Способ изготовления кольцевых изделий

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающийнагрев заготовки , ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и снижения расхода металла, осадку заготовки осуществляют с принудительным ограничением течения металла на одном из ее торцов, формуя его с диаметром на 10-30% меньше диаметра другого торца, разгонку производят со стороны большего основания осаженной заготовки, при этом при разгонке пуансон внедряют в заготовку на глубину, определяемую зависимостью - ,{0,9,л)Н 1-E6Н n глубина внедрения пуансо гда Чив заготовку, мм; «с высота исходной заготовки , мм; g (Л относительная степень осадки заготовки перед разгонкой пуансоном; диаметр зоньз Дефектов в заd , готовке , 1М; внутренний диаметр исходной d заготовки , мм; d диаметр пуансона,, мм. Kl ы dt) со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3508775/25-27 (22) 01.09.82 (46) 07,03.84. Бюл. Р 9 (72) П.Е. Осипенко, Ю.В, Якубович, Л.A. Овчаров, И,И. Староселецкий

В.И.: Тарновский; В.И. Хейфец, В.Х. Касьян и Ю.M. 14иронов (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (53) 621.73(088.8) (56.)„ 1.Авторское свидетельство СССР

Р 632450, кл. В 21 Н 1/06, 1978.

2. Шифрин M,Þ. и др. Производство цельнокатанных колес и бандажей.

Иеталлургиздат, 1954, с. 38 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕ ВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий. нагрев заготовки, ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и сниже„„SU„„7690 А

ЗЬ1). В 21 У 5/00; В 21 Н 1/06 ния расхода металла, осадку заготовки осуществляют с принудительным ограничением течения металла на одном иэ ее торцов, формуя его с диаметром на 10-30% меньше диаметра другого торца, раэгонку производят со стороны большего основания осаженной заготовки, при этом при разгонке пуансон внедряют в заготовку на глубину, определяемую зависимостью 2 2

L „-(0,8-1,1 К 1-Е-— Н- 0 2

П гор. Ь „- глубина внедрения пуансона в заготовку, мм;

Н вЂ” высота исходной заготов- Ф

0 ки, мм;

Š— относительная степень осадки заготовки перед раэгонкой пуансоном; — диаметр зоны дефектов в эа3 готовке, им;

d « внутренний диаметр исходнойо заготовки, мм;

d.„ †. диаметр пуансона,. мм, 1077690

Изобретение относится к Обработке металлов давлением, а .именно к способам изготовления кольцевых иэделий (венцов, обойм подшипников, силовых колец и т.д.).

Известен способ изготовления кольцевых иэделий, включающий осадку нагретой заготовки, прошивку ее и прокатку на окончательные размеры поковки (11.

Недостатком указанного способа является невысокая точность изделий.

Наиболее близким по технической сущиости к изобретению является способ изготовления кольцевых изделий, включающий нагрев заготовки, ее осадку, раэгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку Г23.

Недостатком данного способа яв ляется низкое качество изделий и повышенный расход металла. Это обусловлено тем, что при операции осадки внутренняя дефектная зона в виде осевой рыхлости, неметаллических включений распространяется в периферийные внутренние слои заго-. товки. При последующей операции разгонки пуансоном зти загрязнения перемещаются к торцовой поверхности заготовки и при прошивке не полно; стью удаляются в выдавку. Последнее приводит к повышенному браку изделий иэ-эа наличия на внутренней поверхности колец рыхлот, шлаковых включений, а -также по макроструктуре иэ-эа наличия недопустимых величин неметаллических включений.

Часто наличие дефектов, выходящих на торцовые и внутренние поверхности вызывает необходимость повышать припуски на механическую обработку.

Последнее приводит к повышению металлоемкости изделия и соответственно к увеличению отхода металла в стружку.

Кроме того, при использовании центробежнолитых заготовок для изготовления кольцевых изделий указанными способами необходимо производить дополнительную механическую обработку внутренней поверхности исходных заготовок.

Целью изобретения является повышение качества и уменьшение расхаца металла.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления кольцевых изделий, включающему нагрев заготовки, ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку, осадку заготовки осуществляют с принудительным ограничением течения металла на одном иэ ее торцов, формуя его с диаметром на

10-30% меньше диаметра другого торца, раэгонку производят со стороны большего основания осаженной заготовки, нрн этом при разгонке пуансон внедряют в заготовку на глубину, определяемую зависимостью г г

4 Í =(o<9- « ), < <-! и

)p где L — rvy6qp внедрения пуансо6« на в заготовку, мм;

Н вЂ” высота исходной заготово ки, мм; — относительная степень осад15 ки заготовки перед разгонкой пуансоном

d — диаметр зоны дефектов в эа3 готовке, мм, d — внутренний диаметр исходной заготовки, мм; йд — диаметр пуансона, мм;

0,9-1,1- коэффициент, учитывающий износ пуансона.

