Способ изготовления полых фланцевых поковок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении полых фланцевых поковок выдавливанием. Цель изобретения - повышение качества поковок, коэффициента использования металла и стойкости инструмента. Исходную заготовку подвергают осадке до диаметра бочки, равного диаметру фланцевого утолщения полуфабриката. Затем формируют полый полуфабрикат, имеющий фланцевое утолщение и ступицу, до высоты не менее высоты поковки. Геометрические размеры полуфабриката определяют по рекомендованным зависимостям. При этом длину ступицы полуфабриката выполняют не более длины ступицы поковки, а высоту фланцевого утолщения полуфабриката - не менее высоты фланца поковки. Полученный полуфабрикат с регламентированными геометрическими размерами подвергают окончательному деформированию, в результате чего получают качественную поковку с одновременной экономией металла. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении полых фланцевых поковок выдавливанием. Цель изобретения повышение качества поковок, коэффициента использования металла и стойкости инструмента. На фиг.1 представлены исходная заготовка и технологические переходы штамповки; на фиг.2 слева начало, а справа конец процессов формирования полого полуфабриката; на фиг.3 слева начало, а справа конец процесса окончательной штамповки Способ изготовления полых фланцевых поковок реализуется следующим образом. Исходную заготовку 1 осаживают на плоских вставках и получают бочкообразную заготовку 2, диаметр бочки которой приблизительно равен диаметру фланцевого утолщения полуфабриката 3, (см.фиг.1) преобразуемого в поковку 4. Осаженную заготовку 2 устанавливают в полость матрицы 5 ступенчатой формы (см.фиг.2). При движении ползуна пресса вниз пуансон 6, деформируя осаженную заготовку 2, прошивает полость постоянного диаметра с одновременным образованием фланцевого утолщения и ступичной части. Полуфабрикат 3 извлекают из матрицы 5 выталкивателем 7 или снижают с пуансона 6 втулкой 8. Матрица 5 имеет размеры, соответствующие размерам полуфабриката, которые определяют по формулам L_c≥l_c≥T+R_o+R_ф; H_ф≅h_ф≅1,5(d_ф-D_o); , где L_c длина ступицы поковки; l_c длина ступицы полуфабриката; Т толщина донной перемычки поковки; R_o радиус сопряжения перемычки с боковой поверхностью полости поковки; R_o радиус сопряжения фланца с боковой поверхностью ступицы;
Н_ф высота фланцевого утолщения поковки;
h_ф высота фланцевого утолщения полуфабриката;
d_o диаметр фланцевого утолщения полуфабриката;
D_o диаметр полости поковки;
V_заг объем исходной заготовки;
h высота полого полуфабриката;
D_c диаметр ступицы поковки. Полученный полый полуфабрикат 3 устанавливают в нижнюю матрицу 9 штампа для окончательной штамповки (см.фиг3) и подвергают деформированию. К моменту начала деформации оправка 10, которая выполнена плавающей в осевом направлении, опускается в прошитую полость полуфабриката 3 и образует с матрицей зазор постоянного сечения (зазор заполнен металлом полуфабриката) Верхняя матрица 11 движется вниз и деформирует полуфабрикат 3, осаживая фланцевое утолщение и выдавливая металл в ступицу. После завершения процесса деформирования окончательно отштампованную поковку 4 удаляют из матрицы 9 или снимают с оправки 10 выталкивателем 12 или съемником 13. Осадка заготовки до диаметра, равного диаметру фланцевого утолщения полуфабриката, обеспечивает надежное базирование осаженной заготовки в ручье, где формируется полуфабрикат. При этом внешний контур бочки приблизительно повторяет внешний контур фланцевого утолщения полуфабриката, т.е. часть полуфабриката (фланцевая) уже получена на этапе осадки заготовки. При формировании полуфабриката энергия затрачивается на формирование полой ступицы, металл фланцевого утолщения практически не деформируется Глубина полости полуфабриката (h-T) (см.фиг. 1) должна быть не меньше глубины полости поковки (H-T), где Н высота поковки. Это особенно важно при деформировании полуфабриката в окончательном штампе с неподвижной оправкой (пуансоном), так как в противном случае может произойти прокол дна полости. Длина ступицы полуфабриката должна быть не более длины ступицы поковки L_c≥1_c, иначе формирование фланца при окончательной штамповке будет происходить за счет осадки части ступицы (прифланцевой части ступицы). Это невыгодно энергетически и приводит к всевозможным складкам. В то же время длина ступицы полуфабриката должна быть не менее l_c≥Т+R_o+R_ф. Это необходимо для образования (при окончательной штамповке) кольцевого зазора постоянного сечения между пуансоном и ступичной частью матрицы, что обеспечивает равномерное по периметру вытеснение металла в ступичную часть по направлению оси поковки через зазор. Если указанное условие не будет выполняться, то наблюдается дефект неустойчивого течения металла, что приводит к локальным искажениям геометрии поковки, а именно к уменьшениям толщины. Чем больше относительная высота фланцевого утолщения полуфабриката
,
тем интенсивнее течение металла в ступицу при окончательной штамповке (см.фиг.1). Однако это отношение должно удовлетворять условию Н_ф≅h_ф≅1,5(d_ф-D_ф). В противном случае происходит образование складок вследствие потери устойчивости, что приводит к снижению качества поковок. Ниже приведен пример конкретного осуществления способа при получении полой фланцевой поковки из стали 45 с размерами, соответствующими обозначениям на фиг.1: D_ф=115 мм, Н_ф= 12мм, H=77 мм, D_c=54 мм, D_o= 37 мм, R_ф=R_o=5 мм, T=6 мм, L_c=H-Н_ф=77-12=65 мм. Параметры технологических переходов (l_c, h_ф, d_ф) определяют по формулам исходя из чертежа поковки. Согласно формуле длина ступицы полуфабриката должна находиться в пределах L_c≥l_c≥T+R_о+R_ф, 65≥l_c≥(6+5+5). Выбирают из полученного интервала длин l_с=34 мм, 65≥34≥(6+5+5), затем определяют диаметр фланца по формуле
. Здесь высота полуфабриката h должна быть не менее высоты окончательно отштампованной поковки. Так как Н=77 мм, то принимают h=87 мм (при выборе h следует иметь ввиду необходимость выполнения условия ( Н_ф≅h_ф≅ 1,5(d_ф-D_o)). . Проверяют выполнение условия ( Н_ф≅h_ф≅ 1,5(d_ф-D_o)). 12≅h_ф≅1,5 (77 -37);
12≅h_ф≅60;
h_ф=h-l_c=87-34=53;
12≅53≅60. Условие выполняется. Исходную заготовку диаметром D_a=50 мм и высотой h_з=122 мм нагревают в индукционном нагревателе и подвергают деформации в трехпозиционном штампе на прессе усилием 16000 кН. d_б=d_ф=77 мм. Затем осаженную заготовку прошивают в штампе (см.фиг.2), получая полуфабрикат с размерами h=87 мм, Т=6 мм, l_o=34 мм, d_c≈D_c=54 мм, d_o≈D_o= 37 мм, d_ф=77 мм. Полученный полуфабрикат деформируют в штампе (см.фиг.3). и получают поковку с размерами, указанными выше. Обрезку облоя и пробивку отверстия проводят в обычном совмещенном штампе на обрезном прессе усилием 2500 кН. По сравнению с известными способами экономия металла достигается за счет снижения напусков, увеличения точности штампуемых поковок по высоте, повышения качества (снижения процента брака), повышения стойкости оснастки за счет снижения удельных нагрузок на инструмент путем замены закрытой прошивки с подштамповкой (при деформировании полуфабриката) на прошивку с выдавливанием в открытом штампе.

