Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием Российский патент 2022 года по МПК B21K5/16 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к области обработки металлов давлением и может быть использовано при горячей пластической обработке удлиненных в плане стальных поковок на молоте горизонтальной компоновки (импакторе).

Традиционной технологией изготовления удлиненных в плане поковок, в том числе гаечных ключей [ГОСТ 2839-80 Ключи гаечные с открытым зевом двухсторонние. Конструкция и размеры. - М.: Госкомстандарт СССР, 1980. - 22 с] является горячая объемная штамповка на молотах вертикальной компоновки [патент РФ №2108188, опубл. 10.04.1998 г.].

К недостаткам известной технологии относится необходимость штамповки в нескольких ручьях: протяжном, формовочном, предварительном, окончательном и отрубном, что снижает производительность, т.к. число ударов, наносимых по заготовке равно или больше количества ручьев молотового штампа.

Известен способ изготовления гаечных ключей, включающий предварительное профилирование заготовок с помощью поперечно-клиновой прокатки с их последующей горячей штамповкой [патент РФ №2305610, опубл. 10.09.2007 г.].

Недостатком данного способа является возможность формоизменения профилируемой заготовки только ограниченной длины, кроме того, реализация окончательного формоизменения штамповкой ориентирована на кузнечно-штамповочное оборудование вертикальной компоновки и заготовка устанавливается и позиционируется в нижней половине штампа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ изготовления гаечного ключа [патент US 2019/0176215 А1, опубл. 13.01.2019 г.], который содержит поперечно-клиновую прокатку для профилирования заготовки и последующую штамповку в закрытом штампе.

Недостатком известного из уровня техники способа, в том числе технической проблемой, является то, что он реализуется только для штучных заготовок и на оборудовании вертикальной компоновки, что позволяет устанавливать и позиционировать заготовку в нижней половине штампа.

Задачей изобретения является создание способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием из специально подготовленных длинномерных профилированных заготовок из легированных сталей с применением молота горизонтальной компоновки с встречным движением ударных масс (импактора).

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширения номенклатуры штампуемых на импакторе поковок путем обеспечения позиционирования длинномерной предварительно профилированной заготовки в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар, для чего заготовку круглого сечения поперечно-винтовой прокаткой преобразуют в заготовку периодического профиля, которую затем прокатывают в плоскостную заготовку, что обеспечит ее непрерывную транспортировку на этапах обработки и позиционирование на позиции штамповки.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления гаечных ключей пластическим деформированием, включающем отрезку штучной заготовки, ее нагрев, поперечно-винтовую прокатку, продольную прокатку, штамповку и обрезку облоя, нагрев длинномерной заготовки осуществляют в проходном индукторе до температуры T₁, удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, поперечно-винтовой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D₃ образуют профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недеформированных участков диаметром D₃ под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным участком диаметром d общей длиной заготовки под ключ, равной длине поковки L_п, при этом соседние заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной затем полученный профильный прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, подвергают нагреву в проходном индукторе до температуры Т₁ и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки толщиной на 2 мм больше толщины поковки гаечного ключа, затем плоскую заготовку, имеющую остаточную температуру Т₂, дополнительно нагревают в проходном индукторе до температуры Т₁ и подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье, а на заключительном этапе обработки в обрезном штампе поштучно обрезают облой при остаточной температуре поковки Т₂ с получением готовой поковки,

где ΔТ₁=142°С; ΔT₂=60°С;

температуры точек G и N диаграммы «железо-углерод», соответствующие полиморфному превращению α↔γ G=910°C, N=1392°C;

L_п - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.

Изобретение поясняется чертежами:

Фиг. 1 - длинномерная заготовка, профилированная поперечно-винтовой прокаткой, в изометрии;

Фиг. 2 - длинномерная заготовка после продольной прокатки на плоскость;

Фиг. 3 - поковка гаечного ключа с облоем, в изометрии;

Фиг. 4 - поковка гаечного ключа после обрезки облоя.

Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием включает отрезку штучной заготовки, ее нагрев, поперечно-винтовую прокатку, продольную прокатку, штамповку и обрезку облоя. Нагрев длинномерной заготовки осуществляют в проходном индукторе до температуры Т₁, удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, поперечно-винтовой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D₃ образуют профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недеформированных участков диаметром D₃ под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным участком диаметром d общей длиной заготовки под ключ, равной длине поковки L_п, при этом соседние заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной затем полученный профильный прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, подвергают нагреву в проходном индукторе до температуры Т₁ и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки толщиной на 2 мм больше толщины поковки гаечного ключа, затем плоскую заготовку, имеющую остаточную температуру Т₂, дополнительно нагревают в проходном индукторе до температуры Т₁ и подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье, а на заключительном этапе обработки в обрезном штампе поштучно обрезают облой при остаточной температуре поковки Т₂ с получением готовой поковки,

где ΔT₁=142°С; ΔT₂=60°С;

температуры точек G и N диаграммы «железо-углерод», соответствующие полиморфному превращению α↔γ G=910°C, N=1392°C;

L_п - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.

