Способ осадки поковок Советский патент 1988 года по МПК B21J5/00 

(21)4054021/25-27

(22)09.04.86

(46) 23.03.88. Кюл. V 1 1 (72) И.Н.Лебединский, А.Ю.Петунии, С.И.Данилин, В.П.Троицкий, В.А.Тюрин, Ю.Н.Буленков и С.В.Пеньков

(53)621.735.32 (088,8)

(56)Дзугутов М.Я. Напряжения и разрывы при обраВотке металлов давлением. - М.: Металлургия, 1974, с. 83-84.

(54)СПОСОБ ОСА;Щ1 ПОКОВОК

(57)Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок

осадкой. Цель изобретения - повышение качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации. В углубление на торцовых поверхностях заготовки 1 закрепляют (например, сваркой) прокладку 2 из материала, предел текучести которого в процессе осадки меньгае, чем у заготовки. Затем осаживают заготовку 1 инструментом 3 с плоской рабочей поверхностью. В процессе осадки прокладка не вытесняется в радиальном направлении, тем самым повышается качество поковки. ил.

СЛ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок осадкой.

Цель изобретения - повышение качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации.

На чертеже показаны начальная (слева) и конечная (справа) стадии осадки заготовки.

Способ осуществляют следующим образом.

На торцовых поверхностях заготовки 1 выполняют углубления, в которьос закрепляют одним из известных способов (например, сваркой) прокладки 2 из материала, предел текучести которого в процессе осадки меньше, чем у заготовки, и осаживают инструмен- том 3 с плоской рабочей поверхностью

При осуществлении способа за счет бокового подпора периферийной частью заготовки прокладка удерживается на торце заготовки до окончания осадки в пластичном состоянии. Условие пластичности имеет вид:

С, -о С

(1)

де

3 s.

3, - нормальное напряжение, рав- ,Q ное удельному напряжению осадки в осевом направлении;

С- - напряжение от сил, действующих на прокладку в радиальном направлении;

предел текучести материала 35 прокладки.

С учетом того, что уделд ное напряжение осадки заготовки равно пределу текучести материала заготовки, 40 т.е.

G, С5.

S

(2)

радиальное напряжение определяется из выражений (l) и (2) в виде:

Gb G-5-C,

SI

(3)

в конечный момент осадки оно складывается из напряжений, действующих на боковую поверхность проклад- ки в радиальном направлении, эквивалентных напряжениям от действия сил трения по поверхности контакта инструмента с прокладкой q, и

с перифе- т.е.

рийной частью заготовки q2,

CJ, q,-fq,G5-G,.

Значения q, и q определены из выражений

. J 7.J

/.,

;А)

0

0

5

q, fWG, где /W, ,|U

n()

p.lArdh ;«--G,, (5)

соответственно коэффициенты трения между поверхностью инструмента с прокладкой и поверхностью периферийной части заготовки;

D - диаметр заготовки в конечный момент осадки; d,h - соответственно диаметр

и высота прокладки в конечный момент осадки.

Тогда C5,G,-CJ.-.CS,,.5ah -,,

после преобразований определяем соотношение размеров прокладки в конечный момент осадки:

25

h 5f 1§Г :i.

- ie;-6-j

(6)

Исходные толщина h и диаметр d прокладки, а также диаметр заготовки БД определены из выражений:

В начальный момент осадки нормальное напряжение также равно пределу текучести материала заготовки,

т.е.

СГ. s.

а радиальное напряжение складывается из напряжений от сил трения по поверхности контакта деформирующего инструмента с прокладкой q, и с периферийной частью заготовки q,, а также из подпирающих напряжений со стороны периферийной части заготовки q.

43 -r fuC-, |u,G,., и с учетом (7) и (8)

/ нГI-,n ,- fH ПГ ., r,D . Л н ПГ,

-t S.r.zb s-jF .- ( J inO0 О.-г

...i-.o

г а

f I

q rUC Jli-s. (ij, после преобразований

f.y-G,,D,,...н : fSJ-

о о т / 1 ---.«««.

10а - и с учетом (7)-(9)

)

г Н ,2 НluG (--

Н Г (D -d )H П

f; s

.-f. ./,,,. ф,,, r -JIЖ;... .

„ с учетом (7)-(9),, -

()H ПГ. .

