Средство для удаления изделий при горячей штамповке Советский патент 1993 года по МПК B21J13/14 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей штамповке алюминиевых и магниевых сплавов на гидравлических прессах.

При использовании воды для облегчения извлечения заготовки необходима специальная полость внутри штампа для ее удержания, что снижает прочность инструмента, интенсивное охлаждение штампа и заготовки при применении воды требует времени для восстановления температуры деформации. Все это снижает стойкость инструмента и производительность процесса штамповки.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, выражается в облегчении условий извлечения штамповок из штампа.

Это достигается применением волокнистого полипропилена в качестве смазочно-газооб- разующего средства при горячей штамповке алюминиевых и магниевых сплавов.

Волокнистый полипропилен, помещаемый между штампом и заготовкой, создает

при температуре деформации дополнительное давление для выталкивания штамповок из глубоких ручьев. При этом полипропилен обнаруживает хорошие смазочные свойства за счет создания газовой прослойки между штампом и заготовкой. Газовая прослойка образуется в результате термической деструкции полипропилена при температуре более 300°С, что соответствует нижнему пределу температур горячей деформации алюминиевых и магниевых сплавов (соответственно 300-470°С и 280-450°С), Образующаяся при деструкции полипропилена газовая среда выполняет две функции: создает дополнительное давление выталкивания; образует газовый слой между штампом и заготовкой, действующий как смазка. Полипропилен не горит, поэтому газообразование не носит взрывного характера, а происходит постепенно. Сначала полипропилен расплавляется при температуре 170°С, а затем при температуре более 300°С деструктирует с

« -

fe

CD

NJ VI

СО

СО

образованием газообразных продуктов распада. Таким образом по сравнению с водой он переходит в газообразное состояние постепенно, а по сравнению с маслами не горит, не образует сажи и практически не оставляет отпечатков на рабочей поверхности штампа. Полипропилен может применяться в виде кусков, порошка и волокна. Наилучшие результаты дает применение волокнистого полипропилена, т.к. в этом случае ограничивается поверхность его контакта с подогретым штампом до момента наложения на заготовку и устраняется частичное расходование слоя полипропилена за счет деструкции до начала деформирования. Кроме того, волокнистые минералы являются хорошими теплоизоляторами, что исключает охлаждение штампа в местах наложения полипропилена. Так как процесс горячей деформации на прессе длится от нескольких секунд до 1-2 минут, то этого времени вполне достаточно для полного перехода волокнистого полипропилена в газообразное состояние. Плавное нарастание давления газов исключает их преждевременный прорыв между штампом и заготовкой. Так как усилие деформирования превышает давление газов, то происходит выталкивание заготовки из штампа после снятия нагрузки и размыкания штампов.

Применяют волокнистый полипропилен в виде жгутов или прокладок, помещаемых, как правило на нижний штамп вручную или манипулятором. Размещают жгут или прокладку в месте наибольшего застревания заготовки или в месте, где необходимо создать дополнительное давление для выталкивания. Например, в штамповках типа длинных болтов по торцу, а в штамповках типа колес в центре. Регулировку усилия выталкивания осуществляют подбором веса прокладки или жгута в зависимости от веса штамповки. Выталкивание штамповки осуществляется мгновенно после снятия нагрузки прессования, что значительно повышает производительность штамповки и облегчает условия труда обслуживающего персонала.

Благодаря обеспечению надежного выталкивания изделия могут быть сведены до минимума (в пределах 0-0,5° штамповочные уклоны, что ведет к снижению расхода металла и повышению КИМ. Полипропилен, испаряясь полностью, не оставляет следов, поэтому его применение повышает качество поверхность штамповок. Кроме того, увеличивается стойкость и качество штамповок за счет отсутствия разгарных трещин, т.к. полипропилен не возгорается.

Использование полипропилена, как правило, не требует изменения конструкции штампа, что делает простым и надежным его применение.

Предлагаемое средство для удаления изделий при горячей штамповке используется следующим оОразом. Перед началом предварительной или окончательной штамповки на углубление или центральную часть подогретого нижнего штампа укладывают волокнистый полипропилен в виде жгута

0 или прокладки, вес и объем которых подбирается опытным путем и зависит от веса и конфигурации детали. Обычно вес полипропилена составляет 5-30 г. Затем в штампы укладывают заготовку нагретую до темпера5 туры деформации и начинают деформирование. В процессе деформации за счет сжатия и контакта с горячим металлом происходит термодеструкция полипропилена с переходом в газообразное состояние. После сня0 тия усилия штамповка практически мгновенно выталкивается из ручья штампа давлением газа так, что ее можно дальше извлечь из штампа любым известным способом, например клещами.

