Способ осадки поковок

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (5)) 4 В 21 J 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

4о гОсудАРстВенный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4054021/25-27 (22) 09.04.86 (46) 23.03.88. Бюл. М 11 (72) И.Н.Лебединский, А,N.Ïåòóíèí, С.И.Данилин, В.П.Троицкий, В.А.Тюрин, Ю.Н.Буленков и С.В.Пеньков (53) 621.735.32 (088.8) (56) Дэугутов М.Я. Напряжения и разрывы при обработке металлов давлением. " M. Металлургия, 1974, с. 83-84. (54) СПОСОБ ОСАДКИ ПОКОВОК (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок осадкой. Цель изобретения — повышение качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации. В углубление на торцовых поверхностях заготовки 1 закрепляют (например, сваркой) прокладку 2 из материала, предел текучести которого в процессе осадки меньше, чем у заготовки. Затем осаживают заготовку 1 инструментом

3 с плоской рабочей поверхностью. В процессе осадки прокладка не вытесняется в радиальном направлении, тем самым повышается качество поковки.

1 ил.

1382565 (4) б -6=б

< 1 где б, Н

h =ЬЪ-h— о

0 н 9 (7) а 1н

=d,(й

=D/, (8) D о (* (9) (2) 6< =6, 45 б< = 6зв

=G -б

> 5 5<

G =<:1 < ++q =6 -6

Я<

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок осадкой.

Цель изобретения — повьппение качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации.

На чертеже показаны начальная (слева) и конечная (справа) стадии осадки заготовки.

Способ осуществляют следующим образом.

На торцовых поверхностях заготовки 1 выполняют углубления, в которых закрепляют одним из известных способов (например, сваркой) прокладки 2 из материала, предел текучести которого в процессе осадки меньше, чем у заготовки, и осаживают инструментом 3 с плоской рабочей поверхностью.

При осуществлении способа за счет бокового подпора периферийной частью заготовки прокладка удерживается на торце заготовки до окончания осадки в пластичном состоянии. Условие пластичности имеет вид: нормальное напряжение, рав- 30 ное удельному напряжению осадки в осевом направлении; напряжение от сил, действующих на прокладку в радиальном направлении; предел текучести материала 35 прокладки.

С учетом того, что удельное напряжение осадки заготовки равно пределу текучести материала заготовки, 40 т.е ° радиальное напряжение определяется из выражений (1) и (2) в виде:

В конечный момент осадки оно складывается из напряжений, действующих на боковую поверхность проклад- 50 ки в радиальном направлении, эквивалентных напряжениям от действия сил трения по поверхности контакта инструмента с прокладкой q и с периферийной частью заготовки q,,т.е.

3начения q, и о определены иэ выражений .d 2 а

q, = P, - -Q fi7dh= p, -Q

Ч =)u6 — — ----/ dh=<п 6 (5) где (и,,(0 — соответственно коэффициенты трения между поверхностью инструмента с прокладкой и поверхностью периферийной части заготовки;

D — диаметр заготовки в конечный момент осадки;

d,h - соответственно диаметр и высота прокладки в конечный момент осадки.

Тогда 5 =G -6 = п - 5 +и< - ---6

5 %< 1 < 1 з< 1 Kdh з после преобразований определяем соотношение размеров прокладки в конечный момент осадки: р,5 +i<<(i-) -1 6

1 (6)

«а 4И,-G„)

Исходные толщина Ь и диаметр d. прокладки а также диаметр заготовки определены из выражений: где % — степень деформации при осадН. ке

Н

В начальный момент осадки нормальное напряжение также равно пределу текучести материала заготовки, т.е. а радиальное напряжение складывается из напряжений от сил трения по поверхности контакта деформирующего инструмента с прокладкой q и с пеэ риферийной частью заготовки q, а также из подпирающих напряжений со стороны периферийной части заготовки с1 а

«do о

q>= - - пЯ Vi>d h =р 2< о и с учетом (7) и (8) 1382565

+ )- )>O

10 и с учетом (7)-(9) 20 откуда (12) (15) 30

2 2 (1 G (D -d )=d

33 Зо (16) откуда что а

1+—

Do (l7) 55 откуда

1Й,1 =,— — — 6 1,- — Ч--G (10) Й р(1) -a ) n = п10 -- -< ->--/ 11 d о о

- о

=-G - — - -65

4й„hо и с учетом (7)-(9) (D d )н н я сб

8dh Н, 1 Н„

Максимальная величина подпирающих напряжений обусловлена прочностью на срез периферийной части заготовки и, соответственно, не может быть больше этой величины. Если (D -а )н 1н

q =G

8жНо ЧН. то в этом случае от действия прокладки на периферийную часть заготовки, прилегающую к ее торцам, будет происходить выдавливание ее и одновременно преимущественная деформация про- 35 кладок относительно заготовки с образованием катушкообраэной формы заготовки.