Диаметр зоны дефектов внутренней части для каждого вида заготовок (слитков, кованых, катаных и полых центробежнолитых ) вполне определен и характеризуется исходными геометрическими параметрава . Для слитков зта эона составляет 0;1-0,2 величины наружного диаметра, для кованых и катаных заготовок она соответствует 0,08-0,15 величины наружного диаметра, а для полых центробежнолитых заготовок зависит от величины

35 внутреннего отверстия.

В случае применения при производстве колец полых заготовок зависи-мость для глубины внедрения приобретает вид

40 2 2

3 О

< о

=(o,9-1,4tH - Еи где d — внутренний диаметр исходной о

45 заготовки, мм»

Величину наружного диаметра пуансона (d ) выбирают из технологических соображений, так как она зависит от величины раската концевой заго0

Коэффициент 0,9-1,1 в зависимости от износа инструмента (пуансона, прошивного кольца, верхнего и нижнего штампов) принимает максимаЛьные значения для нового инструмента, а минимальные — для изношенного.

На чертеже схематически представлен способ изготовления кольцевых изделий иэ центробежных заготовок (поэ. а - s )..

60 Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку 1 нагревают до температуры деформации, укладывают на нижнюю плиту 2 пресса (поз. ol), затем заготовку осаживают плитой 3 с огра1077690

Оптимальные величины разности диаметров заготовки после осадки, % от ее среднего диаметра

50-55

55-60

60-65

65-70

70-75

75-80

80-85

10-12

12-14

14-16

16-19

19-22

22-26

26-30

2+6

2 сР 2

g-d

1 ср 2 где В

2 ничением истечения металла в радиальном направлении на одном из торцов заготовки (например, верхнем) путем создания подпора на контактной поверхности (поэ.о). В резуль. тате получают промежуточную заготовку 4, подобной усеченному параболоиду °

Диаметр одного иэ торцов заготовки 4 (2R) должен быть на 10-30% меньше другого (2В) .

Условие подпора на контактной поверхности металла с инструментом можно создать следующим образом: путем нанесения смазки на одну из торцовых поверхностей заготовки 15 в процессе осадки или нанесения насечки на один из штампов, т.е. созданием различных условий трения на контакте торцовых поверхностей заготовки с инструментом; путем создания силового подпора на одной иэ поверхностей контакта торцовой поверхности заготовки с инструментом.

Этот эффект возможно обеспечить выполнением одного иэ штампов в виде вогнутой или выпуклой сферической поверхности, или разъемной матрицы, путем неравномерного нагрева заготовки по ее высоте или неравномерного охлаждения ее перед деформацией (зто создает различные пластические свойства материала по высоте заготовки и различное истечение металла на ее торцах); йутем неравномерно распределенного поля на одном иэ торцов заготовки при магнитно-импульсной штамповке, или различной по величине

I энергией импульса, приложенного к торцам заготовки и т.д. 40

После этого осуществляют раэгонку пуансоном 5 путем внедрения последнего со стороны большей торцовой поверхности (например, нижней), причем глубина внедрения L (поз.g) 45 пуансона 5 в промежуточную заготовку 4 для каждого конкретного случая различна и зависит от начальной высоты заготовки Но, предварительной

"о 50 степени осадки -"Н !, диаметра зоны дефектов в заготовке (с1З), внутреннего диаметра исходной заготовки (йц), а в случае применения полых заготовок и диаметра пуансо- 55 иа (й, ).

После осуществления операции разгонки пуансоном промежуточную заготовку 4 прошивают (поэ. .), калибруют (поз. д), подвергают ковке (поз. е ), прокатывавт (поз. * ) и калибруют (поз, з), Пример. Изготовляют кольца из стали 20Х2НЧА размером Д„хД „хН =

955х835х100 мч, массой 133 кг.

Для этого используют центробежнолитую заготовку наружным диаметром

J1o 360 мм, внутренним — do 85 мм, и длиной 2000 мм, С распространением эоны дефектов на диаметр и = 115 мм.

Укаэанную заготовку разрезают на

8 мерных высотой Н о = 205 мм (поэ.a).

После порезки заготовки 1 нагревают до температуры деформации 1150 С в методической трехзонной печи. Нагретые заготовки 1 поштучно подают на нижнюю плиту 2 пресса (поз.a) и верхней плитой 3 осаживают в осевом направлении до высоты Н „ = 110 мм.

При использовании способа осадку заготовки 1 между плитами 2 и 3 осуществляют с ограничением истечения металла в радиальном направлении путем создания дополнительного подпора на верхней контактной поверхности заготовки 1 с плитой 3 (поз,6), Диаметры заготовки после осадки определяют исходя из глубины внедрения пуансона в заготовку. Для данного примера глубина внедрения пуансона в заготовку составляет 75 мм (расчеты приведены далее по тексту), что составляет 68% от высоты заго-" товки.после осадки. По данным таблицы разность диаметра принимается равной 17%.

