Способ сверхпластичной формовки деталей из тонкостенных заготовок Советский патент 1992 года по МПК B21D26/02 

Применение предлагаемого способа позволяет качественно с низкой трудоемкостью и минимальной разнптопщинностью изготовлять детали спо.к.ной формы с малы- ми радиусами переводов из попы тонко- стенны.: заготовок: сочетанием предварительного свободного деформирования и окончательной свер«пластической формовки за одну установку заготовка

При этом обеспечивается минимально возможное уменьшение толщины стенки детали за счет использования при оформлении заготовки по рабочим поверхностям матрицы материала части заготовки, выступающей над матрицей минимальная раэно- толщинность за счет перемещения материала вер«нн участков заготовки к: нижним, наиболее удаленным от центра частям матрицы оформление радиусов перевода без нарушения сплошности материала, исключение повреждения стенок штампуемы деталей в связи с применением жесткого раздай ного пуансона

На Фиг I и 2 показано исходное положение заготовки в матрице на фиг 3 и 4 - положен ie и форма заготовки после предварительного деформирования на фиг 5 и 6 - положение детали в матрице после сверилластичесней формовки

Попэн заготовка I с фланцем, например, типа стакан с высотой, превышающей высоту матрицы на величину А Н устанавливается в разьемную матрицу . 2 предварительно нагретую до температуры свер пластичности Матрица имеет спорную форму соответствующую форме детл- ли. например восьмигранную в плане с расширением к нижней части На дне заготовки размещается конусный вкпэдыш 3 с углом ir при вершине и раздвижной пуансон, наружный диаметр которого примерно должен соответствовать внутреннему диаметру заготовки

После нагрева заготовки до температуры СБер.пласгг1чности крышка 5 прикрепленная к верхней плите пресса опускается, и закрепленная на ней втулка б нафинаетна раздвижной пуансон 4, элементы которого при этом перемещаются в осевом и радиальном направления, (фиг. 3- фиг, -I) При радиальном перемещении пуансона вследствие возникновения Е материале заготовь и тангенциальны растягивающи напря.к.е ннй, на него со стороны заготовки действует давление,величина которого зависит от степени деформации заготовки в радиальном направлении и механически, характеристик материала в состоянии сверкпластич- ности При однонременном осевом

перемещении пуднепна это давление вызывает возникновение пуансоном и за- готовюй сип тренпя действующи в вертикальном направлении и сфимающи 5 нижнюю часть эаготовкифв осевом направлении Потери устойчивости при этом зависящей от усилия сжатия те сип трения между раздвижным пуансоном и ч а готовкой, толщины и свер пластически™ свойств

0 материала заготовки, соотношения между величиной радиального и осевого перемещения раздан ного пуансона при определенном значении угла а не пропс«одит образом, в результате свободно5 го деформирования заготовки за счет одновременного осевого и радиального перемещения раздвижного пуансона про- исходит ее осадка (уменьшение высоты) причем в большей степени вследствие дей0 ствия сил трения и в незначительной степени из-за мери диона льны (осе вы О деформаций, обусловленным раздачей заготовки При этом при формообразовании нижней части заготовки протекающей со

5 значительно большим радиальным перемещением стенки используется материал вер- яней части заготовки i е. проиопдит смещение материала из мест с HP значительной деформацией в места с максимальной

0 деформацией Это обеспечивает зн митель- ное увеличение минимальной толщины сгенки и уменьшение ра зното тщинности по продольному сечению заготовш t роме того г.ичы трения возникающие мел ду юнус5 ным вкладышем 3 и дном ЗЗГОТСРКИ при действии на вкладыш осевом нагрузки бло- i ируют деформацию центральной части дна заготовки обычно имеющей минимальную толщину при изготовлении заготовок типа

0 стакан традиционными методами «олодной ЛИСТОЕОИ штамповки что так же обеспечивает повышение качества путем уменьшения и раэнотолшинности