С учетом выражений (2) и (10)-(12) выражение (3) в начальный момент 40 осадки имеет следующий вид: - - -(- +(J" )-Н Н а 1 В -а

5 61 H H 1 5h 1 i 7 4dh (13) Ip,á,+(p+ )((-) -1)6 )н Г

d 7G -G„)Ho й.

Из выражений (6) и (14) следует, 50 >(Cа *-1)" Н Н (d

pG + p (-) -15 Тб, - б„7 и после преобразований

Р, (H- — -1)

7 51 Н

=1d Н 1 с — — (р+ >)-p о (й (н «(-Т-) —, — ° (,6„(1 " " ) (-) 1+ — — -— «о» о

Рб (— — /2 — (1 — -- — 1) (u,6„(— -- -1)

--) 1+

d2 о16 (l+ -- — - .

1 Н

2ш Й Й

В процессе осадки отношение диаметров в начальный и конечный моменты о не меняется так как

d2 d2 о

Диаметр прокладки должен быть больше диаметра зоны затрудненной деформации, чтобы обеспечить равномерное течение металла и исключить бочкообраэование, Диаметр зоны затрудненной деформации определен иэ условия равновесия сил в зоне контакта инструмента с заготовкой откуда

1+2 1

=1+—

d,à 2р 2p где d» диаметр зоны затрудненной деформации.

Окончательно с учетом (15) и (16) выражение для определения диаметра прокладки имеет вид

Начальная высота прокладки рпределяется из соотношений (6)-(8) в виде

1382565

Do

----- c d c

Ло о

1+-2р где

d о

% исходная высота прокладки, исходный диаметр прокладки; степень деформации при осадке; предел текучести материала заготовки; предел текучести материала прокладки; исходный диаметр заготовки; коэффициент трения между инструментом и заготовкой; коэффициент трения между инструментом и прокладкой.

D а

Составитель С.Малай

Редактор Б,Петраш Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

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

При меньших значениях начального 5 диаметра d прокладки при осадке происходит осадка с образованием выпуклой боковой поверхности заготовки, при больших значениях do — вьщавливание прокладки с образованием вогну-10 той боковой поверхности заготовки в начале осадки и выпуклой в конце осадки.

При меньших значениях начальной толщины ho прокладки при осадке про- 15 исходит образование выпуклой боковой поверхности заготовки ввиду снижения положительного влияния прокладки в создании активного трения на заготовке, при больших значениях Ь происходит образование вогнутой боковой поверхности заготовки в начальный момент осадки и выпуклой в конце осадки.

Пример. Для осадки шайб иэ 25 стали ЗИ481 (37Х12Н8ГВМФ6) с уковом

2 применяют заготовку D, =450 мм, Н =400 мм.

В качестве материала прокладки используют сталь марки 20. Коэффици- 30 енты деформационного трения материала прокладки р, =0,4 и заготовки =

=0,25. Температура начала осадки

1150 С,окончания 970 С. Предел текучести при условиях осадки материала заготовки б =35 кгс/мм,. материала прокладки б,=4 кгс/мм . Иэ соотношения (17) диаметр прокладки определен в диапазоне 259 мм и 264 мм, Исходя из необходимости получения 40 возможно меньшей толщины прокладки выбирают диаметр прокладки (1,=260 мм,.

Толщина прокладки определяется иэ соотношения 18 и равна Ь =51 мм.

На торцах заготовки по размерам 45 прокладки выполняют углубления, вкладывают в них прокладки и зачеканивают, чтобы прокладки не выпадали при транспортировке, Далее эаготовку с прокладками нагревают и осаживают.

Осаженные заготовки практически не имеют бочки, в то время как осаженные заготовки беэ прокладок име" ют размеры по торцам ф 610 мм, по бочке 670 мм, т.е. около 16Х металла каждой заготовки идет на бочкообраэование. Ультразвуковой контроль осаженной заготовки показывает отсутствие дефектов микроструктуры, в то время как при осадке беэ прокладок отбраковывается 2-15Х поковок.

Формула изобретения

Способ осадки поковок, при котором на торцах цилиндрической заготовки устанавливают прокладки, предел текучести материала которых ниже сопротивления текучести материала заготовкии, и осаживают плоскими бойками, отличающийся тем, что, с целью повышения качества поковок путем снижения общей неравномерности деформации, на заготовке со стороны каждого из торцов выполняют углубления для размещения прокладок, габаритные размеры которых определяют из зависимостей