Способ изготовления стальных поковок типа тел вращения с торцовыми ребордами

 

СПОСОБ . ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ПОКОВОК ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ С ТОРЦОВЫМИ РЕБОРДАМИ, включающий нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку, отличающийся тем что, с целью экономии металла, снижения трудоемкости и повыщения производительности , штамповку заготовки осуществляют в закрытом объеме с одновременным приложением встречных торцовых усилий деформирования до получения реборд шириной 1,05-1,25 и высотой 0,7-0,85 от размеров готовой поковки, после штамповки заготовку сначала охлаждают до 200-300°С, а затем нагревают под прокатку по поверхности на глубину 0,3-0,5 от высоты реборд, при этом прокатку начинают с обжатия торцов реборд. (Л ел О) СХ) Од

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(SD В 21 Н 1 02 В 21 К 1 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

В

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Plum фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527043/25-27 (22) 24.12.82 (46) 23.05.85. Бюл. № 19 (72) В. Ф. Муконин, А. К. Попов, Г. С. Зайковский, И. М. Капитонов, . П. Милютин, О. А. Солодухо, . А. Пергунов, В. Б. Калмыков,.

В. А. Марков, В. Н. Сысоев и И. Я. Белоусов (71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (53) 621.735(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 673367, кл. В 21 1 5/06, 1978.

2. Шифрин М. Ю. и др. Производство цел ьн окат аных колес и бандажей. М., кМеталлургия», 1954, с. 30 — 31.

„„SU„„1156786 A (54) (57) СПОСОБ . ИЗГОТОВЛЕНИЯ

СТАЛЬНЫХ ПОКОВОК ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ С ТОРЦОВЫМИ РЕБОРДАМИ, включающий нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку, отличающийся тем что, с целью экономии металла, снижения трудоемкости и повышения производительности, штамповку заготовки осуществляют в закрытом объеме с одновременным приложениемм встречных торцовых усилий деформирования до получения реборд шириной

1,05 — 1,25 и высотой 0,7 — 0,85 от размеров готовой поковки, после штамповки заготовку сначала охлаждают до 200 — 300 С, а затем нагревают под прокатку по поверхности на глубину 0,3 — 0,5 от высоты реборд. при этом прокатку начинают с обжатия торцов реборд. 3

1156786

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению штамповкой и прокаткой поковок типа тел вращения с ребордами, преимущественно опорных роликов трактора.

Известен способ изготовления стальных заготовок типа тел вращения с ребордами, заключающийся в горячей штамповке с обкаткой путем обжатия заготовки между двумя сближающимися пуансонами. При этом формообразование производят путем обжатия торцов заготовки, сообщая круговое коаксиальное движение матрице и заготовке (1).

Недостатком данного способа является низкая производительность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления поковок типа тел вращения с торцовыми ребордами, включающий нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку (2(.

Недостатками известного способа являются большой расход металла, повышенная трудоемкость и невысокая производительность процесса.

Целью изобретения является экономия металла, снижение трудоемкости и повышение п роизводительности.

Поставленная цель достигается тем, что

25 согласно способу изготовления стальных поковок типа тел вращения с торцовыми ребордами, включающему нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку ее, штамповку заготовки осуществляют в закрытом объеме с одновременным приложением встречных торцовых усилий деформирования до получения реборд шириной 1,05 — 1,25,З5 и высотой 0,7 — 0,85 от размеров готовой поковки, после штамповки заготовку сначала охлаждают до 200 — 300 С, а затем нагревают под прокатку по поверхности на глубину

0,3 — 0,5 от высоты реборд, при этом прокатку начинают с обжатия торцов реборд.

40 на фиг. 1 показана схема штамповки опорного ролика с двумя ребордами; на фиг. 2 — схема прокатки ролика (в положении загрузки заготовки в валки).

Способ осуществляют следующим об- 45 разом.

Заготовку 1 укладывают в разъемный закрытый штамп 2, смыкаемый усилием прижима P.. Затем одновременным встречным движением прошивных пуансонов 3 осуществляют деформирование заготовки 1 под воздействием усилия P--. При этом металл заполняет ручей штампа, образуя поковку 4 с заданной степенью оформления беговых дорожек 5 и реборд 6, определяемой высотой

h, шириной b реборды и радиусами r u R (штрих-пунктирной линией показана конфигурация готовой детали).

Затем пуансоны 3 одновременно извлекают из отштампованной поковки 4, штамп 2 раскрывают возвратным ходом ползуна пресса (на фиг. 1 не показан), поковку 4 выталкивают из штампа 2. Перемычку 7 при необходимости просекают.

Поковка имеет предварительно оформленные реборды шириной 1,05 — 1,25 и высотой 0,7 — 0,85 от соответствующих размеров готовой поковки ролика.

После просечки перемычки заготовка имеет температуру 850 — 900 С по всему сечению и ее охлаждают до 200 — 300 С. Далее ! заготовку нагревают под прокатку до ковочной температуры (1100 †12 С для углеродистых сталей) в индукционном нагревателе, обеспечивая глубину нагретого слоя в интервале 0,3 — 0,5 от высоты реборд. Перед прокаткой наружные поверхности реборд 6 и беговых дорожек 5 имеют температуру

1100 — 1200 С, а поверхность 8 — около

300*С. Затем заготовка передается на трехвалковый стан поперечной прокатки, где производится окончательное оформление профиля реборд и дорожек валками с ребордами 9.

