Способ получения полых изделий из разнородных материалов Советский патент 1992 года по МПК B23K20/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается получения полых изделий из высокопрочных сплавов.

Известен способ получения полых изделий, включающий совместное деформирование в стане винтовой прокатки биметаллической заготовки с целью сварки слоев.

Недостатком данного способа является невозможность получения нескольких полых заготовок из исходной заготовки, так как слои в процессе деформирования свари ваются.

Известен способ получения труб, который включает сборку заготовки путем размещения в . оболочке с зазором относительно нее сердечника, нагрев заготовки и винтовую прошивку в валках на оправке.

Недостатком известного способа является то, что после деформации оболочки и получения из сердечника при прошивке гильзы свариваются между собой и образуют биметаллическую трубу. Кроме того, при использовании в качестве оболочки трубы из высокопрочного сплава последняя при прошивке растрескивается из-за возникновения в наружных слоях биметаллической полой заготовки растягивающих напряжений вследствие неравномерности деформаций.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет одновременного получения двух гильз из разнородных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения полых изделий из разнородных материалов, включающем сборку

XI

ю о

00

о

заготовки путем размещения в оболочке с зазором относительно нее сердечника, нагрев заготовки и винтовую прошивку в валках на оправке, зазор между сердечником и оболочкой заполняют материалом, предотвращающим сварку оболочки и сердечника и обладающим коэффициентом трения при температуре прошивки более 0,3, сердечник выполняют из материала с коэффициентом теплового расширения более чем на 20% превышающим коэффициент теплового расширения материала оболочки диаметром в 1,6...2,2 раза меньше диаметра оболочки, а винтовую прошивку в валках осуществляют на оправке диаметром в 1,20,..1,35 раза больше диаметра сердечника при соотношении вытяжки оболочки и сердечника, равном 1,46...2,0.

Предлагаемый способ позволяетза счет сочетания режимов деформирования для материалов с заданными свойствами и соотношений геометрических размеров составляющих исходной заготовки обеспечить получение одновременно двух полых заготовок из различных материалов, причем в случае комбинации оболочки из высокопрочного сплава и сердечника из пластичного материала получить гильзу из материала сердечника с отношением D/S 10 за одну прошивку.

Использование предлагаемого способа дает возможность подвергать пластической деформации с большой степенью вытяжки малопластичные материалы, обрабатываемые обычно до заданных размеров с помощью механической обработки (точение или фрезерование) и тем самым сократить потери дорогостоящих материалов. Одновременное получение двух полых заготовок снижает трудоемкость их изготовления и материальные затраты, уменьшается угар металла и расход электроэнергии.

По предлагаемому способу деформируют заготовки с сердечником из более пластичного материала, чем оболочка, при прошивке, деформируясь с меньшей степенью вытяжек, этот материал предохраняет оболочку от возникновения разрывов на ее внутренней поверхности в процессе деформирования.

Пример. Для получения гильзы из стали 40Х с соотношением D/S более 10 (диаметр 41 мм, стенка 3,5 мм) составляли сборную заготовку с наружной оболочкой из нитинола. Между оболочкой и сердечником помещали порошок корунда. Для получения гильзы заданных размеров из стали 40Х необходимо прошивку вести на оправке диаметром 33 мм. Согласно способу отношение диаметра оправки к диаметру сердечника

составляет 1,35...1,2. тогда диаметр сердечника должен быть в пределах 33

doc

27,5... 24,4 мм . При(1.2...1,35)

нимаем диаметр сердечника do 24,4 мм, что соответствует значению коэффициента, равному 1,35, тогда /fc 24,42/4-(41-3,5) 1,13, вытяжка оболочки при крайнем соотношении 1,46 Цо /Ис-1,46 1,65. Теперьопре0 делим толщину стенки и диаметр оболочки. Экспериментально установлено соотношение между толщиной стенки гильзы из сердечника и оболочки после деформирования в зависимости от величины вытяжки:

п с 2,5

Si° Si Тогда Si° 3,5 +

о Ч fh

1

1

2,5 4,99;

1,65 1,13 0Di° 41 +2-4.99 50,98.

