Способ формообразования тонкополотной поковки Российский патент 2020 года по МПК B22D18/02 

Описание патента на изобретение RU2725541C2

Изобретение относится к обработке металлов давлением и позволяет на современном технологическом уровне изготавливать изделия, имеющие элементы в виде тонкого полотна.

Из уровня техники известен способ изготовления стержневых изделий с продольными ребрами из алюминиевых сплавов (Патент РФ 2484913 C1 В21К 1/12 2006).

К недостаткам известного способа следует отнести то, что ребра, имеющие относительно небольшую площадь, расположены равномерно вдоль цилиндрической образующей наружной поверхности стержневой детали на 1/3 общей длины в разных плоскостях параллельно оси симметрии заготовки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ получения тонкостенных отливок, включающий заливку расплава в предварительно нагретую нижнюю полуформу и последующее формирование отливки смыканием полуформ, расплав после заливки выдерживают до образования в его объеме 10-60% твердой фазы (Авторское свидетельство СССР 854576, опубл. 15.08.81).

Недостатком известного способа, в том числе технической проблемой, является то, что необходимо выдерживать залитый расплав в раскрытой форме до образования известного количества твердой фазы однако это трудно контролируемый процесс, при котором расплав дополнительное время контактирует с формой, что вызывает увеличение ее температуры и повышает вероятность разупрочнения поверхностных слоев в результате отпуска, что снижает стойкость формы, и не прикладывается давление к расплаву в процессе кристаллизации, что может вызвать в отливках газовую пористость и усадку в виде раковины.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - снижение металлоемкости изготавливаемой поковки, за счет уменьшения припусков и исключения литниковой системы, повышение качества поковки исключением газовой пористости и усадочной раковины и увеличение производительности штамповки кристаллизующегося под давлением металла, за счет одновременной штамповки двух изделий, из которых составлена поковка.

Технический результат достигается тем, что в способе формообразования тонкополотной поковки, заключающимся в заливке расплава в предварительно нагретую нижнюю половину штампа, в последующей его выдержке до образования в нем заданной доли твердой фазы и последующим формировании поковки путем смыкания верхней и нижней половин штампа, согласно предложенному способу формообразования тонкополотной поковки ее составляют, по меньшей мере, из двух изделий, перед заливкой расплав нагревают до температуры заливки, объем расплава выбирают равным объему полости ручья штампа, причем объем, предназначенный для заполнения верхней половины штампа размещают в нижней половине штампа в двух компенсационных камерах с противоположных сторон тонкого полотна и расстоянием между их осями для совмещения осей компенсационных камер с осями бобышек поковки, при этом для предотвращения вытекания расплава из штампа в компенсационных камерах перед заливкой размещают пуансоны, а после того, как заливают расплав, смыкают верхнюю и нижнюю половины штампа, затем одновременно навстречу друг другу перемещают пуансоны в компенсационных камерах, вытесняя расплав в полость ручья штампа, заполняя все элементы тонкого полотна и создавая заданное давление, после чего, удерживают штамп в закрытом состоянии до полной кристаллизации расплава в течение заданного времени, затем после извлечения из штампа поковки, разрезают ее на два изделия по линии их сопряжения. Изобретение поясняется графическими изображениями.

На фиг. 1 схематично изображен штамп для штамповки кристаллизующегося алюминиевого сплава, разрез А-А.

На фиг. 2 - то же, вид сверху на нижнюю половину штампа со снятой верхней.

На фиг. 3 - то же, вид сбоку, разрез Б-Б (см. фиг. 2).

