Пуансон для получения горячим деформированием полых изделий

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям пуансонов для горячего выдавливания полых деталей. Цель изобретения - повышение стойкости пуансонов. Пуансон для выдавливания изделий типа глубоких стаканов содержит корпус с прикрепленной к нему сменной рабочей головкой, в которой предусмотрена осевая полость для охлаждения. Осевая полость выполняется ступенчатой с ее расширением в зоне сменной головки, в пределах которой поверхность полости выполнена эквидистантной наружной поверхности головки. Установлено соотношение для выбора толщины стенки в зоне сменной головки S=KM(V/F)(J M/Σ B)N, где K - эмпирический размерный коэффициент, с 2.°С

M - коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры, 1/°с

V - объем полости головки пуансона, м з

F - площадь поверхности этой полости, м 2

J M - величина массового износа после 1000 м пути истирания, кг/м 2

Σ B - предел прочности материала головки пуансона, Н/м 2

N - коэффициент скоростной чувствительности, отражающий характер изменения сопротивления деформирования материала головки пуансона от скорости деформации. Рекомендовано соотношение для выбора расстояния N=(0,4...0,5)D от дна полости головки, на котором должен располагаться торец трубки для подачи охлаждающей жидкости, где D - внутрений диаметр данной поверхности рабочей головки. При работе пуансон выдавливается в нагретую заготовку, деформируя ее по схеме обратного выдавливания.Разогрев пуансона в процессе работы предотвращается за счет интенсивного охлаждения циркулирующей в его полости рабочей охлаждающей среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕтСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

Щ)5 В 21 J 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТЮЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (? 1) 4426736/31 — 27 (22) 20.05.88 (46) 07.09.90. Бюл. № 33 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В.К.Воронков, В.П.Еремин, И.С.Алиев, В.Н.Ефимов, 10.А.Кащенко, И.В.Спиридонов и И.А.Грачев (53) 621.735.076(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 997941, кл. В 21 J 5/10, 1981. (54) ПУАНСОН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧИМ

ДЕФОРМИРОВАНИЕМ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям пуансонов для горячего выдавливания полых деталей. Цель изобретения — повышение стойкости пуансонов. Пуансон для выдавливания изделий типа глубоких стаканов содержит корпус с прикрепленной к нему сменной рабочей головкой, в которой предусмотрена осевая полость для охлаждения.

Осевая полость выполняется ступенчатой с ее расширением в зоне сменной головки, в пределах которой поверхность полости выполнена эквидистантной наружной поверхности головки.

Установлено соотношение для выбора

Изобретение относится к обработке, металлов давлением и может быть использовано при штамповке выдавливани- ем изделий типа глубоких стаканов.

Целью изобретения является повышение стойкости пуансона.

На фиг. 1 изображен пуансон, общий вид, разрез; на Фиг. 2 — головка пуан„„SU„„1590188 А 1

2 толщины стенки в зоне сменной головки

S=KIn(V F) (I /6 ) п, где К вЂ” эмпириln Ь ческий размерный коэффициент, с . С;

m — коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры, 1/ С; Ч вЂ” объей полости головки пуансона, м ; F — площадь поверхности этой полости, м ; I — величина массового износа после 100 .) м пути истирания, кгlм ; 6 - предел прочности материала головки пуансона, н/м ; и — коэффициент скоростной чувствительности, отражающий характер изменения сопротивления деформирования материала головки пуансона от скорости деформации. Рекомендовано соотношение для выбора расстояния n=

=(0,4...0,5)D от дна полости головки., на котором должен располагаться торец трубки для подачи охлаждающей жидкости, где 0 — внутренний диаметр данной поверхности рабочей головки. При работе пуансон вдавливается в нагретую заготовку, деформируя ее по схеме обратного выдавливания. Разогрев пуансона в процессе работы предотвращается за счет интенсивного охлаждения циркулирующей в его полости рабочей охлаждающей среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. сона, разрез; на фиг. 3 — типовые формы головок пуансонов, разрез.