1 --85я-н;- н;-

откуда

Но Гн

iN

Максимальная величина подпираю-) г s Н V Н

щих напряжений обусловлена прочно- 25d 7 ИПР стью на срез периферийной части зато-l 2ш Н V Н

тонки и, соответственно, не может

быть больше этой величины. Если

В процессе осадки отношение днаг FL

-8dhH NH

. .метров в начальньш и конечный моменты

V s-SdhHr Hj 30 DO D

° оне меняется, так как -2- -- .

то в этом случае от действия проклад- о -

ки на периферийную часть заготовки.Диаметр прокладки должен быть прилегающую к ее торцам, будет проис- диаметра зоны затрудненной

ходить вьщавливание ее и одновремен-Деформации, чтобы обеспечить равноно преимущественная деформация про-35 течение металла и исключить

кладок относительно заготовки с об-бочкообразование. Диаметр зоны заразованием катушкообразной формы за-трудненной деформации определен из

,„„„условия равновесия сил в зоне конРи 1 .H

с учетом выражений (2):и (10)-(12) инструмента с заготовкой

выражение (З) в начальный момент40 / s

осадки имеет следующий вид:( 5.3 Э

ь-.(г 5)),

(13),, 112 , 1. (,б)

откуда Ь 2,и 2р

I г р г -1где d,g- диаметр зоны затрудненной

(G5,+(fJ+ Г) ПГ , деформации.

h ,. „ , .. ,

выражение для определения диаметра

g- 5Г(3 -5 7НУН Окончательно с учетом (15) и (16)

Из выражений (6) и (14) следует,50 „р кладки имеет вид что

д.л(г )() „ IF fi:- rff rnqrir::::

ТЩ;5) .s .o,-«..

- -l-- - -Начальная высота прокладки опре4(65-65,)деляется из соотношений (6)-(8) в

откудавиде

откуда

-D

.Hal- - Ч -- ----zi5-k-r- -- - «

При меньших значениях начального диаметра d прокладки при осадке происходит осадка с образованием выпуклой боковой поверхности заготовки, при больших значениях d, - выдавливание прокладки с образованием вогну той боковой поверхности заготовки в начале осадки и выпуклой в конце осадки.

При меньших значениях начальной толщины Ьд прокладки при осадке про- исходит образование выпуклой боковой поверхности заготовки ввиду снижения положительного влияния прокладки в создании активного трения на заготовке, при больших значениях h про- исходит образование вогнутой боковой поверхности заготовки в начальный момент осадки и выпуклой в конце осадки.

Пример. Для осадки шайб из стали ЗИД81 (37X12Н8Г8МФ6) с уковом 2 применяют заготовку D 450 мм, Н 400 мм.

о

в качестве материала прокладки используют сталь марки 20. Коэффици- енты деформационного трения материала прокладки Jj, 0,4 и заготовки 0,25. Температура начала осадки ,окончания 970°С. Предел текучести при условиях осадки материала заготовки 35 кгс/мм, материала прокладки (Г,, 4 кгс/мм . Из соотношения (17) диаметр прокладки определен в диапазоне 259 мм do мм. Исходя из необходимости получения возможно меньшей толщины прокладки выбирают диаметр прокладки мм Толщина прокладки определяется из соотношения 18 и равна мм.

На торцах заготовки по размерам прокладки выполняют углубления, вкладывают в них прокладки и зачекани- вают, чтобы прокладки не выпадали при транспортировке. Далее заготовку с прокладками нагревают и осаживают .

Осаженные заготовки практически не имеют бочки, в то время как осаженные заготовки без прокладок имеют размеры по торцам 610 мм, по бочке 670 мм, т.е. около 16% металла каждой заготовки идет на бочкообразо- вание. Ультразвуковой контроль осаженной заготовки показывает отсутствие дефектов микроструктуры, в то время как при осадке без прокладок отбраковывается 2-15% поковок. Формула изобретения

Способ осадки поковок, при котором на торцах цилиндрической заготовки устанавливают прокладки, предел текучести материала которых ниже сопротивления текучести материала заготовки, и осаживают плоскими бойками, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации, на заготовке со стороны каждого из торцов выполняют углубления для размещения прокладок, габаритные размеры которых определяют,из зависимостей

DO . ,

L ii AiiL: ::,

f

pJ,6,,-Hfu(° 1).G

--5T5-itT-r(J,(K -- -.)

,

де hjj - исходная высота прокладки;

d - исходный диаметр прокладки;

К - степень деформации при осадке;

предел текучести материала заготовки;

предел текучести материала прокладки; исходный диаметр заготовки;

PJ - коэффициент трения между инструментом и заготовкой;

,- коэффициент трения между инструментом и прокладкой.

5,