Суммарная толщина стенки гильзы после прокатки равна

Sid + Sic 4,99 + 3,5 8,49 мм. Для обеспечения заданной величины 5 вытяжки диаметр исходной наружной оболочки равен

D,

° V(f )2+(()S)

94 4 о 4 (Г + (50,98 -4,99)4,99) 1,65 46.

В оболочку диаметром 46 мм вставляли стержень диаметром 24,4 мм с засыпкой в зазоре порошка шамота и прошивали в стане винтовой прокатки на оправке диаметром 33 мм. Получили гильзы из ст. 40Х 41 х З,5 и нитинола 51 х 5.

Затем при тех же размерах гильзы из стали 40Х (Or 41 мм, S 3,5 мм) принимали диаметр сердечника равным 27,5, что соответствует значению коэффициента 1,2, тогда

,5

4(41 -3,5)-3,5 -1 44- Вытяжка оболочки: Л0 {ic- 2 2,88, при верхнем пределе соотношения, равном 2,

Qi° qic-l |/J оц-оц Ч .., о с;-о со.

Ь1 Vo//Wc b J b2,88 W2 5 2 53

Di° 41+2,0-2,53 46,06.

Суммарная толщина стенки гильзы после прокатки равна

ST° + Sic 3,5 + 2,53 6,03.

Исходный диаметр наружной оболочки составит 43,2 мм. В оболочку такого диаметра вставляли сердечник диаметром 27,5 мм, в зазор между оболочкой и сердечником засыпали порошок шамота и полученную заготовку прошивали в.стане. Получены две гильзы 46 х 2,5 и 41 х 3,5.

Для тех же исходных параметров брали сердечник диаметром 26 мм, что соответствует середине диапазона коэффициентов, т.е. 1,27. Тогда ftc - х (41 - 3,5) х 3,5 1,287.

Вытяжка оболочки при значении соотношения в середине заявляемого интервала, равном 1,73, составляет: 1,73-1,287 2,23.

Тогда

JL . ,О С Т С V . 1.О К,

51 Ь1 fto 1 fio 2,23 1,287 15 3.46;

10

Di° 41 +2-3,46 47,92.

Исходный диаметр наружной оболочки будет равен 45,26. Сборную заготовку прошивали в гильзу, состоящую из 2-х гильз размерами 48 х 3,5 и 41 х 3,5.

После прошивки при указанных режимах гильза, прошитая из сердечника, т.е. внутренняя оболочка, легко вынимается из раскатанной наружной оболочки, т.е. между ними в процессе деформирования и охлаж5

дения образуется зазор до 1,0 мм. Таким образом, предлагаемая схема обеспечивает получение двух гильз с соотношением D/S 10.

5Формула изобретения

Способ получения полых изделий из разнородных материалов, включающий сборку заготовки путем размещения в оболочке с зазором относительно неесердечни0 ка, нагрев заготовки и винтовую прошивку в валках на оправке, отл ича ю щи и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет одновременного получения двух гильз из разнородных материалов, зазор между оболочкой и сердечником заполняют материалом, предотвращающим сварку оболочки и сердечника и обладающим коэффициентом трения при температуре прошивки более 0,3, сердечник

0 выполняют из материала с коэффициентом теплового расширения, более чем на 20% превышающем коэффициент теплового расширения материала оболочки, диаметром в 1,6..,2,2 раза меньше диаметра оболочки, а

5 винтовую прошивку в валках осуществляют на оправке диаметром в 1,2... 1,35 раза больше диаметра сердечника при соотношении вытяжки оболочки и сердечника, равном 1,46...2,0.

0

Использование: получение одновременно двух гильз из разнородных материалов с соотношением . Сущность изобретения: в оболочке размещают с зазором сердечник. Зазор между сердечником и оболочкой заполняют материалом, который предотвращает сварку оболочки и сердечника и обладает коэффициентом трения при температуре прошивки более 0,3. Коэффициент теплового расширения материала сердечника более чем на 20% превышает коэффициент теплового расширения материала оболочки. Диаметр сердечника выполняют в 1,6...2,2 раза меньше диаметра оболочки. Винтовую прошивку заготовки ведут на оправке диаметром в 1,2.„1,35 раза больше диаметра сердечника. Соотношение вытяжек оболочки и сердечника составляет .1,46...2,0.