Свободное деФормировэнне заготовки

5 1 осуществляется цо касания ее фпэнцем верхнего торца матрицы 2 При дальнейшем опускании крышки 5 происходит жесткое зашемпение фланца чем обеспечивается герметизация внутренней полости заготоо0 к и Пуансон 4 занимает при этом крайнее ни + нее положение в котором зазоры ме + - ду нижними частями боюпы. поверхностей заготов и 1 и матрицы 2 | д i | и .д нижним торцом пуансона 4 и дном ЗЭГОТОЕ5 ки 1 | 62 } дол кны на-одиться в предела О 3 ,0 5 им, что позволяет избежать механического повре+.деуия пластичного матери - ла и гарантирует .n;eCTi OF защемление фланца ноодя из этого величина рэдиапьного перемещения раздвижного пуансона задается соотношением А Рш - D;1)/2 - it i где DM - максимальный диаметр вписанной окружности п этрпцы до которого осуществляется свободное деформиро- ванне, D.f - наружный диаметр заготовки.

Величина упа а конусного внпэдыша зависит от разницы диаметра вписанной окру ж-ности ни ней части матрицы и наружного диаметра заготовнн, т е от вепичины радиального перемещения пуансона и не должна быть меньше 35-45° в зависимости от материала и толщины стенки заготовки Меньший угол мож.ет вызвать потерю устойчивости заготовки в осевом направлении Мансимальнып угол ограничивается необ- i одимосгы-о осадки заготовки на величину АН В i-онечном итоге утоп IT дол ten обеспечить уменьшение высоты заготовки на А Н при перемещении рээдвпжного пу- ансонаЕ положение определяемое зазорами i3 i и д 2 , и при сохранении зэтотов -ой устойчивости

Вепичина осадни А Н зависит от формы, размеров, материала и толщины стенки детали и загатовн и и определяется экспериментально

После зашемления фланца заготовки в ее попость через i-анал З под давлением подается формообраэ/ющин газ (фиг 5- фиг 6) При этом происходит перемещение эаготов и к боковым стенкам матрицы и евер Ппзстичеснэч формовка детапм 9 с полным оформлением боковы поверхностей и малы радиусов пере-ода между ними За счет использования вер«ни« участиэв эаготовш при формообразовании нижней части детали утонение стен ни достаточно равномерное с небольшим его преобладанием в i- iecT3i. стен ни в дно зависящим от величины радиуса перевода в эти места

После окончания процесса стичесюй формовн.1 нрьши а 5 с втупной 6 поднимаются части разьемной матрицы 2 перемешаются в радиальном направлении и отформованная деталь 9 с конусным вкладышем 3 и раздвижным п/ансоном 4 вынимаются из матрицы послб чего внпадыш и пуансон легко удаляются из детали

Предлагаемый способ бып реализован при изготовлении деталей имеющи форму, близкую i изображенной на фиг. 5-фиг 6 На плоении боковьи граня детален дол жен быть выполнен «удож ественный репьеф вы- пуклосгью нар/жу гл/бпной 0712 мм Радиусы перевода между гранями и между стенюй и дном ня одчтся в предела 1 П 1,5 мм MdTepnan деталей - свериппз

0 5 0

5

5

0

5

0

5

0

стическая листовая латунь П63 толщиной 1 5 мм. Получение подобны деталей существующими способами практически невозможно вследствие большой трудоемкости и низкого качества

Одна из деталей восьмигранной в плане формы имела высоту 80 мм. диаметр горлышка 50 мм и расширение н дну до размера ме:#ду противоположными гранями, равного 62 мм Исходной заготовюй являлся сга- кан высотой 90 мм | А Н 10 мм) и диаметром 50 мм полученный из листа за три перехода вытя ккой в жестки штампа :

