Способ изотермической штамповки Советский патент 1987 года по МПК B21J5/00 

11

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для выдавливания или прессования в режиме сверхпластичности сплавов системы алюминий - кремний.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет номенклатуры обрабатываемых силуминов.

Заготовку из силумина укладывают в штамп и нагревают со штампом до температуры солидус силумина при нормальном давлении (0,1 МПа). Температура начала плавления сплава способствует частичному или полному устранению несплошностей, возникающих в заготовке при кристаллизации и обусловливающих неудовлетворительные механические свойства. Затем прикладывают к заготовке рабочее давление, величина которого вызывает перестройку структуры силумина в эвтектическу и повышение температуры солидус. Деформирование заготовки производят в

режиме сверхпластичности,

.«-1 ,

и

с заготовкой

т.е. скоростью деформации

при температуре штампа на 200-100 С ниже температуры солиду силумина,.обусловленной приложенным давлением. Достаточно большая величина рабочего давления позволяет.существенно расширить температурный диапазон сверхпластичности силуминов и сместить скоростной диапазон сверхпластичности в сторону больших скоростей деформации. Учитывая то, что повышение температуры солидус для сплавов алюминий - (11,7-50%) кремни с ростом приложенного давления не превышает 150-200°С, деформирование можно производить без изменения первоначальной температуры нагрева, штампа с заготовкой. Причем, если эта температура на 200 С ниже температуры солидус силумина при приложенном давлении, то заготовку следует деформировать со скоростью деформации

. мации до

Увеличение скорости дефор- 10- свозможно при температуре деформации на 100 С ниже температуры солидус силумина под давлением. Несоблюдение температурно- скоростного и силового режима деформирования приводит к разрушению заготовок либо из-за большого наклепа либо из-за пережога, либо из-за отсутствия эвтектической структу - ры.

0

Способ целесообразно использовать для операций прямого и в особенности обратного прессования или выдавливания. Это связано со следующими причинами. При реальных процессах штамповки обеспечить равномерное давление во всех частях объема заготовки практически невозможно. Однако поддержание требуемого давления в локализованном очаге деформации вполне осуществимо. Операции прямого и, в особенности, обратного прессования или вьщавливания характеризуются именно

5 существенной локализа цией пластического течения вблизи очка матрицы, а также незначительной разницей давлений в различных онах деформируемой заготовки. В частности, обратное прессование характеризуется равномерным всесторонним сжатием участков заготовки вне очага деформации.

При определении диаграмм равновесия систем (в частности, системы

5 алюминий - кремний) в зависимости от приложенного давления используют камеры с тензодатчиками, установленными с противоположной стороны относительно подвижного поршня камеры. Т.е. тензодатчики фиксируют только осевое усилие от поршня, приложенное к заранее известной площади. Следовательно, указанная схема определения силовых параметров принципиально та же, что и в гидропрессах для изотермической штамповки. Способ изотермической штамповки применительно к операциям прессования или выдавливания осуществляют, включая пресс на режим деформирования при постоянном удельном усилии (крип-штамповка с противодавлением со стороны выталкивателя), а оптимальные скорости деформации обеспечивают заданной скоростью перемещения выталкивателей пресса относительно пуансона. При конусообразной заходной части матрицы удельное усилие следует определять с учетом косинуса двойного заходного угла матрицы.

Пример. Из литейного сплава алюминий - (16%) кремний, полученного кристаллизацией из расплава, вырезали заготовки 30 х 60, 30 х 20 и вместе со штампом нагрели до тем0

5

0

5

0

5

пературы солидус при нормальном давлении, равной 603 С. Затем в штампе с противодавлением от верхнего выталкивателя гидропресса модели ПА 2638

3135

усилием 6,3 МН отштамповали обратным прессованием заготовки ij 30 х 60 в полость f 20 при рабочем давлении 10 кбар, температуре 480-500°С и усредненной скорости деформации, равной 3,2 X . Заходной угол матрицы был равен 90., скорость пе- ремеще ния выталкивателя относительно пуансона 0,45 мм/с. Предельная степень деформации 40%.

Заготовки 30.X 20 отштамповали обратным прессованием при режиме крип-штамповка работы пресса, рабочем давлении 10 кбар, температуре 560

580 С, усредненной скорости деформации 1,5 X 10 , скорости перемещения верхнего выталкивателя относительно пуансона, равной 3,15 мм/с. Предельная степень деформации заготовки 40%. Максимум пластичности, равный 45%, достигнут при обратном прессовании заготовки 30 х 60 давлением 10 кбар при температуре 540- 520 С, скорости перемещения верхнего выталкивателя относительно пуансона 0,95 мм/с и усредненной скорости деформации 6,7 X 10 с .

Таким образом, предлага емый спосо обеспечивает пластичность высококремРедактор Т.Парфенова Заказ 5741/10

Составитель А.Быстров Техред Л.Олийнык

Корректор

Тираж 583 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Д

нистых силуминов на уровне пластических свойств стандартных силуминов, подверженных деформированию в режиме сверхпластичности. Механические свойства высококремнистых силуминов ((о 190 МПа, S 9%) такие же, как у литейных силуминов.

Формула изобретения

Способ изотермической штамповки деталей из силуминов, включающий на- грев,,штампа и заготовки до темпера- 15 туры деформирования и деформирование

заготовки со скоростью деформации - с10-3-10-с я тем.

, отличающий- , что, с целью расширения технологических возможностей за счет 0 расширения номенклатуры обрабатываемых силуминов, нагрев штампа и заготовки производят до температуры соли- дус силумина при нормальном давлении, а деформирование осуществляют в эв- 5 тектическом состоянии структуры силумина при температуре штампа и за- готовки на 100-200 С ниже температуры солидус силумина, обусловленной , приложенным при деформировании давлением.

Корректор О.Кравцова

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изотермической штамповки деталей из силуминов. Целью изобре тения является расширение технологических возможностей за счет расширения номенклатуры обрабатьшаемых силуминов. Для достижения цели нагрев штампа и заготовки производят до температуры солидус силумина при нормальном давлении. Деформирование осуществляют в эвтектическом состоянии структуры силумина при температуре штампа и заготовки на 100-200 С ниже температуры солидус силумина, обусловленной приложенным при деформировании давлением. Способ обеспечивает пластичность высококремнистых силуминов на уровне пластических свойств стандартных силуминов, подверженных деформированию в режиме сверхпластичности. с со СП Сл СО со 00