СПОСОБ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6-С В ОДНОМ ШТАМПЕ Российский патент 2017 года по МПК B21D22/20 

Описание патента на изобретение RU2635990C2

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу штамповки детали полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава в одном штампе, в частности из титанового сплава ВТ6-С.

Существующие технологии получения деталей полусферической формы предусматривают два основных технологических процесса: объемная штамповка с последующей механической обработкой заготовки до требуемой толщины и листовая штамповка с предварительным нагревом заготовки в печи.

Известен способ листовой штамповки, заключающийся в формовке нагретой плоской заготовки из листа в нескольких штампах за несколько переходов с плоским прижимом. Титановым сплавам свойственно упрочнение в процессе штамповки и это вызывает необходимость вытяжки деталей за несколько переходов, что влечет за собой изготовление штамповой оснастки для каждого перехода штамповки (В.П. Романовский. Справочник по холодной штамповке. - Л.: Машиностроение, 1979, с. 208). При штамповке по известным схемам утонение в донной части отштампованной полусферы достигает более 20% от исходной толщины, что приводит к необходимости выбора исходной толщины заготовки, превышающей толщину окончательно готовой детали в 1,8÷2 раза.

Недостатком данных способов является невозможность обеспечения максимально допустимой степени утонения полусферических деталей из сплава ВТ6-С.

В результате патентного поиска не были обнаружены источники информации, содержащие сведения о способе штамповки детали полусферической формы из титанового сплава ВТ6-С в одном штампе.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является уменьшение величины утонения полусферической детали, не допускающей разрушения детали в процессе вытяжки, при оптимальном коэффициенте вытяжки.

Данный технический результат достигается с помощью способа штамповки детали полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ6-С в одном штампе. Способ включает предварительную вытяжку нагретой плоской листовой заготовки в коническую чашку с конусным прижимом в нагретой до 220±10°C конической матрице, разупрочняющий отжиг полученной чашки, и завершающую вытяжку конической чашки холодным пуансоном в нагретой матрице в деталь полусферической формы. При этом используют матрицу и прижим с углами конусности, определяемыми по формуле:

где

Dзаг. - диаметр исходной заготовки, мм;

Dдет. - диаметр детали, мм;

- коэффициент вытяжки для сплава ВТ6-С,

dk - максимальный диаметр конической чашки.

Штамповку проводят в конической матрице и таким же прижимом (В.П. Романовский. Справочник по холодной штамповке. - Л.: Машиностроение, 1979, с. 122). В случае применения конусного прижима уменьшается угол охвата заготовкой радиуса закругления кромки матрицы, что приводит к снижению меридиональных (растягивающих) напряжений, уменьшению усилия вытяжки, а следовательно, к уменьшению величины утонения донной части полусферы. Для уменьшения величины утонения штамповку осуществляют холодным пуансоном в нагретой матрице, что также не позволяет металлу утоняться в зоне касания пуансона, происходит обтяжка нагретой заготовки по холодному пуансону. Утонение в донной части штампованной детали при таком способе штамповки составляет не более 8%, что позволяет использовать заготовки с исходной толщиной на 8-10% больше окончательной толщины детали после механической обработки и, следовательно, использовать менее дорогостоящие заготовки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема последовательности формообразования детали с указанием обозначения параметров штамповки; на фиг. 2 - схема работы штампа с указанием его конструктивных элементов.

Опытным путем был выведен максимально допустимый коэффициент вытяжки m (m=1,12) для сплава ВТ6-С при вытяжке нагретой плоской листовой заготовки в коническую чашку конусным прижимом в нагретой конической матрице. Температура нагрева матрицы для предотвращения быстрого охлаждения детали в процессе формообразования определена опытным путем и составляет 220±10°C.

При большем коэффициенте вытяжки для указанных условий штамповки происходило разрушение детали. Исходя из этого, определен оптимальный угол конусности матрицы и прижима для штамповки детали из титанового сплава ВТ6-С полусферической формы в одном штампе, используя выведенный опытным путем максимально допустимый коэффициент вытяжки m=1,12.

Способ осуществляют следующим образом.

Плоскую листовую заготовку устанавливают на матрицу 1 с температурой нагрева 220±10°C. Прижим 2 производит формовку заготовки в коническую чашку и прижимает ее к конической поверхности матрицы с усилием. Вследствие оптимального угла β конической поверхности прижима исключается возможность складкообразования в начале формовки конической чашки, когда заготовка формуется в свободном состоянии. При опускании пуансона 3 производится перетяжка конической чашки в полусферическую деталь, при этом в начальной стадии вытяжки фланец детали находится под прижимом (а), а на заключительной стадии, когда диаметр края фланца детали становится меньше dприж., вытяжка производится без прижима (б). Параметром, определяющим возможность вытяжки на заключительной стадии без прижима, является предельная величина коэффициента вытяжки (или степени деформации) в случае вытяжки без прижима в штампе с конической матрицей. В нашем изобретении это обеспечивается коэффициентом вытяжки m=1,12 и углом конусности матрицы и прижима, зависящим от этой величины. Процесс вытяжки осуществляется за несколько переходов в одном штампе.

В отожженном состоянии титановый сплав ВТ6-С является одним из наиболее труднодеформируемых титановых сплавов. Учитывая, что микроструктура сплава ВТ6-С представляет собой пластично-игольчатую α-фазу, разделенную прослойкой β-фазы (α+β) для получения наибольшей пластичности и штампуемости, необходимо, чтобы температура нагрева заготовки перед формообразованием была меньше на 90°C начала превращения структуры α+β в бету.