В стакан закладывались юнуснын вкладыш 3 с углом п 50и и раздвижной пуансон 4. после чего станэн устанавливался в матрице 2, предварительно нагретую до температуры свер пластичности равной дпч патунн Л63 650 С( фиг 1) Поспе нагрева заготовнп (стакана до этой температуры опусканием н рышн и 5 с втулн ой б осуществлялось предварительное свободное деформирование заготовни - перемещение ее стенки к. рабочим боковым повер«ностям матрицы ( фиг 3) ./гол вкладыша 3 равный 50° обеспечивал перемещение заготовки в радиальном направлении на требуемую величину | А р;;Ш Юм - Dn|/2 - L | t 62-501/2 -0 мм) и осадку заготовки до касания фланцем вер него торца то есть на А Н 10 мм

В нонце предварительного деформирования осуществлялось жесткое защемление фпанца заготовни чем обеспечивалась герметизация внутренней полости заготовни Заборы д i и 0 2 при этом были равны i5 i 0.3 мм L л 0,5 мм что обеспечивалось выполнением оснастил соответствую- щгк размеров и гарантировало исключение повреж-денпя повер-ностк: зн готов ни путем жестюго ее защемления г е i ду матрицей и пуансоном

Затем осуществлялась сЕер пластиче- сная формовка детали путем подачи в по- лосгь заготовки через нанал 8 формообраэующего газа (,лзпта) под давлением 0 25 1.1Па в течение 1 мин дня оформления основного нонтт ра матрицы и под давлением I 6 МПа в течение 15 мин для формообразования ради/счв и «,;,- Д0 1 ественного рельефа

Полученные детали имеют начество no- вер ностп соответствунэшее качеств/ по- вер« 1ЮСТИ патрицы с попили- оформлением налы р Дй |Сов удо.ж.естврнно- го репьеф З относительно небольшую раз- нэтопщинногть и мииимзмьнунэ толщину стенм1 соотаегств. нэшую предъявляемым гребовчниям Минимальная толщпнная деформация набпюдапэсь в места перевода стенки в дно и составляла f пиаис 45%

В качестве сравнения проводилась свер ппастическая формовка по следующим схемам;t

по обычной формовки без предварительного деформирования при Л Н О мосле СПФ Е пмаис 75%, в угла наблюдаются разрывы стенки;

с предварительным деформированием путем только радиального перемещения раздвижного пуансона при А Н 0 после СПФ Ј пмтс 68% , наблюдаются разрывы стенки;

с предварительным деформированием путем только радиального перемещения раздвижного пуансона при Д Н 4 мм (на 4 MMi уменьшается высота заготовки при предварительном деформировании по данной ), после СПФ f пма11С 60%, возможны разрывы стенки

Таким образом сверхпласгическая формовка по с«емам отличным от предлагаемой, вызывает значительные толщинные деформации, приводит большой разнотол- щинности и в большинстве случаев к разрывам стен и

Применение е предлагаемого способа обеспечивает качественное изготовление из тонкостенны : заготовок деталей формы с мэпыми радиусами переезда с незначительной разнотолщинностьнэ и минимально возможным утонением стенки без ее разрушения

Дпя реализации способа требуется те налогический блок для свер пластичес ой формовки и серийный или специальный пресс усилием до 10 тс

Формула изобретения Способ сверипластичной формовки деталей . 13 тонкостенны заготовок, заключающийся в предварительном свободном деформировании заготовки в направлении рабочи поверхностей матрицы и последующем окончательном формообразовании подвижной средой по жесткой матрице с защеплением фланца заготовки от л ичэю- щ и Я с я тем, что, с целью расширения технологически, возможностей, используют полую заготовку с высотой большей высоты матрицы, а свободное деформирование осуществляют при незащемленном фланце до касания им верк.него торца матрицы путем одновременного радиального и осевого перемещения жесткого раидви ного пуансона, причем, величина радиального перемещение задается соотношением

Д Рад. |Он-Оэ)/2о i

где DM - максимальный диаметр вписанной окружности матрицы,

D3 - нару ный диаметр заготовки,

д 1 0 3-0.5 мм - величина минимального зазора между предварительно деформированной заготовкой и матрицей на участке свободного деформирования до защемления фланца заготовки

Фиг.З

б - В

,

Фиг Л