Способ изготовления крупногабаритных пустотелых поковок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51! 4 В 2! J 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ô(ð;;, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /ц.

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в;.,„. * / (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПУСТОТЕЛЫХ ПОКОВОК (57) Изобретение относится к обработ" ке металлов давлением и может быть использовано при технологии изготовления полых поковок большого диамет(21 ) 3955938/25-27 (22) 10.07.85 (46) 23 ° 03.88. Бюл. II 11 (71) Краматорский индустриальный институт (72) И.П.Шелаев, В.О.Кононенко, В.А.Ходос, А.Н.Анохин и В.Д.Баркалов (53) 621 ° 735.9 (088.8) (56) Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства.

М.: Машиностроение, 1976, с. 193.

„„SU,„, 1382562 А 1 ра и большой высоты. Цель — уменьшение конусности и снижение нагрузки на оправку при раскатке. Раскатку осуществляют отдельными участками.

Сначала раскатывают участок, примыкающий к одному торцу поковки, затем такой же участок, примыкающий к другому торцу поковки. В такой же последовательности раскатывают следующие участки. Оставшийся центральный участок раскатывают также поочередно. Расчет длины учасков проводится на основании условий раскатки. Способ позволяет сиитьи нагрузку на оправки, повысить их стойкость, уменьшить их количество со снижением себе" стоимости поковки, увеличить качество поковок за счет исключения конусности. 5 ил.

1382562 этому

Ы„о 1)...

1000(20000 — 16Т вЂ” 4, !4Т„+ 1,)D „+ 5,37h) (1 — — -) ° 1

L с

570

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении раскаткой высоких пустотелых поковок типа обечаек.

Цель изобретения — уменьшение конусности и снижение нагрузки на оправку при раскатке высоких поковок.

На фиг.! показана последовательность раскатки заготовки по всей высоте двумя парами кольцевых участков, вначале со стороны торцов (позиции I„ II) а затем середины заготовки (позиции III, IV), при одинаковой 15 длине участков каждой пары; на фиг.2 — расчетная схема нагрузки оправки, расположенной на стойках; на фиг.3 — схема нагружения оправки на начальном этапе раскатывания; на 20 фиг.4 — расчетная схема нагружения оправки при деформировании участков со стороны торцов; на фиг.5 — схема нагружепия оправки при раскатке сред" них участков. 25

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Полую заготовку после операции протяжки устанавливают на оправку 1 (фиг.!), Расположенную на раскатных 30 стойках 2, и осуществляют раскатку по всей высоте парами кольцевых участков, начиная со стороны торцов (фиг.1, позиции I, II). Изготовить высокую заготовку раскаткой с перекрытием бойком всей ее высоты не удается ввиду сильного изгиба оправки иэ-за большого изгибающего момента и выхода ее из строя. В общем виде схемы нагружения опРавки усилием де- 40 формирования со стороны бойка (фиг.2) изгибающий момент определяется формулой

М = Р(1 — — — )1. н г L

45 .В случае приложения нагрузки по сре1 дине опор при 1 = L изгибающий мо2 мент равен

1 ) P ° L

М = P (1 — ---) ° ---L 50 и г 2Ь 2 4

Вследствие большого расстояния между опорами выполнимость процесса раскатки высоких пустотелых поковок определяется способностью оправки выдержать изгибающий момент без разрушения. Напряжения от изгиба в оправке не должны превышать допустимых.

Напряжения изгиба определяются формулой 1

Р(1 — — — ) 1

Ми «Г 1

Q U

W W - U где W — момент сопротивления изгибу сечения оправки.

Для круглой оправки W = 0,)dp„p, поЭ

Р(1 — — -) 1

L

c. (g)

О,!) „

Экспериментальные исследования изменения усилий раскатки P в крупных натурных поковках и обработка этих материалов на ЭВМ позволили получить зависимость усилия (в килограммах) от всех параметров

Р = 1000 (20000 — 16 Т вЂ” 4,14 Т„+

+ 1,)D)„ + .5,37h + 0,571 ), где Т вЂ” температура нагрева поковки, С ()200-1260);

Т вЂ” температура поверхности пои о ковки, С (780-1070);

D „ - внутренний диаметр поковки, мм (850-3500);

h — - толщина стенки поковки, мм (285-1124);

1 — длина деформируемого участка поковки под бойком, мм (6803500).

