Способ осадки поковок Советский патент 1990 года по МПК B21J5/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок из труднодеформируемых сталей и сплавов.

Цель изобретения - повышение качества поковок при степенях деформации до 70%, снижение трудоемкости извлечения прокладок после осадки и увеличение коэффициента использования металла.

На фиг. 1 показаны слева - исходное положение заготовки 1 с вставленными в углубление 2 прокладками 3, справа - с этими прокладками, полностью заполнившими объем выемок на начальной стадии осадки плитами 4; на фиг. 2 - заготовка с прокладками в конечной стадии осадки(по- казана одна четверть); на фиг. 3 - заготовка

с извлеченными прокладками в исходном положении перед окончательной осадкой (слева), после осадки (справа); на фиг. 4 и 5 - осадка, когда донная часть выемки в заготовке выполнена выпух:лой формы.

В заготовке 1 (фиг. 1, слева), предназначенной для осадки, выполняют углубления в виде усеченного конуса. Глубина выемки И и диаметр меньшего основания D i в сечении конусной выемки рассчитывается по формуле, приведенной в прототипе. Больший диаметр D2 - из геометрических расчетов при угле конусности а, равном 45-65. В выемку 2 помещают пластичную прокладку 3 объемом, равным 1,4-1,5 от объема выемки. Так. как. высота прокладки больше гпубины выемки, то на начальной стадии осадки деиствием бойка 4 производят деформацию прокладки и полностью заполняют выемку 2 (рассматривается четверть сечения заготовки фиг. 1). После заполнения конической части выемки материал прокладки под действием усилия Q выдавливают в зазор между бойком 4 и периферийной частью заготовки (фиг, 2). Процесс дальнейшей осадки характеризуется одновременным действием сил контактного трения гсо стороны прокладки на заготовку в зоне ЕЗ и С и действием замкнутой части прокладки, находящейся в условиях всестороннего сжатия, на периферийную часть заготовки (силы Р), Таким образом, в процессе осадки положительное воздействие прокладки (деформации сдвига на торцовой поверхности) на заготовку осуществляется по всей ее торцовой поверхности, а превышение обье- ма прокладки над объемом выемки и заготовке в 1,3-1,5 раза не позволяет произойти процессу смыкания периферийной части заготовки с бойком, что предотвращает захо- лаживание торцовых частей заготовки и положительно влияет на проработку металла в периферийных частях заготовки (зоны G). Благодаря конической форме углубления после осадки прокладку беспрепятственно удаляют и заготовку доосажива- ют между плоскими бойками до заданных конечных размеров поковки (фиг. 3), При этом периферийные части заготовки получают дополнительную проработку металла и уменьшается бочкообразность осаженной заготовки, что позволяет снизить расход металла за счет использован ш периферийных частей поковки, снизить трудо- емкость последующей механической обработки и повысить качество поковки.

Если угол конусности меньше 45°, после осадки извлечение прокладок из выемок становится затруднительным, а последующая доосадка заготовки приводит к образованию на торцах заготовки поверхностного дефекта, называемого зажимом.

Если угол конусности будет больше 65°, то эффективность действия пластичной прокладки на периферийную часть заготовки в конечной стадии осадки значительно снижается за счет более активного ее выдавливания в начальный момент.

При величине объема прокладки, меньшей 1,3 объема выемки материала прокладки недостаточно для заполнения зазора между периферийной частью заготовки и бойком, что приводит к запиранию прокладки и снижает эффективность ее действия ма заготовку с сохранением недеформированной литой структуры.

При величине объема прокладки большей 1,5 объема выемки происходит выдавливание излишнего материала прокладки из зоны контакта, что влечет за собой лишь 5 неоправданный его расход и возможность образования складок и зажимов на боковой поверхности осаженной заготовки из-за так называемого катушкообразования (вогнутой бочки) в начальный момент осадки. 10 Для усиления эффективности действия прокладок и уменьшения расхода металла при изготовлении заготовки донная часть выемки в заготовке выполнена выпуклой формы.

5В начальный момент осадки (фиг. 4,

справа) прокладка заполняет выемку и при этом деформируется сама и в процессе осадки деформирует осевую часть заготовки, что способствует ее лучшей проработке. 0 В результате более интенсивного течения металла заготовки в периферийных частях выемки к концу осадки ее глубина выравнивается, а форма дна приближается к плоской (фиг. 5). Активное действие пла- 5 стичных прокладок при тех же начальных размерах сохраняется при этом до больших степеней деформации, чем в случае, когда дно выемки плоское, так как большая часть объема прокладки сосредотачивается в пе- 0 риферийных частях заготовки, где течение металла при осадке более интенсивное, чем в осевой зоне.

Для усиления эффективности действия 35 прокладок на заключительной стадии осадки прокладки имеют в начале осадки температуру меньшую, чем в конце.