Пуансон для горячего выдавливания (фиг. 1) содержит корпус 1 с наружной резьбовой поверхностью в нижней части и навинченную на- нее сменную рабочую головку 2 с глухой полостью 3 для охлаждения. В корпусе выполнена полость

1590188

4, в которой размещена трубка 5 для подвода охлаждающей жидкости, например технической воды, торец которой расположен на расстоянии h=(0,4-0,5)D от дна головки с внутренним диаметром дна D (фиг. 1) . Полость для ох— лаждения, образованная совме =тно полостями 3 и 4 соответственно корпуса и головки пуансона, выполнена расширенной в нижней части в зоне головки.

В зоне головки полость выполнена таким образом, что ее контур эквидистантен наружному контуру поверхности головки пуансона (фиг. 2), а толщина стенки S выбирается по соотношению

1м

S=K m ° — — — -n, 6е эмпири еский разиерный коэффициент, с С" коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры, 1/ С; объем полости головки пуансо- 2 на, м

3 .. площадь поверхности этой полости м2 величина массового износа после 1000 м пути истирания,, Kr /М2 3

30 предел прочности материала головки пуансона, Н/и коэффициент скоростной чувствительности., отражаюций характер изменения сопротивления деформированпю материала головки пуансона от скорости деформации. где К— этому в зависимости и фигури:зует коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры m, 55 который является фактически коэффициентом, входящим в экспонен:зиальный закон для сопротивления дефозмированию Н.С.Курнакова. Причем чем выше

Формула получена из следующих экспериментально наблюдаемых закономерностей. В установившемся режиме эксплуатации пуансона íà его рабочей поверхности устанавливается при задан-,15 ном теипе штамповки определенная температура. Чем выше эта температура с учетои температуры охлаждающ и жидкости, тем интенсивнее разупзочнение поверхностных слоев металла головки пуансона и теи быстрее начнугся необратимые пластические деформации. Позначение, тем большая толщина стенки

S требуется для надежной работы пуансона. Коэффициент m находится по зависимости сопротивления деформации от температуры по формулам

-N (Tl-та)

, —. 2Е

1п, =1п г m(T, — Т );

1п 62-1п Ь, m-- — — - — —

Т -Т

1 2 где 6„6 — сопротивления деформации при температурах Т и Т .

При конвективном теплообмене, имеющем место в данном случае, пуансон с большей площадью поверхности полости F отдает охлаждающей среде бопьшее количество тепла и более интенсивно охлаждается. При этом повышается его стойкость..Установлено, что на выбор толщины стенки S оказывает влияние величина отношения объема полости го-. ловки пуансона V к площади поверхности этой полости F. Оказывается, чем больше это отношение (V/F), тем интенсивнее остывание пуансона и тем большую толщину стенки можно назначить при конструировании пуансона без существенного изменения его стойкости.

У пуансонов из различных материа— лов показатели стойкости различны.

Пуансоны, выполненные из материалов с более высокими прочностными свойствами, характеризуемыми пределом прочности 5, могут быть изготовлены с меньшей толщиной стенки. Поэтому в уравнении для S предел прочности находится в знаменателе.

Экспериментальными исследованиями на установках типа УИВТ-1 установлено, что с увеличением толщины стенки величина массового износа на 1000 м пути истирания Т за счет пластического оттеснения увеличивается, что и приводит к необходимости ввести в зависимость для S .массовой износ в числителе формулы.

Интегральная величина скорости деформирования существенно влияет на стойкость пуансона и выбор его конструктивных параметров. Увеличение скорости деформирования Ч, а значит и скорости деформации K(смятия поверхностных слоев металла головки пуансона) приводит к интенсификации износа и должно компенсироваться увеличением толщины стенки. Поэтому в формулу введен коэффициент скоростной чувствительности п, отражающий харак1590188 тер изменения сопротивления деформированию материала головки пуансона от скорости деформации. Причем этот коэффициент практически не зависит от

В 3 температуры в диапазоне изменения температур, характерном „цля условий эксплуатации пуансона . его можно считать коэффициентом, отражающим свойство скоростной чувствительности материала головки пуансона.

Коэффициент и находится по формулам

& е ". е. — =(-); 1п--=nln--;

6ф Kg î Fо

1n—

n=====

У

1n-Eo где 6, Ь, — сопротивления деформации при скоростях деформации

Е, Я,.

Эмпирический размерный коэффициент К отражает конструктивное назначение пуансона или,что то же относительные размеры пуансона, например, предназначенного для глубокой прошивки подобных изделий на гидравлических прессах типа.ПАО-437

К=4 10 ...4 3 " (с С) .

