СПОСОБ СМАЗКИ КОВОЧНОГО ШТАМПА ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ДВУМЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМИ ОПЕРАЦИЯМИ, ВКЛЮЧАЮЩИМИ ЛИТЬЁ, А ЗАТЕМ КОВКУ Российский патент 2017 года по МПК B21J3/00 B21J5/02 

Изобретение относится к изготовлению деталей, получаемых в технической зоне, включающему операции литья и ковки, причем детали проходят последовательные операции литья, а затем ковки.

Последняя технология разработана и описана в патенте EP 119365, использованном Заявителем, в частности для обработки деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, а также деталей из легких сплавов.

Соответственно, этот способ заключается в литье заготовок деталей из алюминия и алюминиевых сплавов, затем их перемещении в ковочный штамп, полость которого чуть меньше размера заготовки, и выполнении процесса ковки в штампе для получения детали, форма и размеры которой выбраны с повышенными механическими свойствами.

Заявитель разработал много усовершенствований в технологии, в частности технологии графитового покрытия, наносимого после получения литой заготовки. Эта технология, включающая нанесение графитового покрытия, была подробно описана в патенте FR 2803232.

На практике заготовку, полученную литьем, погружают в раствор, содержащий графитовое покрытие, затем перемещают в туннельную печь при температуре около 400-500 С. Операция передачи изделия в туннельную печь предназначена, в частности, чтобы сделать заготовку более пластичной для последующей операции ковки.

Заготовку с нанесенным таким образом покрытием затем перемещают в ковочный штамп для штамповки. Ковочный штамп характеризуется также предварительной эмульсионной смазкой для облегчения пластической деформации материала в рабочей зоне и предотвращения налипания сплава к инструментам.

Это техническое решение широко используется Заявителем. На этой основе, а также на практике, она ведет к дополнительным издержкам на двух уровнях:

- прежде всего, использование графитового покрытия означает управление растворами и их разведением, поскольку используемый графит разведен в воде. Это означает, что управление является крайне важным, требующим использования корректирующих и стабилизирующих средств для растворов графитового покрытия;

- кроме того, каждый раз необходимо использовать эмульсию для распыления на материал ковочного пресса с целью охлаждения штампа, что вызывает резкие перепады температур, сокращающие срок службы штампа.

Столкнувшись с этой проблемой, имеющей место в процессе технологии литья-ковки, известной под фирменным названием ‘COBAPRESS’ Заявителя, которая представляет собой изготовление деталей из алюминия или алюминиевых сплавов и легких сплавов двумя последовательными операциями, включающими литье заготовки, а затем ее ковку, Заявитель пришел к мысли о необходимости исследований для разработки предложения, которое усовершенствует этап нанесения графитового покрытия или которое могло бы заменить его.

Следовательно, подход Заявителя заключался в том, чтобы исследовать технологию смазки, обычно известную как отдельный предмет в области литья и в области ковки, которые являются полностью независимыми друг от друга, насколько это было известно Заявителю.

Вкратце, и как напоминание, в процессах литья смазка заключается в нанесении защитного покрытия для облегчения извлечения детали из литейной формы. Этот способ известен в областях литья в песчано-глинистую смесь, литья в кокиль и гравитационного литья. Смазка может быть постоянной (например, при литье в кокиль) или может наноситься между каждым процессом заливки металла. Смазка наносится посредством пульверизаторов или щеток.

В области литья существует также масляная смазка, наносимая коллектором или роботом, и сухая смазка, используемая в конкретном случае литья под давлением.

В области традиционной ковки смазки также используются для облегчения пластической деформации материала и предотвращения налипания металла к штампам. Также используются масляные графитовые смазки, водные и безводные растворы графита для распыления или нанесения покрытия, керамика и твердые смазочные вещества, такие как сухие смазки.

Хотя в отраслях литья и ковки, рассматриваемых отдельно, использование сухой смазки является известной технологией, этот способ никогда не использовался применительно к процессу, объединяющему две последовательные операции: литье, а затем ковку. Заявитель сам был у истоков способа ‘COBAPRESS’, описанного в патенте EP 119365, и разработал вариант осуществления нанесения графитового покрытия, как упоминалось ранее в патенте FR 2803232.