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Способ формообразования тонкополотной поковки заключается в заливке расплава в предварительно нагретую нижнюю половину 1 штампа 2 (фиг. 1), в последующей его выдержке до образования в нем заданной доли твердой фазы (10-60)% и последующим формировании поковки путем смыкания верхней 3 и нижней 1 половин штампа 2. Поковку составляют, по меньшей мере, из двух изделий 4 и 5 (на фиг. 2 показано два изделия), перед заливкой расплав нагревают до температуры заливки, объем расплава выбирают равным объему полости ручья 6 штампа 2, причем объем, предназначенный для заполнения верхней половины штампа 3 размещают в нижней половине штампа 1 в двух компенсационных камерах 7 и 8 с противоположных сторон тонкого полотна и расстоянием между их осями F для совмещения осей компенсационных камер 7 и 8 с осями бобышек 9 и 10 поковки, при этом для предотвращения вытекания расплава из штампа 2 в компенсационных камерах 7 и 8 перед заливкой размещают пуансоны 11 и 12, а после того, как заливают расплав, смыкают верхнюю 3 и нижнюю 1 половины штампа 2, затем одновременно навстречу друг другу перемещают пуансоны 11 и 12 в компенсационных камерах 7 и 8, вытесняя расплав в полость ручья 6 штампа 2, заполняя все элементы тонкого полотна и создавая заданное давление, после чего, удерживают штамп 2 в закрытом состоянии до полной кристаллизации расплава в течение заданного времени, затем после извлечения из штампа 2 поковки, разрезают ее на два изделия по линии их сопряжения.

Способ формообразования тонкополотной поковки осуществляют в один переход. Поковку составляют, по меньшей мере, из двух изделий (на фиг. 2 показано два изделия), сопрягая их по наклонной стороне тонкого полотна, имеющего форму прямоугольной трапеции, при ширине зоны сопряжения В (см. фиг. 2). Перед заливкой расплав нагревают до температуры заливки, выбираемой из интервала TLзал≤Ппер, где TL - температура ликвидуса; Тпер=TL+ΔT - температура перегрева; ΔТ=(30…70)°С; Тпер=TL+(30…70)°С, штамп 2 нагревают до температуры Ts -температура солидуса. Объем расплава выбирают равным объему полости ручья 6 штампа 2 в закрытом состоянии. Объем расплава, предназначенный для заполнения верхней половины 3 штампа 2, размещают в нижней половине 1 штампа 2 в двух компенсационных камерах 7 и 8 в форме полуцилиндров, которые располагают с противоположных сторон тонкого полотна на расстоянии F (см. фиг. 2) между их осями для совмещения осей компенсационных камер 7 и 8 с осями бобышек 9 и 10 поковки. Межосевое расстояние F назначается таким образом, чтобы тонкие полотна двух изделий 4 и 5 в форме прямоугольных трапеций сопрягались в поковке по их наклонным сторонам с шириной зоны сопряжения не менее В=(3…5) мм, а основания трапеций выстраивались по одной линии. Для предотвращения вытекания расплава из штампа перед заливкой в компенсационных камерах 7 и 8 размещают пуансоны 11 и 12 круглого сечения. После заливки расплава смыкают верхнюю 3 и нижнюю 1 половины штампа 2, затем одновременно навстречу друг другу перемещают пуансоны 11 и 12 в компенсационных камерах 7 и 8, тем самым вытесняют расплав в полость ручья 6 штампа 2, заполняя все его элементы. Пуансоны 11 и 12 приводятся в действие гидроцилиндрами (на фиг. не показаны), создавая давление на расплав p=120…250 МПа. При заданном давлении удерживают штамп 2 в закрытом состоянии до полной кристаллизации расплава в течение времени t=30…60 с, поэтому газы, находящиеся в растворенном состоянии, не выделяются и образование газовой пористости исключено, также исключена возможность образования усадочной раковины, т.к. во время кристаллизации металл, находящийся под давлением, непрерывно подпрессовывают. У поковок, полученных предлагаемым способом, отсутствуют перечисленные дефекты, что повышает их плотность и прочность, а значит, повышаются эксплуатационные характеристики изделий. После кристаллизации штамп 2 раскрывают перемещением вверх его верхней половины 3, одновременно с этим толкателем 13, размещенным в отверстии опоры 14, воздействуют на выталкиватель 15 (фиг. 3), посредством которого извлекают поковку из полости ручья 6. После чего поковку разрезают дисковой фрезой, толщина которой равна В, на два изделия по линии их сопряжения.