Эмпирический размерный коэффициент

К кроме того. служит для упорядочения размерности в предложенной зависимости.

Для этих рабочих головок различных типов характерно то, что после их установки на корпус 1 образуется ступенчатая осевая полость. Эта полость расширяется в зоне сменной головки .

B пределах головки поверхность полости выполнена эквидистантной наружной поверхности инструмента (сменной головки). Причем толщина стенки S для каждой из головок определяется по формуле, указанной выше.

Пуансон работает. следующим образом.

Предварительно нагретую заготовку устанавливают в матрицу. При рабочем ходе пресса пуансон опускается вниз и внедряется в заготовку. Одновременно включается подача охлаждающей жидкости. Головка находится в наиболее жестких термосиловых условиях. Охлажжающая жидкость равномерно омывает внутреннюю, полость головки. Этим достигается эффективный отвод тепла от, наружной поверхности головки, что снижает ее температуру, вследствие чего повышается стойкость головки и всего пуансона. Размещение трубки для охлаждающей жидкости на расстоянии

h=(0,4 — 0,5)Р от дна головки обеспечивает вихревое (турбулентное) движение охлаждающей жидкости в полости головки, тем самым обеспечивая ее эффективное охлаждение.

Пуансон имеет сменную головку. При наворачивании головки на стойку внутри ее образуется ступенчатая полость (показана пунктиром на фиг.2). Мате15 риал пуансона (включая сменную головку) — сталь 4Х5МФС (в закаленном состоянии).

Предел прочности стали 4Х5МФС после закалки и отпуска =1560 МПа.

Величина массового износа после 1000 м пути. истирания, полученная при истирании на установке УИВТ-1 при истирании закаленных образцов из стали

4Х5МФС, составляет (при температуре теплового контакта):

Т э, +Т н. н нотр 1 100+200 о

Т вЂ” - — — — — — — —,----650 С кОн 2 2 э где Т вЂ” температура нагрева загона г товки перед горячей штам30 повкой; н ннстр — начальная температура поо верхности пуансона 200 С (при специальном подогреве пуансона) .

35 О, l 5 г/см =1, 5 кг/м2

В данном случае величина массового износа выступает как характеристика материала головки (4К5МФС) .

Коэффициенты m и п для стали .

4Х5МФС находят по приведенным выше формулам находят по приведенным выше формулам с использованием экспериментальных данных, полученных, например, на испытательной машине УММ-5, снабженной печью. Имеем

Т,=500 С; 6,=1400 MIIa Т =600С С;4

6 =900 МПа;

1n900 — 1п1400

m=- — — — — — — — =0,0044(1/ С) .

50 100

Для коэффициента и

6=900 МПа; 6 =700 МПа; Е=0,5 с

Формула изобретения

1. Пуансон для получения горячим деформированием полых изделий, содержащий полый корпус, сменную полую рабочую головку, связанную с корпусом

1590188 резьбовым соединением и размещенную в корпусе трубку для подвода охлаждающей среды,Фторец которой расположен с зазором относительно донной по — 5 верхности рабочей головки, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения стойкости, рабочая:.оловка .выполнена с полостью, превышающей поперечные размеры полости корпуса,, 1О

,внутренняя поверхность рабочей голов,ки выполнена эквидистантной наружной ее поверхности, при этом толщина S стенки рабочей головки определена со отношением l5 ч

V I

S-K m —: — —.п, 8 где К вЂ” эмпирический размерный козфф„, „, г оС,; 2О

m — коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры, 1/ С, ln 6 1-1п 6, 9

Т.1-Т 7 где 6,, 6 — сопротивления деформации при температурах Т, л Т

V — объем полости головки пуансона Mç э

F — площадь поверхности этой полости м

I — величина массового износа

Ф после 1000 м пути истирания, кг/м „

6в — предел прочности материала головки пуансона, Н/м ;

n — коэффициент скоростной чувствительности, отражающий характер изменения сопротивления деформированию материала головки пуансона от скорости деформации.

2. Пуансон по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что величина зазора между торцом трубки и донной повер;ностью рабочей головки составляет

h=(О,4-О,5)D, где 13 — внутренний диаметр донной поверхности рабочей головки.

1590188

Составитель А.Быстров

Редактор В.Бугренкова Техред А.Кравчук Корректор М Кучерявая

Заказ 2598 Тираж 506 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

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

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