Прокладка работает следующим образом.

40Горячую заготовку выемкой устанавливают на холодную или нагретую до меньшей, чем она, температуры прокладку и такую же прокладку устанавливают на верхний торец. При этом выемки на торцах исходной

5 заготовки могут отсутствовать совсем или выполнены глубиной 0,1-0,4 высоты прокладки для их точного центрирования. При вдавливании холодной прокладки в заготовку она формирует выемку в заготовке и при

0 этом нагревается от нее. Сопротивление деформации материала прокладок с повышением их температуры по ходу осадки снижается и соответственно повышается эффективность их /действия к концу осадки, ког-

5 да это наиболее необходимо, так как толщина прокладки начинает уменьшаться именно к концу осадки, когда она достаточно прогреется и ее сопротивление деформации станет меньше, чем у материала заготовки.

Пример. Из слитка стали марки 37Х12Н8Г8МФБ изготовили две одинаковые заготовки для осадки диаметром 355 мм и высотой 670 мм. В одной из заготовок выполнили конусные выемки с размерами: диаметр меньшего основания - 260 мм; диаметр большего основания - 320 мм; при объема каждой цилиндрической прокладки, равном 1,5 объема выемки, высота прокладки составляла 58 мм, при глубине выемки 40 мм, угол конусности выемки а равен 50°. Прокладки изготавливали из стали марки 45. Затем прокладки помещали в выемки, приваривали в нескольких местах, нагревали до 1150-1170°С и осаживали на гидравлическом прессе усилием 25 МН до высоты 250 мм (т.е. со степенью деформации 63%). В процессе осадки замыкание пластичных прокладок между плоскостью бойков и осаживаемой заготовкой не произошло. Затем прокладки извлекали из выемок и доосаживали до суммарной степени деформации 70% (до высоты поковки 200±10 мм). После этого произвели продольную разрезку полученной поковки и травление с целью выявления макррструк- туры. В результате исследования установлено, что качество поковки соответствует техническим условиям по баллу зерна.

Аналогичным образом во второй заготовке выполнили цилиндрические углубления с размерами: диаметром 260 мм, глубиной 40 мм. По размерам углубления изготовили прокладки из стали 45. После этого прокладки вставляли в выемки, приваривали, нагревали и осаждали до степени деформации 70% (высоты поковки равной 200 ±10 мм). Затем производили продольную разрезку, травление на макроструктуру и определение балла зерна по плоскости среза. В результате исследования выявлено

недостаточное дробление литой структуры (наблюдались отдельные зерна 1-2 балла) мет;}лла поковки Б зонах, прилегающих к торцовым поверхностям на периферийной

части поковки. К тому же прокладки приняли форму усеченного конуса с меньшей стороной, повернутой к торцу заготовки, что исключило возможн сть их беспрепятственного извлечения из выемок без механической обработки.

Коэффициент использования металле по настоящей технологии на 9-12% выше а сравнении со способом-прототипом. Кроме этого, обоеспечивается необходимая равномерность деформации металла поковки при степенях деформации до 70% и повышается коэффициент использования металла за счет уменьшения технологического припуска на механическую обработку.

Формула изобретения 1. Способ осадки поковок по авт. св. MS 1382565, отличающийся тем, что, с целью погышения качества поковок, получаемых при степенях деформации до 70%, снижения трудоемкости лзвлечения прокладок после осадки и увеличения коэффициента использования металла, углублениям для размещения прокладок

придают форму усеченного конуса с углом конусности 45-65°, при этом выдерживают соотношение объемов прокладки и соответствующего ей углубления в пределах 1,3- 1,5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что центральная часть дна выемки выполнена выпуклой.

3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что прокладки нагревают до температуры меньше температуры Нс.грева заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления поковок из труднодеформируемых сталей и сплавов. Цель изобретения - повышение качества поковок, снижение трудоемкости извлечения прокладок после осадки и увеличение коэффициента использования металла. В заготовке, предназначенной для осадки, выполняют углубления в виде усеченного конуса. Угол конусности углубления равен 45-65°. В выемку помещают пластичную прокладку объемом, равным 1,4-1,5 объема углубления. При высоте прокладки больше глубины углубления на начальной стадии осадки действием бойка производят деформацию прокладки. После заполнения конической части углубления материал прокладки выдавливают в зазор между боком и периферийной частью заготовки. Процесс дальнейшей осадки характеризуется одновременным действием сил контактного трения со стороны прокладки на заготовку и действием замкнутой части прокладки, находящейся в условиях всестороннего сжатия, на периферийную часть заготовки. В результате обеспечивается необходимая равномерность деформации при высоких степенях обжатия и повышается коэффициент использования металла. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

14

Й2

(Х

Л

4

,./: /

Фиг.

.

Фив. 4

Фиг.

Фиг. 5