Матрица для прессования профилированных заготовок и способ ее изготовления Советский патент 1988 года по МПК B21C25/02 

ОР

00 со

(

00

;о

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть исг пользовано при создании матриц для прессования сложных профилей.

Цель изобретения - повышение качества изделий за счет обеспечения заданного распределения твердости по поверхности граней изделия и точности размера профиля путем создания благоприятных условий смазки в очаге деформации.

На фиг. 1 изображена матрица для профиля квадрата, продольньй разрезj на фиг. 2 - то же, с профильной под- резкой; на фиг. 3 - вид А на фиг.2 на фиг. 4 - деформируемый элемент; на фиг. 5 - схема формообразования заходного, калибрующего и выходного участков матрицы; на фиг. 6 - элект род-инструмент с профилем квадрата; на фиг. 7 - то же, с подрезкой в торце; на фиг. 8 - эпюра распределения твердости по сечению, обеспечиваемая матрицей.

Матрица для .гидропрессованин про- фированных изделий имеет вводной корпус 1, формообразующий участок 2 с профильным отверстием 3 и продольным канавками 4. На границе встречи ввод ного конуса 1 с плоскостью 5 электрода-инструмента при прожигании образуется гиперболическая кривая 6. Электрод имеет заходной 7 и калибрующий 8 участки. При подрезке торца электрода-инструмента после прошивания основного профильного отверстия 3 в матрице по предложенному способу срезается его заходной участок 7 до калибрующего участка. В дальнейшем обработку матрицы осуществляют инструментом с профильной подрезкой в форме поверхности вращения, определяемой аналитически. При этом в электроде-инструменте образуется углубление, след которого показан в виде кривой 10, Это углубление в процессе обработки не участвует, а служит только выходом инструмента пр создании в нем кривой 10. которая и служит для подрезки калибрующего участка матрицы. При электроэрозионной обработке электроду задают вертикальное осевое .перемеш;ение и горизонтальное . плоскопараллельное перемещение . В конце формообразования на электроде-инструменте .кривыми 10 на ребрах сходятся и линии (поверхность 9) в точках 11. Поэтому подрез

ку калибрующей части матрицы осуществляют начиная с касания точек 11 электрода ее профиля и кончая касания точек 12 электрода.

Напряжение волочения определяется по формуле

10

6р к (1 +И ctg()n I +

+ мк ,

(1)

где 6р К М

с/ F f 1 d

напряжение волочения; предел текучести металла; коэффициент трения между металлом и матрицей; половина угла заходной части матрицы;

площадь сечения заготовки,- площадь сечения изделия; высота пояска матрицы-, диаметр изделия (при волочении профиля d - диаметр круга, площадь которого равна площади сечения профиля) ;

коэффициент, зависящий от условий деформации. Формула (1) пригодна также для расчета давления прессования при отсутствии трения о стенки контейнера. Так как при гидропрессовании это условие выполняется, формула (1) позволяет рассчитать давление гидропрессования Р

Р КЧ1 0,1ctgc/)ln I . 0,4К i .

(2)

Это соотношение щему виду

приводят к следую

.„I .

- v- I

(3)

К (1 + Ctgtj)

Для поверхностного слоя соотношение (3) выглядит следующим образом

In

Fi

f,Р - 0,4

К 1 d

К -(1 + 0,1ctgo()

(А)

Ff fi 1.

-начальное сечение;

-конечное сечение слоя-,

-высрта пояска матрицы для i-ro элемента поверхностного слоя.

3 . 1389989

Величины Р и о( не имеют индекса Из (8) следует, что если 1(х) i, так как они одинаковы для всех .. „ нв(,) а(1п-| , т.е. пос- элементов.t

Соотношение (4) позволяет связать локальную деформацию металла с длиной калибрующего пояска. В результате деформационного упрочнения твердость металла тем выше, чем большую пластическую деформацию он испытыва- Q ет

леднее выражение определяет среднее, значение твердости НВ р. Тогда

Ср

F Л1ЁсрчГ/Ъ

7

(10)

После подстановки (1) в (9) полуНВ

где НВ - твердость по Бринеллю

е - логарифмическая деформация; а, b - постоянные, значения кото - рык для разных металлов из- вестны.

Подставляя в (5) выражение для логарифмической деформации из (4), получают

HRi «(-77Р - 0,4 к у

d Ь

К (1 + 0,1ctgo()

леднее выражение определяет среднее, значение твердости НВ р. Тогда

Ср

F Л1ЁсрчГ/Ъ

7

(10)

Q

jj

После подстановки (1) в (9) полу«ают

1((х) 1 - )) 3.

