Деформирующий элемент протяжек и матриц

 

Изобретение относится к обработке материалов давлением и предназначено для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретения - повышение стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений и покрытий. Деформирующий элемент протяжки содержит подложку в виде кольца, на которой выполнены пересекающиеся между собой передняя поверхность и обратный конус. На переднюю поверхность нанесено износостойкое покрытие, на котором образована ленточка, расположенная в зоне указанного пересечения. Зона пересечения между передней поверхностью покрытия и ленточкой может быть скруглена или на ней может быть выполнена фаска. Передняя поверхность подложки может быть выполнена выпуклой или вогнутой в зависимости от того, следует стремиться к увеличению или уменьшению ширины ленточки. Деформирующий элемент предлагаемой конструкции обеспечивает более благоприятные условия нагружения ленточки на покрытии, т.к.сдвигающие напряжения воспринимаются подложкой. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4416675/31-27 (22) 10.02.88 (46) 15.06.90. Бюл. № 22 (71) Рижский политехнический институт им. А. Я. Пельше (72) В. А. Ведмедовский, И. А. Славгородский, О. А. Розенберг и И. В. Кухарева (53) 621.923.77 (088.8) (56) Кухарева И. В. О возможности применения твердосплавных износостойких детонационных покрытий на рабочих элементах деформирующих протяжек.— В сб.: Повышение эффективности протягивания, Рига, 1988, с. 120 — 123. (54) ДЕФОРМИРУЮЩИИ ЭЛЕМЕНТ

ПРОТЯЖЕК И МАТРИЦ (57) Изобретение относится к обработке материалов давлением и предназначено для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретения повышение стойкости инструмента за счет

Изобретение относится к обработке мате-. риалов давлением, а именно к деформирующим инструментам типа протяжек и матриц, предназначенных соответственно для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей.

Цель изобретения — повышение стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии.

На фиг. 1 показан предлагаемый элемент, продольный разрез; на фиг. 2 — второй вариант элемента; на фиг. 3 — элемент со скруглением; на фиг. 4 — элемент с плавным переходом между образующими передней поверхности и обратного конуса; на фиг. 5 —элемент с вогнутой образующей передней поверхности; на фиг. 6 — элемент с выпуклой передней поверхностью; на фиг. 7 — элемент матрииы, продольный разрез.

Л „„157()885 А 1 (51}5 В 24 В 39 02 В 23 D 43 02

2 уменьшения сдвигающих напряжений и покрытий. Деформирующий элемент протяжки содержит подложку в виде кольца, на которой выполнены пересекающиеся между собой передняя поверхность и обратный конус. На переднюю поверхность нанесено износостойкое покрытие, на котором образована ленточка, расположенная в зоне указанного пересечения. Зона пересечения между передней поверхностью покрытия и ленточкой может быть скруглена или на ней может быть выполнена фаска. Передняя поверхность подложки может быть выполнена выпуклой или вогнутой в зависимости от того, следует стремиться к увеличению или уменьшению ширины ленточки. Деформ ирующий элемент предлагаемой конструкции обеспечивает более благоприятные условия нагружения ленточки на покрытии, т. к. сдвигающие напряжения воспринимаются подложкой. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

Предложенный деформирующий элемент (фиг. 1) содержит подложку 1 (корпус) в виде кольца, на которой выполнены передняя поверхность 2, образующая которой наклонена под углом а, цилиндрическую ленточку 3 и обратный конус 4 с образующей, имеющей наклон по углом а . Передняя поверхность 2 подложки и обратный конус 4 выполнены с пересечением между собой в плоскости, перпендикулярной оси элемента и условно названной основанием передней поверхности 2 (в ней расположен отрезок ОВ).

Износостойкое покрытие 5 с толщиной с нанесено только до основания передней поверхности, т. е. в разрезе до т. О. На нем слева от т. О абразивной доводкой образована ленточка 3 с шириной b. При таком исполнении и расположении ленточка 3 не подвергается напряжениям изгиба и

1570885 сдвига, поскольку этому препятствует материал подложки I.

Известно, что чаще рекомендуется угол и= — 5 . Допустим, что детонационным напылением получен слой с толщиной с=0,1.

Тогда ширина ленточки равна

b=- —.= . 12 с.

С

sinn sin5o

Таким образом, получены значения ширины ленточки, наиболее близкие к рекомендуемым. Но детонационным методом могут быть получены покрытия и с большими толщинами. В этих случаях ширина ленточки 3 может быть уменьшена. Так, ленточка 3 (фиг. 2) выполнена с плавным переходом своей боковой поверхности в обратный конус 4, прн этом толщина т ленточки, измеренная по отношение к т. О, составляет не более (0,2 — 0,4) С. Поскольку ленточка 3 гозвышается над т. О на относительно небольшую величину, то в небольшой степени ухудшаются ее свойства сопротивлению изгиба.

Зона пересечения передней поверхности 6 покрытия с поверхностью ленточки 3 в определенной степени является концентратором напряжения. Его вредное влияние может быть уменьшено путем скругления указанных поверхностей дугой 7 радиуса (фиг. 3). Это целесообразно в условиях относительно толстых слоев покрытия, т. е. когда требуется уменьшить ширину ленточки

b до общепринятых величин. При решении той же задачи переход между поверхностями 6 и 2 может быть выполнен с помощью фаски 8, имеющей угол наклона п п (фиг. 4). В обоих случаях обеспечивается ширина ленточки не более b= — 0,35Я где

d — — диаметр ленточки. Когда нанесены тонкие слои, получают ширину ленточки b меньшс общепринятых значений. Ее увеличивают путем выполнения скругления радиуса R между передней поверхностью и обратным конусом подложки. Тот же результат достигается, если передняя поверхность выполняется в виде поверхности вращения с выпуклой образующей радиуса Rq (фиг. 6).