Глубина внедрения пуансона в заготовку, % от высоты заготовки после осадки

Исходя иэ закона постоянства объемов д =)) f1+/

- меньший диаметр заготовки после осадки, мм; — большой диаметр заготовки после осадки, мм; — средний диаметр заготовки после осадки, равный

Вор (В + D2 ) "е 1

1077690 разность диаметров торцов заготовки после осадки, %;

6 = 17% — диаметр исходной заготовки, мм. Ро = 360 мм

5 ро

Н о -Н1 205-110

Е = ---.--- = ------- = 0 46

1i о 205

360 ll 1+0,46 = 435 мм;

2-0 17

435 --- -- = 398 мм

Э

435 ---с-- = 472 мм.

2+О 17 ,2

Обеспечение указанных геометрических параметров заготовки после 15 осадки осуществляют ограничением истечения металла путем создания подпора на верхней плите 3 пресса (поз. Б ), Согласно данному примеру дополни- 20 тельный подпор для ограничения истечения металла в радиальном направлении регулируют путем нанесения на плиту 3 ряда концентрических углублений и наружного выступа. Диаметр g5 первого соответствует величине диаметра эоны дефектов (dз = 115 мм); диаметр второго равен d з + 30 мм =

145 мм, диаметр третьего - величине диаметра исходной заготовки (D "- 30

360 мм), остальные с шагом 5 мм от ро, т.е. — 370, 380, 390 мм, а диаметр выступа - расчетному диаметру заготовки после осадки (D „ = 398 мм), В Результате осадки полУчают про- 3g

«ежуточную заготовку 4 (поз. 5) в орме усеченного параболоида.

После получения промежуточной заотовки 4 верхнюю плиту 3 совместно заготовкой 4 удерживают .в верхнем грайнем положении с помощью захва- 4О гов пресса (не показаны), на нижнюю

«литу 2 устанавливают пуансон 5 и эа рабочий ход пресса осуществляют опеэацию разгонки заготовки. В резуль-, гИте этой и предыдущей операций по- 45

«учают. стакан 6 (поз. «« ) со смещен«ой в дно стакана зоной дефектов.

:тепень предварительной осадки заготовки 1 при осевой деформации .поз.6) для данного случая состав- 50

0 1 205- ««О

«яет f = = 5 = 0,4Ь,,46, а веН, го5

«ичина диаметра пуансона в зависи«ости от диаметра кольца Д = 955 мм 5

«ыбирается равной 6 „ = 170 мм. Коэф«5 ициент, учитывающий условие износа

«нструмента принят 1,1 в связи с гем, что раздачу осуществляют новым инструментом.

В зависимости от геометрических

«араметров исходной .отовки 1 (поз- а ), степени предварительной осадки (Ц и размера пуансона (с«о) определяют глубину внедрения его (1ЗИ)в пРомежуточную заготовку 4 прй операции разгонки со стороны большего основания (поз.B), Для изготовления данного типоразмера ко««ец г г Вн=(0,9-«,1)но 1-Е 2 =1,<. го5 1 o,ÔÜ

4 «5 -Sf

«1о = т5 мм

После осуществления операции разгонки и получения стакана последний прошивают (поз. «.). Операцию прошивки (поз.a) осуществляют за рабочий ход пресса прошивки кольцом 7, При этом в выдавку 8 удаляется эона дефектов. В результате этой операции получают кольцевую заготовку 9, В дальнейшем пуансон 5 удаляют и кольцевую заготовку 9 калибруют на высоту Н«, — — 100 мм с получением полуфабриката 10 (поз. д).После этого полуфабрикат 10 на молоте подвергают разгонке (поз. е ) на оправке 11 и калибровке по высоте посредством бойка 12. В результате получают полураскат 13 с высотой Н = 100 мм, равной высоте калибра коренного валка 14 стана. Полураскат 13 прокатывают на кольцепрокатном стане (поз.;в ) до готовых размеров кольца (Д „= 955 мм, d „= 835 мм, Н = 100 мм) путем деформаци1 полураската в закрытом калибре между коренным 14 и нажимным 15 валками. Готовое кольцо

16 калибруют по внутреннему диаметру на растяжном прессе путем перемещения сегментов 17 в радиальном направлении под действием конуса

18 (поэ. Ъ).

Изобретение по сравнению с базовым объектом, в качестве которого принят прото mn обладает следующими преимуществами: уиеньшает расходный коэффициент металла эа счет сокращения брака и отходов в стружку при механической обработке отход металла в стружку; уменьшает. трудоемкость изготовления колец на машиностроительных предприятиях эа счет уменьшения припусков на механическую обработку« уменьшает себестоимость изготовления колец из полых заготовок за счет исключения предварительной механической обработки внутренней поверхности в исходном состоянии.

fO

12

Составитель А, Онищенко

Редактор С. Тимохина Техред Л.Коцвбняк... Корректорi В. Гирняк

Заказ 823/6 . Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, F.-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4