, 1 + Q,1ctgrf , . а -I 074

20

Конус с углом d при вершине и соос- ная с ним поверхность вращения, задаваемая формулой Z f(z), пересекаются плоскостью, параллельной оси. Расстояние между линиями пересече- 25 ния 1 равно

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быт:ь, использовано при создании матриц для прессования многогранных профилей. Целью изобретения является повьшение качества изделий за счет заданного распределения твердости по поверхности граней изделия и точности размера профиля путем создания благоприятных условий смазки в очаге деформации. Под калибрующими пояском (КП) матрицы, имеющим переменную высоту, выполняется полость с отверстием, подобным сечению профиля и большим его. Матрицу изготавливают с использованием электрода-инструмента. После образования КП в торце со стороны . заходного участка осуществляют профильную надрезку в форме поверхности вращения. Затем с помощью электрода- инструмента выполняют полость под 1Ш. При вьщавливании изделия по данной матрице снижается давление и повышается заполнение металла по ребрам за счет уменьшения трения. 2 с.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл. S (Л

Распределение твердости металла по поверхности з-аготовки равно

Р - 0.4 К

. Кх)

а(

к (I + 0,1ctgo)

-}

где X - координата вдоль границы се-| чения изделия,

После подстановки в нее выражения для Р из (2) получают

0,4

1 + 0,1ctgo(4Q

(В)

где 1 - средняя высота калибрующего д пояска.,

Из (8) следует, что для того, чтобы обеспечить по поверхности изделия определенное распределение твердое- 50 ти НВ(х), необходимо, чтобы высота калибрующего пояска имела следующее распределение:

1 - Их) аГ() ь - in(f) .

Их) Z- +

г(х)

0

tgc/

При г с, 1(х) IMOIKC с

. -ф(г(х)). (12)

мйкс 2 о .

-фХс).

(13)

После вычитания (13) из (12) г(х) - с

Их) - 1

длакс

tgc

- ф(г(х)) (c).

(14)

После подстановки в (14) 1(х) - - 1„с1кс для случая гидропрессования (квадрата со стороной 2с

d(-) - С

HB(x)yU+0,1ctgor , а 0,4

г(х) - - (;(г(х)) +Ф(с) (15)

tgc теореме Пифагора

50

55

X V7 - сЧ

Из (15) следует, что г - с

Ф(г) ф(с) +

tgc(

f.HBA(utf/b f a ) VHB(/J

- c Kf/fe

jV-J

1 + 0,1ctgo(

0,4

(16)

Постоянная f(c) не влияет на форму поверхности вращения. При условии Ф(сГ О

ф(г) .- d(li5jll-.)fl .

нв(-/7

- cVf/fe 1+0.tctg , . 0,4

Изготовление предложенной;матрицы

и способ получения электрода-инструмента осуществлялись следующим обра- зом, В лаборатории производилось изготовление матрицы по известной технологии для гидропрессования квадрата 6x6 мм. Формообразование профиля производили со стороны выз одной части матрицы на электроэрозиояном станке модели 4В723М электродом-инструментом с заниженной эквидистантной размера по контуру на 0,1 мм от размера готового изделия. Полученный профиль очка матрицы по граням поду. чен заниженным на 0,04 мм. Затем электрод-инструмент переустанавливали на ..токарный станок и со стороны его заходного участка выполняли подрезку по предложенной форме поверхности. Подрезку выполняли расточным резцом, заточку формы поверхности которого осуществляли по копиру, изготовленному на кальке с предложен- ной формой поверхности в масштабе 5011, на оптико-шлифовальном станке. Подрезка торц электрода-инструмента заканчивалась касанием резцом ребра квадрата, т.е. вписыванием окружное- ти с радиусом в квадрат.

Для осуществления профильной подрезки к указанному станку прикрепляли осциллирующую приставку модели 45723М-116-00. а к ней прикрепляли электрод-инструмент. После установки электрода-инструмента относительно профиля, ранее формообразованного на матрице, осциллирующей-головке задавали плоскопараллельное перемещение с эксцентриситетом 0,5 мм и одновременной осевой подачей. Подрезку начинали с касания электродом- инструментом выступами 11 на его реб

5

0 5 о

Q с

рах впадин на матрице. При такой осевой подаче и плоскопараллельном пе- ремещении электрода-инструмента в подрезку участвуют только линии 10, выполненные на каждой грани квадрата электрода-инструмента.