В вышеописанном примере представлена определенная конфигурация поковки и штампа. Однако необходимо учитывать, при реализации заявленного способа тонкополотная поковка может иметь другую конфигурацию в плане, может содержать бобышки с наружной поверхностью, отличной от цилиндрической, половины штампа могут иметь вертикальный разъем.

Экспериментальная реализация описанного способа формообразования тонкополотной поковки на производственных площадках показала, что заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - снижение металлоемкости изготавливаемой поковки, за счет уменьшения припусков, повышение качества поковок исключением газовой пористости и усадочной раковины и увеличение производительности технологического процесса штамповки кристаллизующегося под давлением металла за счет одновременной штамповки двух изделий, из которых составлена поковка.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления способа обработки давлением штамповкой кристаллизующихся расплавов металлов и сплавов для снижения металлоемкости поковок, повышения их качества и увеличения производительности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Похожие патенты RU2725541C2

название год авторы номер документа
Способ формообразования тонкополотной поковки 2018
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Иванов Константин Николаевич
  • Сосенушкин Александр Евгеньевич
  • Яновская Елена Александровна
  • Кинжаев Тимур Алишерович
RU2724235C2
Способ штамповки гаечных ключей 2021
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Сосенушкин Александр Евгеньевич
  • Кадымов Вагид Ахмедович
  • Яновская Елена Александровна
  • Гусев Дмитрий Сергеевич
  • Рогулин Сергей Александрович
  • Хохлова Ника Геннадьевна
RU2781826C1
ГОРЯЧЕШТАМПОВОЧНЫЙ ПРЕСС ТРОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ 2009
  • Рогозников Павел Александрович
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Смирнов Александр Михайлович
  • Третьюхин Виталий Вячеславович
  • Хизматуллин Вадим Валерьевич
  • Сосенушкин Александр Евгеньевич
RU2411102C1
СПОСОБ ШТАМПОВКИ ПОКОВОК ТИПА КРЕСТОВИН 1999
  • Осколков А.И.
  • Максимов А.А.
  • Паксеваткин М.И.
  • Ерастов В.В.
  • Кузнецов С.А.
  • Перетятько В.Н.
RU2165329C2
СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ШАРОВЫХ МЕЛЮЩИХ ТЕЛ ИЗ ЧУГУНА 2005
  • Артес Алексей Эдуардович
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Володин Алексей Михайлович
  • Сорокин Владислав Алексеевич
  • Французова Любовь Сергеевна
  • Гришин Владимир Владимирович
  • Сосенушкин Сергей Евгеньевич
RU2308346C2
Штамп для открытой объемной штамповки с расширяющимся облойным мостиком 2020
  • Михайлов Виктор Николаевич
  • Володин Игорь Михайлович
  • Михайлов Антон Викторович
RU2756213C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОЙ ШТАМПОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 2002
  • Кайбышев О.А.
  • Трифонов В.Г.
  • Климов Е.А.
  • Нам Сук Канг
  • Жеонг Хун Баек
RU2233728C1
Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием 2021
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Сосенушкин Александр Евгеньевич
  • Кадымов Вагид Ахмедович
  • Яновская Елена Александровна
  • Гусев Дмитрий Сергеевич
  • Рогулин Сергей Александрович
  • Хохлова Ника Геннадьевна
RU2781825C1
Способ штамповки гаечных ключей 2021
  • Сосенушкин Евгений Николаевич
  • Сосенушкин Александр Евгеньевич
  • Кадымов Вагид Ахмедович
  • Яновская Елена Александровна
  • Гусев Дмитрий Сергеевич
  • Шарыкин Михаил Валерьевич
  • Хохлова Ника Геннадьевна
RU2784309C1
Способ и устройство для штамповки блингов 2021
  • Нуртдинов Юрий Рашитович
  • Гейкин Валерий Александрович
  • Гринберг Петр Борисович
  • Мороз Юрий Антонович
RU2769333C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 725 541 C2