На практике из-за самого характера процесса литья-ковки ‘COBAPRESS’ невозможно использовать технологию смазки с традиционными решениями и известными способами, используемыми при традиционном литье и традиционной ковке.

Заявитель, который рассматривал эту проблему длительное время с анализом всех стоимостных и реализационных аспектов, открыл особенно интересное решение как часть конкретного выбора операции смазки и управления производственными издержками, а также условиями работы, которое без них становится препятствием из-за неприемлемых инвестиционных расходов.

Проведенные поэтапные испытания описывают преимущества решения, предложенного Заявителем.

Соответственно изобретению предлагаемый способ включает реализацию процесса, заключающегося в литье заготовки с требуемыми формой и размерами, перемещении этой заготовки из литейного цеха в туннельную печь, а затем предварительном нагреве ее до температуры примерно 500 С, перемещении предварительно нагретой литой заготовки в ковочный штамп со значительно меньшими размерами и формой, а также и выполнении операции штамповки при давлении 600-700 МПа, причем способ отличается тем, что перед перемещением предварительно нагретой литой заготовки в ковочный штамп, ковочный штамп и средства позиционирования заготовки, состоящие из штифтов, подвергают процессу порошкового напыления на всю поверхность ковочного штампа, предназначенного для приема предварительно нагретой литой заготовки, а также штифты.

В соответствии с еще одной характеристикой изобретения его напыление может происходить с электростатическим осаждением или без него.

Электростатическое осаждение обеспечивает равномерное осаждение и позволяет достичь недоступных мест ковочного штампа из-за конфигурации заготовки. Порошок, который выбрасывается и распыляется, содержит парафин, плавящийся при 100°C, используемый как направляющее средство или как средство для извлечения из формы. Порошок может включать соединение, основанное на частицах графита или нет, в случае электростатического осаждения в очень ограниченных пропорциях, максимум около 10%.

Решение, предложенное изобретением, вносит много преимуществ по сравнению с технологией, разработанной Заявителем. Больше нет необходимости содержать бак для хранения для графитового покрытия и больше нет необходимости использовать воду. Нет больше необходимости контролировать коэффициент разведения, что значительно сокращает расходы на контроль и обслуживание. Уровень шума при подаче жидкой смазки на штамп снижается, а что касается устранения баков для покрытия, то больше нет жидких отходов, и всасывающая система, участвующая в подаче жидкой смазки на штамп, больше не подвергается засорению.

С технической точки зрения при ковке пластическая деформация заготовки повышается, а загрязнение инструментов, используемых для ковки, снижается, при увеличении срока службы ударного штампа, поскольку он подвергается меньшему числу резких перепадов температур.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей из легких сплавов. Заготовку, полученную литьем, перемещают в туннельную печь. Производят предварительный нагрев заготовки до температуры 500°C. Нагретую заготовку перемещают в ковочный штамп с полостью. Размеры полости меньше размеров литой заготовки. Штамп оснащен средствами позиционирования заготовки, выполненными в виде штифтов. Заготовку штампуют при давлении 600-700 МПа. Перед перемещением заготовки в ковочный штамп на всю поверхность штампа, предназначенную для приема заготовки, и на штифты напыляют порошок, содержащий частицы графита. В результате обеспечивается упрощение процесса нанесения смазки, снижается загрязнение инструмента для ковки, который подвергается меньшему числу резких перепадов температуры. 3 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления деталей из легких сплавов, включающий

получение литьем заготовки требуемых формы и размеров,

перемещение литой заготовки в туннельную печь и ее предварительный нагрев до температуры 500°C, перемещение предварительно нагретой литой заготовки в ковочный штамп с полостью, размеры которой меньше размеров литой заготовки, оснащенный средствами позиционирования заготовки, выполненными в виде штифтов, и

осуществление штамповки при давлении 600-700 МПа,

при этом перед перемещением предварительно нагретой литой заготовки в ковочный штамп на всю поверхность упомянутого штампа, предназначенную для приема предварительно нагретой литой заготовки, а также на штифты напыляют порошок, содержащий частицы графита.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что напыление порошка осуществляют с электростатическим осаждением.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что порошок содержит парафин, имеющий температуру плавления 100°C.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что порошок содержит частицы графита в количестве не более 10%.