Исходя иэ зависимости P = f(l ), получена формула по определению зна( чения длины обжимаемого участка 1 допускаемой прочностью материала оправки на изгиб. В предельном случае

P = 1000(20000 — 16Tp — 4,14҄ +

+ 1°, )D >„ + 5°, 37h + 0,571

fa)„0 )a. и ор

1 (1- — -) 1

Отсюда длина обжимаемого участка 1 ( допускаемая прочностью материала оправки на изгиб, равна

1382562 (б) ц 0 1 d р — 1000(20000 — I6To 4, 14ТП + I 10вв + 5,4h) (1 — ---) 1

I L

1 с

570

Исходными данными для расчета длины кольцевых участков раскатки на начальном этапе являются: Т = 1200 С о о t

D вн 12500 мм >

425 мм, (vl„= 15 кг/мм, расстояние между стойками L = 6000 мм, I 100 м. В расчете на выполнение раскатки двумя кольцевыми участками по всей высоте заготовки длиной участков 2750 мм максимальное расстоя ние от равнодействующей усилия деформирования на участках до опоры равно

4500 мм. Схема нагружения оправки на начальном этапе раскатки показана на фиг.3.

Максимальная длина участков дефор-! мирования 1, допускаемая прочностью оправки на изгиб равна

15 0 1 1100 — — 1000(20000 — 16 ° 1200 — 4,14 1050 + 1,1 1250+5,37 425) (1 — ----) 4500

4500 ! 6000

1 с

570

3285 мм

Раскатку в паре кольцевых участков со стороны торцов (фиг.1, позиции I, II), в том числе и для остальных пар (фиг.1, позиции III, IV) следует осуществлять при одинаковой длине участков н паре. Приложение нагрузки при раскатке на нечетных участках приводит к отклонению плоскости торцов заготовки от вертикального положения lð на определенньш угол. Деформирование заготовки на четных кольцевых участках при такой же длине, как и на нечетных, приводит к повороту заготовки в обратном направлении на такой же угол и возврату в вертикальное положение.

Раскатка кольцевыми участками при различной длине участков в парах вызывает появление конусности, что яв- 20 ляется нежелательным. После раскатки двумя кольцевыми участками со стороны торцов осуществляют раскатку середины заготовки (фиг.1, поз. III, IV). Изгибающий момент оправки при 25 раскатке середины заготовки на позициях III, IV больше, чем при раскатке со стороны торцов на позициях I

II Поэтому длина кольцевых участII ков 1, допускаемая прочностью материала оправки на изгиб, меньше, чем

1!

Исходя из анализа расчетов длин кольцевых участков при раскатке крупных высоких пустотелых поковок, сле35 дует, что вследствие малой длины участков 1" в большинстве случаев для раскатки середины заготовки требуются два участка. Однако могут быть случаи, когда можно обойтнсь одним

Н участком длиной 1, или он может вовсе отсутствовать.

Л р и м е р. Поковку обечайки с наружным диаметров 2360 26 мм,внутренним диаметром 1720 + 26 мм, высотой 5500 100 мм куют из слитка массой 145000 кг на гидравлическом прес-се усилием 15000 тс. Материал — сталь

15Х211МФЛ, масса поковки 97000 кг.

В первом выносе слиток биллетируют на диаметр 1960 мм и вырубают блок длиной 4550 мм. Во втором выносе блок осаживают до высоты 2ООО мм, прошивают пустотелым прошивнем диаметрам 950 мм и раскатывают заготовку до внутреннего диаметра 1300 мм на оправке диаметром 900 мм с перекрытием плоскостью бойка всей высоты заготовки. В третьем выносе осуществляют получение протяжкой с оправкой заготовки наружным диаметром 2100 мм, внутренним 1250 мм и длиной 5500 мм.