Формула изобретения

1. Способ изготовления полых фланцевых поковок, включающий осадку исходной заготовки, формирование полого полуфабриката, имеющего фланцевое утолщение, ступицу с окончательно оформленной донной перемычкой и окончательную штамповку прямым выдавливанием с одновременным формообразованием фланца, отличающийся тем, что, с целью повышения качества поковок, коэффициента использования и стойкости оснастки, осадку исходной заготовки осуществляют до диаметра, равного диаметру фланцевого утолщения полуфабриката, формирование полуфабриката проводят в открытом штампе до получения высоты не менее высоты окончательно отштампованной поковки, при этом увеличивают высоту полуфабриката путем перемещения металла выдавливанием из центральной части бочки в ступицу, длину которой определяют по формуле
L_с≥l_с≥T+R₀+R_ф,
где L_с длина ступицы поковки;
l_с длина ступицы полуфабриката;
Т толщина донной перемычки поковки;
R₀ радиус сопряжения перемычки с боковой поверхностью полости поковки;
R_ф радиус сопряжения фланца с боковой поверхностью ступицы,
а высоту фланцевого утолщения определяют по формуле
H_ф≅h_ф≅1,5(d_ф-D₀),
где Н_ф высота фланцевого утолщения поковки;
h_ф высота фланцевого утолщения полуфабриката;
d_ф диаметр фланцевого утолщения полуфабриката;
D₀ диаметр полости поковки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр фланцевого утолщения полуфабриката определяют по формуле

где V_заг объем исходной заготовки;
h высота полого полуфабриката;
D_с диаметр ступицы поковки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3