Способ изготовления изделий типа стаканов Советский патент 1987 года по МПК B21J5/00 

11297978

Изобретение относится к обработке, еталлов давлением, преимущественно изготовлению изделий типа стаканов пособами, включающими штамповку обатным выдавливанием.

Цель изобретения - повьшение качетва изделий за счет повьшения знаений ударной вязкости в направлении оперек продольной оси изделия, а акже повьшение коррозионной стойости.

На фиг. 1 показана расчетная схема с типовым волокном макроструктуры при олучении изделий .типа стаканов выавливанием; на фиг.2 - графики зависимости угла выхода волокна макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия от обжатия и коэффициента трения между заготовкой и матрицей. Способ осуществляется следующим образом.

Сначала путем рубки или резки прутка получают заготовку, которую калибруют и таким образом получают исход- ную заготовку под дальнейшие формо- образующие операции. Далее на заготовку наносится смазка, после чего производится выдавливание заготовки пуансоном в матрице. Затем, в случае необходимости, осуществляются доводочные штамповочные операции, напри- :Мер прямое выдавливание или вытяжка. Все остальные операции, за исключением обратного выдавливания практичес10

f

20

25

30

40

ки не изменяют исходное направление во-35 локон макроструктуры заготовки.

На фиг. 1 показано типовое волокно макроструктуры, которое до вьщав- ливания прямое к параллельно оси Z. Нео бходимо вычислить угол выхода этого волокна на внутреннюю поверхность стакана Ср . При выводе используем относительные величины всех геометрических размеров, т.е. h - высота очага пластической деформации, Н - глубина полости, R.- радиус матрицы, ро - начальный радиус волокна; р - радиус волокна на выходе из очага пластической деформации, S - рабочий ход пуансона отнесены к радиусу калибрующего пояска пуансона, принято- .го за единицу (г 1).

Из условия постоянства объема легко показать, что глубина полости выдавливаемого стакана связана с рабочим ходом пуансона зависимостью

45

50

Н (1 + V)- S,

(1)

где ( :р.

Тангенс угла выхода волокна Cf определяется выражением

tgtf

(2)

Радиус волокна на выходе из очага пластической деформации (с учетом РО 1) равен

10

р, R - (R2-1)- exp(-V). (3)

f Подставив выражения (1) и (3) в выражение (2), получим

20

R2-(R2-1).exp(-Vp-1 tgci,li

(4)

25

Раскрывая неопределенность по правилу Лопиталя, согласно которому предел отношения двух функций равен пределу отношения производных этих функций, т.е.

.| (R2-1) exp()

tgcP lim 4R2 -(R2-1) exp() 5- О ------

1+(jJ

получаем

tgq)

1

(5)

2h(l + 0

Подставляя в выражение (5) величи ну высоты -ovara пластической деформации (при 1,1; U| 0,5)

h 0,6742

R2-1

+2fu

R

(6)

окончательно получаем

tgtp 0,7416

(R2-1)(l+2 (UR)

R2

(7)

45 Вел}гчина обжатия заготовки при выдавливании, как известно, равна

е

1

R2

(8)

50

откуда

R

(9)

Подставляя выражение (9) в вьфажение (7), находим

tgcf 0,7416.еt

- 1)41+). (10)

Из графиков этой зависимости для различных коэффициентов трения (фиг. 2) видно, что величина ср имеет экстремум при е 0,44, Таким образом, максимальное значение

tg4 Mc,Kc 0,7416.0,4964-Допустимое значение обжатия находим из условия, что угол Cf как мини- мум на 10% меньше угла. С учетом то- , что в области небольших значений углов ( tpC , это условие можно записать в виде

tgcfe 0,9 tgtf a. (12)

Подставив выралсения (10) и (11) в выражение (12) и возведя для удобства полученный результат в квадрат, най- дем условие, ограничивающее допускаемую величину обгсатия

е2(1 - 1).. (1 +2|) (1+ 3|u). (13)

.Из этого условия допускаемая величина е легко находится методом последовательных приближений, причем получаются две области допускаемых значений е (одна для малых обжатий, другая для больших), из которых выбирается требуемая с учетом того, тонкостенное (т.е. с большим обжатием) или . толстостенное (т.е. с мальш обжатием) изделие изготавливается. После выбора е из выралсения (9) легко находятся требуемые соотношения диаметров пуансона и матрицы, необхрдимые для проектирования штампового инструмента.

Большое влияние на величину углас{1 оказывает коэффициент трения между загото вкой и матрицей (К (фиг. 2). Наименьшие значения угла q получаются при fu i 0,1 .

Пример. Изготовляют изделие типа стакана из стали Ст. 3. Диаметр полости (и, соответственно, диаметр калибрующего пояска .пуансона) 40 мм, глубина полости 182 мм, наружная высота изделия 202 мм. После калибров- ки заготовки фосфатируют и омьтивают,в результате чего коэффициент трений ме}кду заготовкой и матрицей составляет j 0,1. Из условия (13) допускае- :мые диапазоны обжатий е 0,694, кз

5

tO

15

20

25

зо

40 55055

условия (9) R i 1,2,поэтому используют матрицу диаметром 48 мм, а для снижения усилия вьщавливания ее л- устанавливают свободноплавающей и е 0,263 (т.е. R s 1,95, поэтому используют матрицу диаметром 80 мм). Для сравнения также проводят выдавливание при е 0,44, R 1,5, диаметре матрицы 60 мм. После выдавливания вдоль оси стаканов посередине высоты из стенки вьфезаются стандартные образцы Менажэ, которые испытываются на ударную вязкость. Ее величина составляет: при е 0,694, а 596 кДж/м2 ; при е 0,26, кДж/м при е 0,44, а 5-32 кДж/м . Таким образом, использование изобретения позволяет повысить ударную вязкость. Кроме того, за счет уменьшения угла выхода волокон на поверхность изделия увеличивается коррозионная стойкость. Для контроля также проводят выдавливание при е 0,26 с и 0,3 (заготовку без фосфатирования смазывают животным жиром, данная величина обжатия выбрана потому, что с повышенным трением трудно получить изделие с более тонкими стенками вследствие больших усилий) ; ау, 548 кДж/м2 , т.е. на 13% ниже, чем при ш 0,1.

Формула изобретения

1.Способ изготовления изделий типа стаканов, включающий операции получения исходной заготовки, нанесения на нее смазки, выдавливания в матрице и штамповки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделий, а также повьш1ения коррозионной стойкости, выдавливание заготовки производят с обжатием, выбираемым из условия

)-(1 -b)0,2(1+3, u),

где е - обжатие;

Ц - коэффициент трения между заготовкой и матрицей.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что смазку выбирают из условия обеспечения коэффициента трения (11 ,1.

.1

Изобретение относится к обработке металлов давлением., а именно к . .. способам изготовления изделий типа стаканов. Целью изобретения является повышение качества изделий за счет повышения значений ударной вязкости в направлении поперек продольной оси изделия. Это достигается путем уменьшения угла выхода волокон макроструктуры на внутреннюю поверхность изделия с помощью ограничения величины обжатия при вьщавливании и соответствующего выбора смазки. При соблюдении условий реализации процессов происходит ориентирование волокон преимуще- ственно вдоль стенок изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. хо 1 ;о 00