В четвертом выносе после нагрева до о

То = 1200 С осуществляют раскатку полученной заготовки до поковочных размеров на оправке диаметром 1100 мм.

Раскатку осуществляют парами кольцевых участков вначале со стороны торцов, а затем середины заготовки при одинаковой длине участков каждой ïàры, определяемой по формуле

1382562 равна

150д! 1100 (1 - ----) 5000

I 6000

1000(20000-16 1200 — 4,14 800 + 1,1 720 + 5,37 320) 570

2300 мм.

1000 (20000

570

Так как 1 = 3285 мм и больше половины высоты, раскатку на начальном этапе осуществляли по высоте заготовки двумя кольцевыми участками одинаковой длины, равной 2750 мм.

Исходными данными для расчета длины кольцевых участков раскатки на коо печном этапе являются: T = 1200 С, Т„= 800 С, D „= 1720 мм, h =320 мм, )G) = 15 кг/мм . Расстояние между и

Оставшийся участок по середине заготовки величиной 5500 — 2 2300

900 мм раскатывают двумя кольцевыи ми участками длиной 1 = 450 мм, так как допустимая длина участков также равна 450 мм. Схема нагружения оправки при раскатке средних участков представлена на фиг.5.

Раскатка при одинаковой длине участков согласно предложенному способу, как показала практика, необходима для исключения появления конусности. Ðàñкатка парами кольцевых участков, начиная со стороны торцов при одинаковой длине участков каждой пары, приводит к одинаковым условиям деформирования заготовки, к исключению появления конусности. Здесь положительную роль играет также большая высота заготовки. Если вести раскатку кольцевыми участками по высоте заго" товки в одном направлении от одного торца к другому, то это вызывает резкое появление конусности в поковке, особенно при деформировании заготовки на последнем кольцевом участке у торца. Заготовка в этот момент деформирования контактирует своей внутренней поверхностью с оправкой только на длине кольцевого участка. Деформирование в этом случае приводит к повороту заготовки в вертикальной плоскости и конусности. стойками 6000 мм, d = 1100 мм.

Раскатку на конечном этапе осуществляют двумя парами кольцевых участков, вначале со стороны торцов, а затем середины заготовки. Расчетная схема нагружения оправки при деформировании участков со стороны торцов представлена на фиг.4. Максимальная длина

fp кольцевых участков со стороны торцов

Применение способа раскатки пара20 ми кольцевых участков позволяет снизить нагрузку на оправку, тем самым увеличивая срок ее использования.

Это увеличивает производительность за счет уменьшения смены оправок и

25 их изготовления с уменьшением стоимости изделий. Применение способа позволяет увеличить качество поковок за счет исключения появления конусности при раскатке.

30 формул а изобретения

Способ изготовления крупногабарит. ных пустотелых поковок, включающий

35 предварительную протяжку полой заготовки на оправке и последующую раскатку по всей высоте до поковочных размеров, отличающийся тем, что, с целью повышения качества

40 иэделий и повышения коэффициента использования материала заготовки за счет исключения конусности и снижения нагрузки на оправку при деформировании поковок, раскатку проводят

45 пар ми кольцевь участками от тор цов к середине поковки при чередовании обжатий в каждой паре с одной стороны поковки на противоположную с одинаковой длиной участков каждой

50 пары, при этом длина вдоль оси поковки каждого обжимаемого участка определяется по формуле

l6To — 4,14T„ + 1,1П „ + 5,37h) !

382562 где (б) — допустимое напряжение ма2 Ц териала оправки на изгиб, кг/мм L .

d — диаметр оправки, мм;

05Р 5

1 — максимальное расстояние от равнодействующей усиЛия деформирования до раскатной стойки, мм;

Ь - расстояние между стойками, ммю вн внутренний диаметр поковки, мм; толщина стенки поковки,мм.

Т вЂ” температура нагрева поково о ки, С;

Т вЂ” температура поверхности и поковки перед раскаткой, С

1382562

Со стави тель M. Тарла в с кая

Техред А.Кравчук Корректор Л.Тяско

Редактор В.Данко

Заказ 1247/8 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4