Способ осесимметричной гидростатической формовки
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при осесимметричной гидростатической формовке листовых заготовок. Цель изобретения - повышение качества получаемых изделий путем уменьшения их разнотолщинности. Определяют величину формообразующего давления в зависимости от расстояния от зеркала матрицы до рабочей поверхности подпора и от диаметра формообразующей полости матрицы. Для этого приведена математическая зависимость. 1 ил.
союз соаетсних соцмлистичесних
РЕСА 1УБЛИН
А1 (51)5 В 21 D 26/02 (г) гдеР4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изоБРетениям и ОТНРытиям
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4377485/31-27 (22) 12.02.88 (46) 07.04.90. Бюл, Р 13 (71) Московский институт стали и сплавов (7 2 ) A.Å. Титлянов и А. Г . Радюк (53) 621 ° 983.31 (088,8} (56) Авторское свидетельство СССР
Р 419280, кл, В 21 D 26/02, 02.06.72, (54) СПОСОБ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ФОРМОВКИ (57) Изобретение относится к обработИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано прн осесимметричнай гидростатической формовке листовых заготовок °
Целью. изобретения является повышение качества получаемых иэделий путем уменьшения их разнотолщинности, На чертеже представлено устройство, реализующее способ, На чертеже введены обозначения:
1 — верхняя матрица; 2 — труба для подачи масла; 3 — исходная заготовка;
4 - заготовка в процессе деформирования; S - -масло; 6 — нижняя матрица, 7 — подпор; 8 — элементы для задания требуемого расстояния от зеркала матрицы до рабочей поверхности подпора, Давление в зависимости от расстояния между зеркалом матрицы и рабочей поверхностью подпора определяется иэ следующих соотношений
— = r(s/э)+ д(я/в}, Р, SU„„>555022
2 ке металлов давлением и может быть использовано при осесимметричной гидростатической формовке листовых заготовок. Цель изобретения — повышение качества получаемых изделий путем уменьшения их разнотолщннности, Определяют величину. Формообразующего давления в зависимости от расстояния от зеркала матрицы до рабочей поверхности подпора и от диаметра формообразующей полости матрицы. Для этого приведена математическая зависимость, 1 ил. где Г($/D) = 252,078 (S/D) 97,116 (S/D} + 10,42 нри
0 1 S/D- 0,175;
f(S/D) = 29,658 (S/D)
16,492 (S/D) + 3,!23 при
О, 1 75 - S /D - О, 25;
Д (8/D) = -0,556 (S/D) + 0,16, а после удаления подпора давление рабочей среды составляет
О 95 ".—, 0,97
P гидрос тат нч еско е давление жицкости на заготовку; предельно допустимое гидростатическое давление жидкости. на заготовку; глубина нахождения подпора; диаметр Формообразующей полости матрицы, 155502 2
Выбор необходимого давления жидкости, определяемого выражением (1), позволяет перераспределить усилия деформирования по толщине заготовки вдоль ее радиуса с использованием
5 подпора таким образом, что после удаления подпора наблюдается плавное увеличение толщины полуфабриката от периферии к центру вдоль радиуса.В результате последующей деформации разнотолщинной заготовки происходит последующее ее утонение, интенсивность которого нарастает от периферии к цептру, При достижении условия (2) происходит выравнивание толщины изделия во всех точках вдоль его радиуса. При максимальном по модулю значении h.(Л/D) разнотолщинность не превосходит 1-27,, 20
В случае нагружения до давлений, которые больше (меньше), чем требуются по условию (1), не будет плавного увеличения толщины в точках вдоль радиуса в направлении от периферии 25 к центру. Такая разнотолщинность заготовки не может быть полностью устранена и после выполнения условия (2) после удаления вкладыша, Все это сказывается на надежности изделия в ходе последующей эксплуатации.
Невыполнение условия (2) также приводит к увеличению разнотолщинности, причем при выполнении условия (1) и нагружении до давления меньшего,чем требуется по условию (2), будет наблюдаться увеличение толщины изделия от периферии к центру, а при нагружении до давления большего, чем требуется по условию (2), будет наблю- 4О даться увеличение толщины изделия в обратном направлении, Возможно как непрерывное, так и дискретное перемещение подпора в диапазоне O, l Б/D 0,25. В случае диск- 45 ретного перемещения подпора на заданные следует задаться величиной п количеством фиксированных положений подпора в матрице, и должно быть не меньше 5, а подпор должен фикси,роваться равномерно в диапазоне
0 1 S/D 0,25, В противном случае не произойдет необходимого распределения толщин в точках вдоль радиуса полуфабриката, что в итоге скажется на разнотолщинности готового изделия, Выбор зависимости для определения давления жидкости производится экспериментально путем гидростатической вытяжки алюминиевых листовых заготовок: 1 — марка АД1, размер 160х х160х0,755...0,780 мм; 2 — марка Аб, размер 160хlбОх0,82-0,86 мм и стальных заготовок марки Х18Н9Т,размер
160хlбOx0,98 — 1,0 мм на матрицах с внутренничи диаметрами 80 и 100 мм, Устанавливать вкладыш при S/D(0,1 невозможно, так как требуется значительное давление, которое не всегда достижимо, S/P 7 0,25 недопустимо, так как возникает такая разнотолщинность заготовки, которая не устраняется при дальнейшем деформировании.