Пример осуществления способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием.

Как уже указано выше в предлагаемом способе изготовления гаечных ключей пластическим деформированием нагрев длинномерной заготовки круглого сечения (ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент) осуществляют в проходном индукторе до температуры Т₁ удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, после предварительного нагрева посредством поперечно-винтовой прокатки (фиг.1) заготовки круглого сечения диаметром D₃ образуют профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недеформированных участков диаметром D₃ под головки будущих зевов гаечного ключа (фиг.1), соединенных между собой прокатанным участком диаметром d общей длиной заготовки под ключ, равной длине поковки L_n, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной (фиг.1), затем полученный профильный прокат с остаточной температурой T₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, подвергают нагреву в проходном индукторе (на изображениях не показан) до температуры Т₁ и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки толщиной на 2 мм больше толщины поковки гаечного ключа (фиг.2), затем плоскую заготовку, имеющую остаточную температуру Т₂, дополнительно нагревают в проходном индукторе (на изображениях не показан) до температуры T₁ и подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс (на изображениях не показан), на котором с помощью штампа (на изображениях не показан) деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим отштампованную поковку гаечного ключа (фиг.3) при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье, а на заключительном этапе обработки в обрезном штампе поштучно обрезают облой при остаточной температуре поковки Т₂ с получением готовой поковки (фиг.4),

где ΔТ₁=142°С; ΔТ₂=60°С;

температуры точек G и N диаграммы «железо-углерод», соответствующие полиморфному превращению α↔γ G=910°C, N=1392°C;

L_n - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.

Из рассмотренного примера следует, что при соблюдении заявленной в формуле изобретения последовательности обработки, получают качественные поковки гаечного ключа, удовлетворяющие условиям эксплуатации, при этом несоблюдение заявленной последовательности обработки ведет к несоответствию объема заготовки объему поковки, что вызывает не качественное заполнение ручья или чрезмерный выход металла в облой, а не соблюдение диапазонов температур горячего пластического деформирования ведет либо к не равномерному прогреву заготовки по сечению, либо к перегреву и возникновению брака.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи - возможность транспортировки заготовок при нагреве, прокатке и подаче на молот с позиционированием в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар.

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 относится к машиностроению и предназначен для осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов при изготовлении гаечных ключей;

- 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», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячей пластической обработке удлиненных в плане стальных поковок на молоте горизонтальной компоновки. Длинномерную заготовку нагревают в проходном индукторе. Поперечно-винтовой прокаткой заготовки круглого сечения получают профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недеформированных участков под головки зевов гаечного ключа. Соседние заготовки соединяют между собой. Затем полученный профильный прокат с остаточной температурой нагревают в проходном индукторе и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки. Упомянутую заготовку, имеющую остаточную температуру, дополнительно нагревают в проходном индукторе и подают на молот, на котором деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку. Одновременно поковку гаечного ключа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье. В результате обеспечивается расширение номенклатуры поковок. 4 ил.

Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием, включающий отрезку штучной заготовки, ее нагрев, поперечно-винтовую прокатку, продольную прокатку, штамповку и обрезку облоя, отличающийся тем, что нагрев длинномерной заготовки осуществляют в проходном индукторе до температуры T₁, удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, поперечно-винтовой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D₃ образуют профильный прокат из стыкующихся заготовок в форме двух недеформированных участков диаметром D₃ под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным участком диаметром d, общей длиной заготовки под ключ, равной длине поковки L_п, при этом соседние заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной затем полученный профильный прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, подвергают нагреву в проходном индукторе до температуры Т₁ и осуществляют продольную прокатку разгонкой с получением плоскостной заготовки толщиной на 2 мм больше толщины поковки гаечного ключа, затем плоскую заготовку, имеющую остаточную температуру Т₂, дополнительно нагревают в проходном индукторе до температуры Т₁ и подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки в отрубном ручье, а на заключительном этапе обработки в обрезном штампе поштучно обрезают облой при остаточной температуре поковки Т₂ с получением готовой поковки,

где ΔT₁=142°С; ΔT₂=60°С;

температуры точек G и N диаграммы «железо-углерод», соответствующие полиморфному превращению α↔γ G=910°C, N=1392°C;

L_п - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.