5Пример. Проводилась горячая штамповка деталей типа колес без центрального отверстия из алюминиевых сплавов АМГ6 (шифр штамповки КНЦ-3) и АК6 (шифр штамповки КСЦ-3) на гидравлическом прес0 се усилием 10 тыс тнс. Температура горячей деформации для сплава АМГ6 400-440°С, для сплава АК-6 410-470°С, температура штампа перед горячей деформацией 250- 400°С. На центральную часть нижнего окон5

чательного штампа с разными углами

штамповочных уклонов (от 7 до 0,5°) вручную укладывались жгуты из волокнистого полипропилена по ТУ 17-05-009-80 массы от 10 до 30 г на одну штамповку. Штамповка

0 проводилась при давлении 300 атм со скоростью деформирования мм/с. В качестве технологической смазки применялась суспензия графита в машинном масле (75% масло Вапор Т + 25% графита). Оценка

5 результатов проводилась по времени извлечения штамповок из ручья штампа после окончания процесса деформирования в сравнение с штамповкой без волокнистого полипропилена.

0Результаты представлены в табл.2 (верхняя часть).

П р и м е р 2. Проводилась горячая штамповка деталей типа колеса из магниевого сплава МА-13 (шифр штамповки ) на

5 гидравлическом прессе усилием 7 тыс тнс. Температура горячей деформации сплава МА-13 - 350 - 370°С, температура штампов 200-350°С. На центральную часть нижнего окончательного штампа с разными углами штамповочных уклонов (от 7 до 0.5°С) вручную укладывались жгуты из волокнистого полипропилена до ТУ 17-05-009-80 массой 10-30 на одну штамповку, Штамповка проводилась при давлении 30 атм со скоростью деформирования 2-5 мм/с. В качестве технологической смазки применялась суспензия графита в машинном масле (75% масла Вапор Т + 25% графита). Оценка результатов проводилась по времени извлечения штамповки из ручья в сравнении со штамповками, получаемыми без использования полипропилена.

Результаты представлены в табл. 1 (нижняя часть).

Как следует из данных табл.1, во всех случаях при штамповке деталей разных сплавов и шифров без применения полипропилена время извлечения штамповок значительно превышает время извлечения при штамповку с полипропиленом независимо от величины штамповочного уклона. Из данных табл.1 также следует, что применение волокнистого полипропилена позволяет уменьшить штамповочные уклоны ic 7 до 0,5 без сни- - жения производительности штамповки, что в свою очередь позволяет повысить КИМ.

В табл.2 представлены экспериментальные данные по подбору газообразующих веществ, используемых при штамповке для облегчения извлечения штамповок.

Испытания проводились на гидравлическом прессе усилием 10 тыс. тнс при штамповке деталей шифра ТУЦ-46 из сплава МА-14 с разными штамповочными уклонами. Какследу- етизданныхтабл.2. плавное возрастание дополнительного усилия выталкивания происходит

0 при использовании в качестве газообразного средства волокнистого полипропилена. Причем возрастание усилия происходит без дымовыде- ления и взрыва, как это наблюдается при применении древесных опилок.

5 Технико-экономические преимущества поедлагаемого средства обусловлены повышением производительности процесса штамповки на 10-15%, а также повышением стойкости штампов и снижением потерь металла. Сле0 дует добавить, что значительно облегчаются условия труда прессовщиков, так как для извлечения горячей детали из гнезда ручья штампа не требуется применение физической силы, например, с использованием ку5 валд, ломиков и прочих подручных средств. Фор м у ла изобретения Применение волокнистого полипропилена в качестве смазочно-гаэообрэзующего средства при горячей штамповке алюмини0 евых и магниевых сплавов.

Таблица 1

Таблица 2

Сущность изобретения: перед началам штамповки на углубление или центральную часть подогретого нижнего штампа укладывают волокнистый полипропилен в виде жгута или прокладки, массу и объем которых подбирается опытным путем и зависит от массы и конфигурации детали. -В процессе деформирования происходит термодеструкция полипропилена с переходом в газообразное состояние. После снятия усилия штамповка выталкивается из ручья штампа давлением газа так, что извлечь ее из штампа можно любым известным способом. 2 табл.

Редактор Л. Полионова Техред М.Моргентал

Заказ 1735Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор М. Ткач