Способ горячей штамповки изделий из алюминиевых сплавов Советский патент 1993 года по МПК B21J5/12 

ел С

Сущность изобретения: предварительную и окончательную штамповку при осуще-. ствлении способа проводят в изотермических условиях, т.е. при температуре штампа, соответствующей температуре нагрева заготовок, выбираемой в пределах 400-500°С. После достижения заданного усилия как при предварительном, так и при окончательном деформировании производят выдержку под деформирующим усилием в течение в течение заданного времени. После выдержки нагрузку снимают. Благодаря регламентации выдержки достигается полное оформление рельефа деталей типа плоских деталей с оребрением. Кроме того повышается стойкость штампового инструмента за счет одинаковой упругой деформации предварительного и окончательного штампов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления плоских оребренных деталей типа панелей из алюминиевых сплавов.

Целью предлагаемого изобретения является повышение качества получаемых изделий и стойкости штампов.

Применение указанного способа позволяет повысить качество получаемых изделий на 2,5%, повысить стойкость штампов на 10%, для предварительной и 43% для окончательной штамповки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе горячей штамповки изделий из алюминиевых сплавов, например, плоских деталей с оребрением, включающем осуществление при одинаковой температуре предварительное и окончательное деформирование заготовки с выдержкой при окончательном деформировании в течение заданного времени под деформирующим усилием также производят выдержку в течение заданного времени под деформирующим усилием при предварительном деформировании заготовки, при этом время выдержки при каждом этапе деформирования определяется из выражения

г- 50

где г- время выдержки, с;

Р - расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм2;

Причем предварительное и окончательное деформирование проводят при температуре 400...4500 С.

00

о

о

В процессе штамповки удельное усилие деформации меняется и достигает определенного максимума, одновременно также меняется и величина упругой деформации инструмента и достигает максимума в конце деформирования. Проведение изотермической выдержки как при предварительном так и при окончательном деформировании в условиях максимального усилия способствует качественному заполнению всех ребер и перегородок плоской детали, а также обеспечивает постоянную упругую деформацию предварительного и окончательного штампов, что гарантирует получение точных размеров изделия по толщине.

Определение времени выдержки по

50 формуле г где т - время выдержРки, с; р - расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм позволяет расчетным путем найти важный параметр управления процессом горячей штамповки.

Предлагаемая формула выведена в результате проведения многочисленных экспериментов.

Если время выдержки будет меньше расчетного, то упругая деформация штампа не достигнет заданной и штамповка будет неоформленной.

Если же время выдержки будет больше расчетного, то произойдет перераспределение металла в зоне деформации, что изменит величину упругой деформации штампа и изделие будет иметь неравномерность по толщине.

Важным элементом процесса является быстрое снятие нагрузки после выдержки. Сохранение нагрузки после окончания расчетной выдержки приводит к изменению упругой деформации штампа, что ведет к искажению размеров изделия. В свою очередь сохранение постоянства упругих деформаций штампов способствует повышению их стойкости.

Проведение предварительного и окончательного деформирования при одинако- .вой температуре обеспечивает постоянство пластических характеристик деформируемого металла, что позволяет сохранить постоянство изменения усилия, необходимого для оформления штамповок независимо от скорости деформированная.

Постоянство изменения усилия в свою очередь вызывает одинаковую упругую деформацию штампа, следовательно, обеспечивает точность геометрических размеров изделия.

В противном случае, если предварительная штамповка осуществляется при одних температурах, а окончательная - при

других, то для устранения разнотолщинно- сти изделий требуется корректировка штам- повой остнастки с учетом разного упругого прогиба предварительного и окончательного штампов, что значительно усложняет процесс штамповки и не позволяет обеспечить стабильность размеров изделия особенно по толщине.

Выбор температурного интервала в

пределах 400-450° С обеспечивает максимальную пластичность алюминиевых сплавов, что ведет к снижению общего усилия деформирования как при предварительной, так и при окончательной штамповке, что в

свою очередь ведет к снижению упругой деформации штампа и уменьшению разнотол- щинности изделий типа панелей,

Если температура изотермической штамповки ниже 400° С, то упругая деформация штампа и заготовки меньше необходимой величины, а изделие также имеет отклонения по разнотолщинности с утонением по центру.

Способ осуществляется следующим образом.