Оптимальные размеры черновых реборд определены экспериментально. Если ширина черновых реборд меньше ширины реборд готового ролика, то при прокатке реборды практически не обжимаются в направлении оси заготовки и поэтому затрудняется работа оси заготовки и поэтому затрудняется рост диаметра реборд.

Если рассматриваемое соотношение ширины реборд больше 1,25, то ролик плохо устанавливается в осевом направлении в трех валках прокатного стана, так как черновые реборды вследствие большой их ширины не входят в соответствующие углубления валков.

Соотношение высот черновых и чистовых реборд, равное 0,07 — 0,85, обеспечивает, с одной стороны, отсутствие избытка металла в ребордах, приводящего к образованию плен и к интенсивному росту усилий при прокатке, а с другой стороны, достаточное заполнение металлом калибра валка, т. е. полное формирование наружного диаметра реборд.

По сравнению со штамповкой ролика с чистовыми размерами реборд указанные соотношения, обеспечивая у черновых реборд большую ширину и меньшую высоту, позволяет снизить усилие и мощность пресса на 25—

ЗООА; и существенно повысить стойкость штампа.

Необходимость охлаждения заготовки после штамповки вызвана следующими обстоятельствами. После штамповки заготовка имеет температуру 850 — 900 С по всему сечению. Прокатка ее с такой температурой имеет следующие недостатки, а именно вследствие малой жесткости внутренняя поверхность 8 под ребордами продавливается, что не позволяет заполнить металлом вершины реборд. Для предотвращения осадки металла под ребордами требуется примене1156786

Фиг,Z ние поддерживающих поверхности 8 стаканов, а значит, и механизма для их введения в полость ролика и вывода, что усложняет конструкцию стана.

Кроме того, стаканы не дают возможности полностью перекрыть при прокатке торцы ролика ребордами 9 валков 10, так как реборды в конце прокатки не должны касаться стаканов. Зазор между стаканами и ребордами валков особенно велик в начале прокатки и в него вытекает часть металла, образуя на торцах кольцевой облой высотой до 15 мм.

Этот облой затрудняет последующую механическую обработку торцов ролика. Такое явление наблюдается при прокатке роликов известным способом.

Так как закалка поверхности ролика выполняется сразу после прокатки, то высокая температура сердцевины заготовки приводит к самоотпуску наружной поверхности.

Поэтому заготовку после штамповки охлаждают на воздухе до 200 — 300 С. В этом интервале температур стали имеют достаточно высокие механические свойства, обеспечивающие отсутствие продавливания поверхности 8 ролика при прокатке.

Снижать температуру заготовки ниже

200 С нецелесообразно, так как при несущественном выигрыше в прочности потребуются при нагреве под прокатку дополнительные энергия и время на восполнение этого тепла в поверхностном слое. Оптимальным интервалом температур, до которых охлаждают заготовку после штамповки, являются 200 — 300 С.

Максимальная глубина нагрева перед прокаткой ограничена снижением прочности ненагретого слоя металла под ребордами по мере увеличения глубины нагрева, что приводит к продавливанию поверхности 8.

Минимальная глубина нагретого слоя металла определяется необходимой глубиной закаленного слоя, которая для роликов обычно равна 0,3 от высоты реборды.

Размеры заготовки выбирают такими, что при прокатке сначала ее касаются реборды 9 валков 10, обжимая торцы 11 и препятствуя тем самым уширению. Затем радиально сближающиеся валки 10 начинают формовать торцы 12 и дорожку 5. Уширение исключают тем, что торец 11 реборды 6 перекрывают ребордой 9 валка 10 по всей высоте с самого начала прокатки. Это обеспечивает также отсутствие облоя на торцах ролика.

10 После прокатки, используя имеющееся в заготовке тепло, без дополнительного нагрева производят закалку поверхности ролика, а затем механическую обработку отверстия и торцов по принятой технологии.

Пример. Заготовки из стали 60Г изготавливаются из штанги и 150 мм и после нагрева до 1200 С штампуются на многоплунжерном гидравлическом прессе усилием 3000 тс.

Штампованные ролики имеют размеры по беговой дорожке ф 229+ мм и по ребор20 де Ф 260+ мм. Толщина реборд равна

21,5+ " мм, радиусы в местах перехода от дорожки к ребордам R 20 мм. После просечки перемычки в отверстии штамповка охлаждается на воздухе до 250 С.

Затем после нагрева поверхности на глубину 10 мм до 1100 †11 Ñ поперечной прокаткой тремя валками формуется окончательный профиль роликов.

Калибры валков изготавливаются таким образом, что наружные торцы реборд пере30 крываются по высоте полностью с самого начала и прокатка начинается с обжатия реборд.

Окончательные размеры роликов следующие: диаметр по беговой дорожке 230 мм. по ребордам 270+ мм, толщина реборд у основания 20 мм, радиусы в местах перехода от беговой дорожки к ребордам 5 мм, торцовые заусенцы отсутствуют.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет снижать трудоемкость изготовления и способствует повышению п роизводител ьности.

ВНИИПИ Заказ 3234/9

Тираж 647 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4