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 №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 №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 [Patent 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 в виде периодического проката из легированных сталей с применением молота горизонтальной компоновки с встречным движением ударных масс (импактора).

В основу заявленного изобретения был положен технический результат -минимизация количества заготовительных операций, за счет отказа от изготовления штучных заготовок разрезкой сортового проката и их последующего формоизменения за несколько переходов, для чего сначала радиально-сдвиговой прокаткой длинномерной заготовки получают предварительно профилированную заготовку, что обеспечивает ее непрерывную транспортировку на этапах обработки и позиционирование в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления гаечных ключей пластическим деформированием индукционный нагрев длинномерной заготовки осуществляют до температуры Т₁ удовлетворяющей неравенству (G+ΔΤ₁)°C≤Τ₁≤(Ν-ΔΤ₁)°C, радиально-сдвиговой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D_з образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков диаметром D_з под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр d участком, общей длиной заготовки под гаечный ключ, равной длине поковки L_п, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной затем полученный периодический прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, 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 ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки, а обрезку облоя производят поштучно с помощью обрезного штампа, установленного на обрезном прессе, с получением готовой поковки, 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_п - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.

Изобретение поясняется изображениями:

Фиг. 1 - длинномерная заготовка, профилированная радиально-сдвиговой прокаткой;

Фиг. 2 - поковка гаечного ключа с облоем;

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

Фиг. 4 - поковка гаечного ключа после обрезки облоя.

Пример осуществления способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием.

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, радиально-сдвиговой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D_з образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков диаметром D_з под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр d участком, общей длиной заготовки под гаечный ключ, равной длине поковки L_п, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной(фиг. 1), затем полученный периодический прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, и подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа (на изображениях не показан) деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки (фиг. 2), а обрезку облоя производят поштучно с помощью обрезного штампа, установленного на обрезном прессе (на изображениях не показаны), с получением готовой поковки (фиг. 3), 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_п - 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 обусловливает повышенный расход металла, проявляющийся в чрезмерном выходе 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», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при горячей пластической обработке удлиненных в плане стальных поковок на горизонтальном молоте (импакторе). Радиально-сдвиговой прокаткой нагретой длинномерной заготовки круглого сечения образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр участком. Смежные заготовки соединяют между собой участком. Затем полученный периодический прокат с остаточной температурой подают с шагом на молот с горизонтальным расположением ударных масс. С помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку. Одновременно с этим ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки. Обрезку облоя проводят поштучно с помощью обрезного штампа. В результате обеспечивается минимизация количества заготовительных операций за счет отказа от изготовления штучных заготовок разрезкой сортового проката и их последующего формоизменения за несколько переходов. 4 ил.

Способ изготовления гаечных ключей пластическим деформированием, включающий нагрев заготовки, предварительное формоизменение прокаткой и штамповку, отличающийся тем, что индукционный нагрев длинномерной заготовки осуществляют до температуры Т₁, удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, радиально-сдвиговой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D_з образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков диаметром D_з под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр d участком, общей длиной заготовки под гаечный ключ, равной длине поковки L_п, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной затем полученный периодический прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, 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 ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки, а обрезку облоя проводят поштучно с помощью обрезного штампа, установленного на обрезном прессе, с получением готовой поковки, 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_п - длина поковки;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.