки диаметром 19 мм, протянутой из горячекатаного металла с поперечным сечением в виде двенадцатигранника, имеющего поперечный размер 20 мм, совпадающий с его диаметром описанной окружности, с общей степенью деформации 5,56% на волочильном стане АЗТМ1/1000. Втулки изготавливаются на пятипозиционном холодноштамповочном автомате АВ1822. На I переходе производят предварительную осадку цилиндрической заготовки до диаметра 19,1 мм. На II переходе осуществляют вторую предварительную осадку заготовки втулки до диаметра 19,2 мм и предварительную наметку отверстия. На III переходе осуществляют третью предварительную осадку заготовки втулки до диаметра 19,3 мм и предварительную наметку отверстия. На IV переходе осуществляют окончательную осадку втулки до диаметра 19,4 мм и окончательную наметку отверстия с образованием перемычки под прошивку. Общая степень осадки заготовки в поперечном направлении составляет 4,25%. На V переходе производят пробивку отверстия диаметром 9,8 мм.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий типа заготовок многогранных гаек и втулок. Из горячекатаного металла волочением или калибровкой получают заготовку. В дальнейшем из указанной заготовки формообразуют изделие с использованием осадки. Общую степень деформации при волочении или калибровке и общую степень осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ" принимают суммарной величиной, не превышающей 40%. Поперечный размер горячекатаного металла выбирают из условия: d_k.min-K<d_г.k.<d_k.max+K, где d_г.k. - поперечный размер горячекатаного металла;

d_k.min - минимальный размер "под ключ"; d_k.max - максимальный размер "под ключ"; K=0,5 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 12 мм; K=0,7 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 27 мм; K=0,9 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" свыше 30 мм. В результате обеспечивается снижение энергоемкости и трудоемкости процесса, уменьшение усилий при получении заготовки и формообразовании из нее изделий. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления изделий типа заготовок многогранных гаек и втулок, включающий волочение или калибровку заготовки из горячекатаного металла и последующее формообразование из нее изделия с использованием осадки, отличающийся тем, что общую степень деформации при волочении или калибровке и общую степень осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ" принимают суммарной величиной, не превышающей 40%, а поперечный размер горячекатаного металла выбирают из условия
d_k.min-K<d_г.k.<d_k.max+K,
где d_г.k. - поперечный размер горячекатаного металла;
d_k.min - минимальный размер "под ключ";
d_k.max - максимальный размер "под ключ";
K=0,5 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 12 мм;
K=0,7 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" до 27 мм;
K=0,9 мм - для изделий с максимальным размером "под ключ" свыше 30 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общую степень деформации при волочении или калибровке принимают величиной, превышающей общую степень осадки заготовки в поперечном направлении до размера "под ключ".

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют горячекатаный металл с номинальным поперечным размером, равным номинальному размеру "под ключ".