В условиях, когда толщина покрытия относительно большая, ширина ленточки b может быть уменьшена до общепринятых значений путем выполнения передней поверхности в виде поверхности вращения с вогнутой образующей. Угол наклона а этой образующей является переменным и имеет наибольшее значение в зоне ее пересечения с обратным конусом. К тому же вогнутая образующая оказывает благоприятное влияние на уменьшение напряжений изгиба покрытия.

В равной степени описанное относится к деформирующему элементу матрицы, предназначенной для обработки наружных поверхностей (фиг. 7).

Предложенный деформирующий элемент в составе протяжки работает следующим образомм.

Протяжку с установленной на нее деталью подсоединяют к патрону станка. При рабочем перемещении элемент передней поверхностью покрытия вызывает пластическую деформацию детали. Поскольку созданы благоприятные условия для снижения напряжения изгиба на ленточке, деформирующий элемент в меньшей степени подвержен их отрицательному воздействию. В значительно меньшей степени элемент подвергается сдвигу ленточки, поскольку напряжения сдвига воспринимаются подложкой не в горизонтальной плоскости, а под углом. По окончании обработки протяжку отсоединяют от станка. При использовании матрицы деталь в виде втулки или стержня проталкивают через деформирующий элемент, обрабатывая наружную цилиндрическую поверхность.

Деформирующий элемент в составе протяжки работает при следующих режимах.

С корость обработки определяется возможностями протяжного станка и выбирается из диапазона 2 — 10 м/мин. Натяг на элемент выбирается в диапазоне 0,01 — 0,3 мм в зависимости от того, выполняет элемент черновую или чистовую обработки. Если элемент используется в составе матрицы, то скорость обработки зависит от возможностей пресса, а максимальные значения натяга при обработке стержней выбираются меньшими, чем при обработке втулок.

Известно, что применяемые износостойкие покрытия имеют напряжения на изгиб в три раза меньше, чем на сжатие. В базовом элементе подложка не имеет возможности уменьшить отрицательное воздействие изгиба и сдвига, что приводит в зоне ленточки к разрушению и шелушению. При этом возрастает износ (уменьшается стойкость), существенно увеличивается шероховатость.

Указанные изменения ведут также к увеличению усилия протягивания, т. е. процесс становится более энергоемким. В отличие от известного элемента в предложенном, элементе созданы благоприятные условия нагружения ленточки. Усилия, действующие на ленточку, воспринимаются подложкой. Ленточка в большей степени работает на сжатие. Сдвиг действует на ленточку не в горизонтальной плоскости, а под углом, т. е. условия нагружения от сдвига также становятся благоприятными.

Преимущества предложенного элемента могут быть доказаны на примере обработки детали электропоезда — втулки, изготавливаемой из стали 35 и имеющей размеры, мм: диаметр отверстия 458 мм, диаметр наружной поверхности 58 мм, длину

50 мм. Требуемая шероховатость обработан.1570885

25 ной внутренней поверхности Ra= 1,25—

0,63 мкм. В составе протяжек использовались два вида элементов — базовый и предложенный. В обоих случаях подложка изготовлялась из стали У8, термообработанной до HR С 48 — 52. Покрытие состояло из твердого сплава ВК15. Оно нанесено детонационным методом, после чего осуществлена абразивная доводка. Толщина покрытия составляла 0,12 мм. Угол наклона образующей передней поверхности покрытия был равен 5 . Предложенный элемент имел конструкцию, представленную на фиг. 2. При толщине покрытия 0,12 мм ширина ленточки после абразивной доводки была равной

b= —.,= — =1,4 мм, с 012 ягг5 0,087 т. е. ширина ленточки обеспечена в рекомендуемм ы х пределах.

На черновых элементах натяг в обоих случаях принят равным 0,2 мм, скорость протягивания 4 м/мин. При обработке известными элементами разрушение покрытия в зоне ленточки отмечалось после протягивания

185 деталей, при этом шероховатость обработанных поверхностей до разрушения обеспечивалась равной Ra= — 0,6 — 0,4 мкм, а после разрушения возросла до Ra=2,6 — 2,3 мкм и более.

Протяжка с предложенными элементами обеспечила обработку 450 деталей без видимых изменений в зоне ленточки, т. е. разрушения ленточки не наблюдались. При этом шероховатость обработанной поверхности обеспечивалась в тех же пределах (Ra=

0,6 — 04 мкм).

Форму.га изобретения

1. Деформирующий элемент протяжек и матриц, содержащий подложку с передней поверхностью и обратным конусом, а также детонационное твердосплавное износостойкое покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии, передняя поверхность и обратный конус подложки выполнены пересекающимися, при этом покрытие нанесено на переднюю поверхность подложки, а в зоне пересечения указанных поверхностей на покрытии выполнена цилиндрическая ленточка.

2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона сопряжения цилиндрической ленточки с обратным конусом очерчена по радиусу, а толщина ленточки, измеренная по отношению к точке пересечения передней поверхности подложки и обратного конуса, составляет не более (0,2 — 0,4) с, где с — толщина покрытия на передней поверхности.

3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона пересечения передней поверхности и ленточки на покрытии выполнена радиусной, при этом ленточка выполнена с шириной не более 0,35- /У, где d — диаметр ленточки.

4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пересечение передней поверхности подложки и обратного конуса выполнено радиусным.

5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с вогнутой образующей.

6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с выпуклой образующей.

Фиг.2

® оig г

5б

Фиг.б

Составитель С. Чукаева

Редактор М. Келемеш Техред А. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 1478 Тираж 609 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101