В соответствии с чертежом панели с односторонним или двусторонним оребрени- ем изготавливаются предварительный и

окончательный штампы с учетом наклона ребер и упругой деформации штампов.

После установки штампов в пресс они подогреваются до температуры, близкой к температуре деформации для обеспечения

изотермических условий. После нагрева металла до температуры 400-500° С заготовка подается в пресс, мощность которого соответствует расчетному усилию.

Предварительно определяется время выдержки металла в штампе при достижении расчетного усилия с учетом среднего удельного давления по предлагаемой фор50муле: т - , причем время выдержки

определяется отдельно как для предварительного, так и для окончательного штампов. После подачи заготовки в пресс, начинается штамповка. В процессе штамповки при достижении расчетного усилия осуществляется выдержка металла в течение времени, определенного по вышеуказанной формуле.

После выдержки давление снимают, изделие извлекают из штампа, и контролируют на соответствие заданным размерам.

Пример конкретного осуществления способа.

Для опробования предлагаемого спосо- .ба проводили штамповку панели шифра БСЦ-213, 214 из сплава АК-6.

Предварительно производили расчет удельного давления для предварительной и окончательной штамповки указанного изделия.

Как известно из технической литерату- ры (см. Сторожев М.В. и др. Технология ковки и горячей штамповки цветных металлов. Высшая школа, Москва, 1967, стр. 111) удельное давление рассчитывается по формуле:

СК

р 1.15 -os(1 +0,25 1 где

as - предел текучести металла при темпера- 15

|Ј Г

туре деформации равен 5- (см. с. 59).

мм

Q - ширина штамповки, 250 мм; S - толщина штамповки. 12,5 мм;

р 1,15x5(1 +0,25 т) 34,5- .

Далее определяли усилие процесса: Р р х Г, где

Р - общее усилие процесса;

Г - площадь штамповки, мм .

По чертежу штамповки БСЦ-123, 124 площадь штамповки равна 56000 мм2. Общее усилие: Р - 34,5 х 56000 1932000 кг.

Выбираем пресс усилием 3000 тн.

Далее определяли время выдержки штамповки при достижении расчетного усилия- т 34.55-30 11Л1 сек

Принимали время выдержки, равное 11 сек., как для предварительной, так и для окончательной штамповки.

В соответствии с расчетами предварительную и окончательную штамповку производили в изотермических условиях, т.е. температура штампа соответствовала температуре нагрева заготовки. Температура нагрева соответствовала предельным, средним, и запредельным значениям заявляемого параметра температур.

Штамповку производили при выдержке, равной расчетному времени, а также меньше и больше расчетного.

После окончания выдержки нагрузку снимали. Изделие извлекали из штампа. Далее производили контроль изделия на соответствие заданным размерам, а именно производили замер толщины изделия, учи510

15

20

5

0

тывая допуск на толщину полотна изделия, который равен +0,2 мм.

Измерение толщины изделия осуществляли по краям и по центру.

Кроме того, оценивали стойкость штампа.

Для сравнения результатов производили штамповку в соответствии с прототипом.

Результаты испытания сведены в табл. 1.

В таблице 2 приведена сравнительная оценка по качеству предлагаемого и известного способов, а также способа, выбранного в качестве базового объекта (без регламентации времени выдержки).

Как видно из таблицы 1 и 2, при применении предлагаемого способа отклонений по разнотолщинности и геометрии изделий не наблюдается. Все изделия, отштампованные в соответствии и с прототипом, имели недопустимые отклонения по геометрии. Изделия, соответствующие базовому объекту, требовали доводки размеров после предварительной и окончательной штамповки.

Стойкость штампов по предлагаемому способу возросла на 10% для предварительной и 43% для окончательной штамповки.

Формула изобретения

целью повышения качества получаемых изделий и стойкости штампов, производят выдержку в течение заданного времени под формирующим усилием при предварительном деформировании заготовки, при этом

время выдержки при каждом этапе деформирования определяют из выражения

где т- время выдержки, сек; р - расчетное удельное усилие деформирования, кг/мм2.

Влияние времени выдержки и температуры нагрева заготовки при максимальном усилии на разнотолщинность

П р и м е ч а н и е. (+) означает выход за поле допуска по верхнему пределу; (-) означает выход за поле

Т

Таблица1

у;

Таблица 2