Пример

Для нашего конкретного случая, внедренного в производство, при штамповке детали полусферической формы ∅ 367 мм из листовой заготовки ∅ 620 мм, толщиной 8 мм и ∅ 628 мм из листовой заготовки ∅ 980 мм, толщиной 11 мм получают угол конусности матрицы и прижима β=46°, что и было использовано и успешно внедрено на предприятии. Припуск на механическую обработку при толщине 8 мм составляет 1,2 мм на сторону при обработке внутренней и наружной поверхности, а при толщине 11 мм - 1,3 мм.

В результате применения данного способа предлагаемое изобретение позволило значительно уменьшить величину утонения в процессе формообразования до 8%, а также отказаться от дорогостоящих покупных заготовок-штамповок, снизить трудоемкость механической обработки вследствие малого припуска на механическую обработку.

Похожие патенты RU2635990C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6-С 2016
  • Коптев Иван Тихонович
  • Юхневич Сергей Степанович
  • Гладкова Любовь Дмитриевна
  • Конопкина Ирина Владимировна
  • Сиделёва Галина Александровна
RU2635210C2
Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе 2018
  • Конопкина Ирина Владимировна
  • Коновалов Александр Иванович
  • Юхневич Сергей Степанович
  • Светачев Олег Алексеевич
  • Боев Иван Иванович
RU2698080C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ТОНКОСТЕННЫХ ПОЛУСФЕРИЧЕСКИХ ДНИЩ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2008
  • Дядченко Вадим Юрьевич
  • Дериева Анна Николаевна
  • Коротков Виктор Анатольевич
  • Поликарпов Евгений Юрьевич
  • Яковлев Сергей Сергеевич
RU2392079C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ 1997
  • Попов И.П.
  • Маслов В.Д.
RU2157287C2
СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ВЫТЯЖКИ ДЕТАЛЕЙ 1998
  • Поздов И.Н.
RU2158644C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ 1999
  • Корженевский В.С.
RU2150344C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ОБОЛОЧЕК СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ИЗ ТОНКОЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2013
  • Костин Павел Валерьевич
RU2538061C2
Устройство для глубокой вытяжки заготовок из труднодеформируемого материала 2022
  • Рассудов Никита Владимирович
  • Андреев Владимир Викторович
  • Быстров Виктор Борисович
  • Коростелёв Дмитрий Александрович
  • Казаков Роман Александрович
RU2785759C1
СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК 1991
  • Громов П.Г.
  • Лухманов А.А.
  • Шевнюк Ю.В.
RU2020014C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛОСКИХ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Бабурин М.А.
  • Сизов Е.С.
  • Сизов В.С.
RU2242320C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 635 990 C2

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6-С В ОДНОМ ШТАМПЕ

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к способу штамповки деталей полусферической формы из труднодеформируемых титановых сплавов. Предварительную вытяжку заготовки из листа в коническую чашку выполняют с применением конусного прижима. Проводят разупрочняющий отжиг заготовки, завершающую вытяжку заготовки в одном штампе. Формообразование плоских листовых заготовок при разных толщинах в коническую чашку выполняют в матрице с нагревом и определенным углом конусности матрицы и прижима. Уменьшается утонение в процессе и повышается качество деталей. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 635 990 C2

Способ штамповки детали полусферической формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ6-С в одном штампе, включающий предварительную вытяжку нагретой плоской листовой заготовки в коническую чашку конусным прижимом в нагретой до 220±10°С конической матрице, разупрочняющий отжиг полученной чашки, и завершающую вытяжку конической чашки холодным пуансоном в нагретой матрице в деталь полусферической формы, при этом используют матрицу и прижим с углами конусности, определяемыми по формуле:

где

Dзаг. - диаметр исходной заготовки, мм;

Dдет. - диаметр детали, мм;

- коэффициент вытяжки для сплава ВТ6-С;

dk - максимальный диаметр конической чашки.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2635990C2

УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ВЫТЯЖКОЙ ТИТАНА 2006
  • Полен Ларри Александр
  • Вебер Гарольд Джон
  • Хьюстон Томас Сэнди
RU2404007C2
СПОСОБ ШТАМПОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 1991
  • Майкл Л.Родес[Us]
  • Лоренс Дж.Родес[Us]
RU2096117C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБОЛОЧЕК ОЖИВАЛЬНОЙ ФОРМЫ ИЗ ЗАГОТОВКИ КОНУСНОЙ ФОРМЫ ИЗ МАЛОПЛАСТИЧНОЙ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМОЙ СТАЛИ ВНС-16 ОДНОПЕРЕХОДНОЙ ШТАМПОВКОЙ В ШТАМПЕ 2007
  • Бондарь Александр Викторович
  • Гребенщиков Александр Владимирович
  • Сухоруков Николай Владимирович
  • Гордон Анатолий Михайлович
  • Гладкова Любовь Дмитриевна
  • Борисов Владимир Николаевич
  • Боев Иван Иванович
  • Самошин Владимир Герасимович
  • Короткова Наталья Николаевна
  • Зайцева Лариса Александровна
RU2365454C2
Ручная сеялка барабанного типа для посева лесных семян 1929
  • Костомаров Н.Н.
SU13545A1

RU 2 635 990 C2

Авторы

Коптев Иван Тихонович

Омигов Борис Иванович

Юхневич Сергей Степанович

Гладкова Любовь Дмитриевна

Конопкина Ирина Владимировна

Даты

2017-11-17Публикация

2015-12-08Подача