Зафиксировав подпор на определенной глубине, нагружают до определенного давления. Смещают подпор на другую глубину и вновь нагружают до другого определенного давления, После удаления подпора изменяют гидростатическое давление с шагом Р =
= 0,5 кг/см до разрушения. При этом после каждого давления производят замер толщины по точкам вдоль радиуса заготовок. Путем математической обработки полученных экспериментальных данных получают соотношения (1) и (2). Так как полученные экспериментальные точки не поддаются описанию одним выражением на всем интервале изменения Б/D, то принимается разбиение Б/D на два интервала: 0,1 (Б/D
«< 0,175 и 0,175 = Б/Б <0,25, для каждого из которых получено отдельное выражение f (Б/D) .
Способ осуществляется следующим образом.
Для дискретного процесса задаются и а для непрерывного процесса следует разбить диапазон изменения
Б/D на участки с шагом АР «0,05.
В обоих случаях необходимо по формулам (1) и (2) рассчитать необходимые интервалы изменения при фиксированных D, .S, Р . При осуществлеМнии процесса необходимо строго следить за тем, чтобы Р и Б/D находились в определенных диапазонах как на этапе деформирования с подпором, так и без него, Fl р и м е .р 1. Иэ листовой алюминиевой заготовки (марка АДl,размер 160х160х0,780 мм) получают выпуклую форму на матрице с внутренним диаметром 80 мм, В качестве среды, создающей давление на заготовку,используют масло, Подпор имеет плоскую поверхность. Давление раз1555022
Пример 2, Аналогично проводят следующее испытание. Только ис, ходная толщина 0,768 мм, и = 4, а схема нагружения имеет вид: (S — Р)— (11-57,5), (14-51,5), (17-19,5), (20-20,0). Распределение толщины в точках вдоль радиуса заготовки в направлении от периферии к центру будет: 0,553, 0,607, 0,652, 0,665 мм.
После удаления подпора и нагружения до Р = 23,0 кг/см получают такое распределение толщины: 0,553; 0,531;
0,552; 0,548 мм, т.е, наблюдается колебание толщины в точках в выбранном направлении, причем намечается
55 рыва таких заготовок при осесимметричной гидростатической вытяжке без использования вкладыша составляет 24 кг /см . Проводят дискретное нагружение заготовки с n = 5, Сначала рассчитывают глубину вытяж-. ки для данного диаметра матрицы: 8;
11; 14; 17; 20 мм, Затем рассчитывают интервалы изменения давления для )0 каждого $: 75-80, 42-46, 26-29,22-24, 20-21 кг/см . Наконец, рассчитывают ч интервал давления, до которого необходимо нагружать после удаления вклад дыша: 22, 8-23,3 кг /см, Устанавлива- 15 ют подпор на рассчитанное расстояние и нагружают до следующих давлений:
80, 42, 27, 22, 21, т,е, каждый раз попадают в необходимые интервалы, При этом получают плавное распределе- 20 ние толщины в точках вдоль радиуса заготовки. В направлении от периферии к центру толщины в точках принимают следующие значения: 0,601;
0,632; 0,649; 0,659 мм, Удаляют под- 25 пор, Исследуют характер разнотолщинности по точкам после нагружения до давлений меньше, равно и больше давления, рассчитанному по (2).Нагружают по Р = 22,5 кг/см . Распределе- 30 и ние толщины в том же направлении будет: 0,583; 0,59О; 0,596; 0,614 мм.
Нагружают дo Р = 23 кг/см,Отмечают следующее распределение толщины в том же направлении: 0,571; 0,573;
0,574; 0,575 мм. Нри нагружении до
Р = 23,5 кг/см получают следующее распределение толщины в том же направлении: 0,559, 0,554; 0,550, 0,546 мм, Таким образом, только вы- 40 полнение условий (1), (2) позволяет голучить минимальную разнотолщинность интенсивное утонение Во второй точке.
Чтобы испытать надежность такого изделия, его нагружают еще раз, Разрыв происходит при Р = 23,5 кг/см во
+ K второй точке, Таким образом невыполнение условия (1) не позволяет получить изделие с минимальной разнотолщинностью, Использование рекомендованных режимов деформирования позволяет получать более качественные изделия с практически нулевой разнотолщинностью
Формула изобретения
Способ осесимметричной гидростатической формовки листовых заготовок, включающий предварительное деформирование заготовки жидкой средой в матрице с регулируемым подпором и окончательное деформирование заготовки в той же матрице без подпора, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий путем уменьшения их разнотолщинности, предварительное и окончательное деформирование ведут при давлении жидкой среды, определяемом соответственно из следующих соотношений:
0,95 < — — „-< 0,97, P где Г(Б/Р) = 252,078 (Б/Р)
97,116 (S/D) + 10,42 при
0,1< S/D 0,175;
r(S/В) = 29,658 (Б/0)
16,492 (Б/1)) + 3,123 при
0,175 < Б/D 0,25;
h,($/D) = -0,556 (S/D) + 0,16;
P — гидростатическое давление
Ф жидкой срепы на заготовку;
Р— предельно допустимое гидростатическое давление жидкой среды на заготовку;
$ — расстояние от зеркала матрицы до рабочей поверхности подпора;
D - диаметр формообразующей полости матрицы, 1555022
Составитель О,Йорояова
Техред М.Ходанич Корректор МЛароши
Редактор В, Бугренкова
Заказ 521
Тираж 598
По дписно е
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