После профильной подрезки производили доводку заходной и калибрующей части матрицы до размера профиля детали, чистота по образующим контура профиля калибрующей, части матрицы при этом повысилась с 5-го до 10-го класса. Соответственно выравнялась и чистота готовых изделий по всему контуру, причем давление прессования резко снизилось.

Пример. Гидропрессование заготовки через матрицу, изготовленную с профильной подрезкой торца: материал сталь 4X13, а 380 кг/мм j b 0,1, сторона квадрата 2с 6 мм; площадь сечения заготовки 63 площадь сечения изделия 36 диаметр равновеликого круга d 6,8 мм; половина захода угла матрицы о( 20°.

Необходимая минимальная твердость изделия после гидропрессования 340 кг/мм. Пусть требуется получить следующее распределение твердости по грани квадрата, т.е. НВ(х) 340 + 10х.

Подставляя в (16), получают

л,г г - 3 , „г/340ч /о1 ,340 -f 10

ЙТ

9) ° %

380

1 + 0,1ctg20° 0,4

Ф(г) (7 - 3)-275 - 21,6(0,329- ,340 + 10

/;

- 9

380

)).

50

г 3 3,2 3,4 3,6 4 4,2 4,24 (j)(r) О 3,2 5,2 8,9 10,7 12,5 12,8

На матрице, изготовленной предлагаемым способом, давление снижается на 39%, а заполнение металла по ребрам поднимается с

, -0,13 , -0,03 6 o;i4 «° -0,04.

7 ,

При этом твердость на ребрах растет с НВ 320 до НВ 370.

Таким образом, за счет принятого соотношения длин, образующих электродом-инструментом по ребрам и гра ням, уменьшается трение экструдата образующую профиля, улучшается условие захода смазки в зону гидропрессования, повьшается заполняе- месть металла в ребрах квадрата, по вьппается твердость на ребрах издели и соответственно повышается качеств гидропрессуемых изделий.

Формула изобретения

ны подачи вводной конус, формообразующий участок с профильным отверсти ем по форме сечения заготовки, с ка- либруюп1им пояском и с канавками, расположенными на входе в профильное отверстие в местах пересечения граней калибрующего пояска, отличающаяся тем, что, с целью повьшения качества за счет обеспечения заданного распределения твердости по поверхности граней изделия и точности размера профиля путем создания благоприятных условий смазки профиля в очаге деформации, под калибрующим пояском матрицы выполнена полость с поперечным сечением, побод ным сечению профильного отверстия и превышающим его, поверхность граней которой эквидистантна поверхности калибрующего пояска, а высота 1(х) .калибрующего пояска имеет переменную величину, определяемую из соотношения

1(х) 1 d Г )

т

ср,|Г/Ь-, 1 + 0,1ctgof

0,4

высота калибрующего пояска матрицы в точке х-, твердость по Бринеллю, 50 обеспечиваемая матрицей в точке х;

8

НВ(;р - твердость по Бринеллю, а и b -.постоянные;

1 - высота калибрующего пйяс- ка матрицы в средней части грани; с/ - половина угла заходного

конуса матрицы;

.d - диаметр круга, площадь которого равна площади сече-г. ния профиля матрицы. 2. Способ изготовления матрицы для прессования профилированных заготовок, включающий получение электро- даиМструмента с профилированием заходного и калибрующего участков с постоянным углом наклона граней к оси инструмента и обработку заготовки Матрицы с образованием заходной части и калибрующего пояска, отличающийся тем, что после. образования калибрующего пояска в торце электрода-инструмента со стороны заходного участка осуществляют профильную подрезку в форме поверхности вращения, -соосной с элeктpo.«. дом-инструментом, определяемой уравнением

Ф(г)

- d(НВжднл Ь

.НВ(Уг - с) . H-0,1ctg«- а 074

))(г) с

НВ

мин

радиус сечения поверхности вращения;

уровень сечения с радиусом; половина стороны многогранника калибрующей части электрода;

минимальная твердость поверхностных слоев, обеспечиваемая матрицей; НВ(х) НВ( -/ г « - с) - функция распределения твердости поперек грани многогранника, обеспечиваемая матрицей.

координата поперек грани многогранника,

и выполняют полость под калибрующим пояском.

ВцдА

Фиг.З

Фиг,

Фи1В,5

Фие.7

370

фиг.6

J70

Фиг.8