Реферат патента 2020 года Способ формообразования тонкополотной поковки

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделия в виде тонкого полотна с бобышкой. Формируют тонкополотную поковку для получения из нее двух изделий. Расплав нагревают до температуры заливки. Объем расплава выбирают равным объему полости ручья штампа. Причем объем, предназначенный для заполнения верхней половины штампа, размещают в нижней половине штампа в двух компенсационных камерах с противоположных сторон тонкого полотна поковки. Для предотвращения вытекания расплава из штампа в компенсационных камерах перед заливкой размещают пуансоны. После заливки расплава смыкают верхнюю и нижнюю половины штампа. Затем одновременно навстречу друг другу перемещают пуансоны в компенсационных камерах и вытесняют расплав в полость ручья штампа. При этом заполняют все элементы тонкого полотна поковки и создают заданное давление. Затем удерживают штамп в закрытом состоянии до полной кристаллизации расплава в течение заданного времени и извлекают поковку из штампа. Поковку разрезают на два изделия по линии их сопряжения. В результате обеспечивается снижение металлоемкости и повышение качества полученных изделий. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 725 541 C2

Способ формообразования тонкополотной поковки, включающий заливку расплава в предварительно нагретую нижнюю половину штампа и последующее формирование поковки, отличающийся тем, что формируют тонкополотную поковку с бобышками для двух изделий, перед заливкой расплав нагревают до температуры заливки, объем расплава выбирают равным объему полости ручья штампа, причем объем, предназначенный для заполнения верхней половины штампа, размещают в нижней половине штампа в двух компенсационных камерах, расположенных с противоположных сторон тонкого полотна поковки с расстоянием между их осями, обеспечивающим совмещение осей компенсационных камер с осями бобышек поковки, при этом для предотвращения вытекания расплава из штампа в компенсационных камерах перед заливкой размещают пуансоны, а после заливки расплава смыкают верхнюю и нижнюю половины штампа, затем одновременно навстречу друг другу перемещают пуансоны в компенсационных камерах и вытесняют расплав в полость ручья штампа с обеспечением заполнения всех элементов тонкого полотна и создания заданного давления, после чего удерживают штамп в закрытом состоянии до полной кристаллизации расплава в течение заданного времени, затем после извлечения из штампа поковки разрезают ее на два изделия по линии их сопряжения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2725541C2

Способ получения тонкостенных отливок 1979
  • Шнитко Владимир Константинович
  • Борисов Георгий Павлович
  • Шеневидько Леонид Константинович
  • Мацкул Анатолий Иванович
SU854576A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОЙ ШТАМПОВКИ И ГОРЯЧЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 2002
  • Кайбышев О.А.
  • Трифонов В.Г.
  • Климов Е.А.
  • Нам Сук Канг
  • Жеонг Хун Баек
RU2233728C1
Штамп для жидкой штамповки 1980
  • Бобров Виталий Иванович
  • Безпалько Владимир Ильич
  • Гуков Сергей Валентинович
SU910350A1
Способ штамповки лопаточных колес 1979
  • Белявский Георгий Иванович
  • Марков Владимир Васильевич
  • Тимофеев Геннадий Иванович
  • Пархоменко Николай Давыдович
  • Прокофьев Геннадий Аркадьевич
SU854578A1
US 4284124 A1, 18.08.1981
DE 102008027682 B4, 17.03.2011.

RU 2 725 541 C2

Авторы

Сосенушкин Евгений Николаевич

Иванов Константин Николаевич

Сосенушкин Александр Евгеньевич

Яновская Елена Александровна

Кинжаев Тимур Алишерович

Тимохина Анастасия Михайловна

Даты

2020-07-02Публикация

2018-07-10Подача