Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности сборка металлоконструкций из листовых элементов . Сущность изобретения: в пакете из двух наложенных друг на друга заготовок одновременно формуют сферическую выемку со стороны заготовки большей толщины и соосный с ней цилиндрический выступ со стороны заготовки меньшей толщины, а затем производят осадку упомянутого выступа. о формированием на его торце вогнутой сберичес кой поверхности. Устройство для реализации способа помимо матрицы и пуансона с насечкой на рабочей поверхности снабжено двумя соосно установленными дополнительными пуансо-. нами различного диаметра. Пуансон меньшего диаметра расположен со стороны матрицы. Заданы оптимальные диапазоны технологических и конструктивных параметров. 2 с. и 1 з.п.. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ($1)$ В 21 D 39/ОЗ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР

1 (21) 481904 2/27 (22) 28.02.90 (46) 15.09.92. Бюл. К - 34 (71} Иосковский институт стали и сплавов (72) 10.Д.Х(елезнов, E.Ô.Такки,.

Б.Л.Прудковский, С.И.Тихонов, С.К.Каневский, В.И.Павлов и В.В.Стасюк (56) Заявка Японии Р 63-31288, В 21 D 39/04, 1988. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ЛИСТОВЫХ

ЗАГОТОВОК РЛЗЛИЧНОЙ ТОЛЕКНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: обработка металлов давлением, в частности сборка металлоконструкций из листовых элементов. Сущность изобретения: в пакете из двух наложенных друг на друга .

Изобретение относится к металлообработке, в частности к способам и устройствам для соединения и сбррки металлоконструкций из листовых элементов.

Известен способ соединения листовых деталей с помощью сварки, используемый в основном для низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Однако прочность сварных швов обычно ниже с прочности основного материала вследствие литой структуры шва с характерными дендритными и столбчатыми кристаллитами. В смежных со сварньи швом участках материала, в зоне термичес» кого влияния сварки, образуется крупнокристаллическая структура.

Указанных недостатков удается избежать при соединении листовых заго„„5LI „„1761351 А1

2 заготовок одновременно формуют сферическую выемку со стороны заготовки большей толщины и соосный с ней цилиндрический выступ со стороны заготовки меньшей толщины, а затем производят осадку упомянутого выступа. с

:формированием на его торце вогнутой сферической поверхности. Устройство для реализации способа помимо матрицы и пуансона с насечкой на рабочей поверхности снабжено двумя соосно установленными дополнительными пуансонами различного диаметра. Пуансон меньыего диаметра расположен со стороны матрицы. Заданы оптимальные диапазоны технологических и конструктивных параметров. 2 с. и 1 з.п.. ф-лы, 4 ил. товок клепкой, т.е ° при получении, заклепочного соединения. При этом осуществляют их взаимное наложение друг на друга с образованием пакета

° аЪ и последующее совместное деформирование путем приложения усилия, направ- (Ь ленного перпендикулярно плоскости па.кета. бд

Устройство для реализации этого Ц способа содержит матрицу с формующим, д отверстием, выполненным с заходным

1 радиусом, и расположенный соосно с отверстием матрицы пуансон, Однако, ъ

Ф поскольку совместное деформирование заготовок представляет собой глубокую вытяжку полого цилиндрического стакана с дном, соединяющий элемент не является монолитным и это не позволяет обеспечить достаточно высокое качество сцепления. Кроме того такой э сл ос об соединения не позволяет осуществлять соединение заготовок с соотношением толщин выше чем 2/1.

Целью изобретения является улуч- шение качества соединения за счет получения монолитного соединяющего элемента и расширения технологических возможностей за счет обеспечения возможности соединения заготовок с соотношением толщин 2...10.

Для достижения этой цели в способе соединения двух листовых заготовок различной толщины путем их взаимного наложения друг на друга с образованием пакета и последующего совместного деформирования путем приложения усилия, направленного перпендикулярно плоскости пакета, в процессе . 2О деформирования на заготовке, имеющей большую толщину, формуют сферическую выемку со стороны, обращенной к деформирующему инструменту, и одновременно на противоположной сто- 25 роне пакета выдавливают монолитный цилиндрический выступ, расположенный по одной оси с выемкой, при этом выступ формуют диаметром, равным 4...10 толщинам заготовки меньшей толщины, 30 и высотой, равной 2...10 толщинам указанной заготовки, а затем производят осадку упомянутого выступа с формированием на его торце вогнутой сферической поверхности и раздачей

его до 1,5...2,5 первоначального диа3i5 метра при одновременном подпоре за1готовки с большей толщиной со сторон ы выемки .

В то же время устройство для соединения листовых заготовок различной

40 толщины, содержащее матрицу с формующим отверстием, выполненным с заходным радиусом, и расположенный соосно с отверстием матрицы пуансон, снабже". но двумя соосно установленными дополнительными пуансонами различного диаметра, с обращенными друг к другу рабочими поверхностями, выполненными сферическими, при этом дополнительный пуансон меньшего диаметра расположен со стороны матрицы, диаметр рабочей поверхности дополнительного пуансона большего диаметра выполнен равным

2...5 диаметрам отверстия матрицы и равен:по величине диаметру пуансона, 55 диаметр рабочей поверхности второго дополнительного пуансона равен

0,6... 1,8 диаметра отверстия матрицы, 3 1761351

4 а заходный радиус отверстия матрицы составляет 0,05...0,25 диаметра упомянутого отверстия. Кроме того, обращенная к матрице рабочая поверхность пуансона выполнена с насечкой.

На фиг. 1 изображено устройство в момент формования в собранном пакете сферической выемки и цилиндрического выступа, на фиг.2 — устройство, момент осадки с раздачей упомянутого выступа", на фиг. 3 — .вид в плане пакета полос, соединяемых.в предложенном устройстве, на фиг. 4 — продольное сечение устройства, в котором установлен деформационный инструмент.

Устройство состоит из пуансона установленного соосно с формующим отверстием матрицы 2, которое выполнено с заходным радиусом P составляющим

0,05...0,25 диаметра этого отверстия d, Рабочая поверхность пуансона

1 выполнена сферической с диаметром

D, составляющим 2...5 диаметров отверстия матрицы d. Устроиство включает также дополнительные пуансоны 3 и 4 .различного диаметра, установленные соосно с возможностью относительно перемещения вдоль этой оси и обращенные друг к другу рабочими поверхностями. Рабочие поверхности обоих дополнительных пуансонов 3 и 4 также выполнены сферическими,и диаметр рабочей поверхности одного из них 4 соответствует диаметру D рабочей поверхности пуансона 1. Диаметр рабочей поверхности 0 другого дополнительного пуансона 3, расположенного со стороны матрицы, соответствует

0,6...1,8 диаметра. отверстия матрицы d, Рабочая поверхность пуансона 1 снабжена насечкой.

Предложенный способ реализуется с помощью описанного устройства следующим образом.

Посредством взаимного наложения друг на друга листовых заготовок . различной толщины 5 и 6 собирают пакет, который помещают на матрицу 2.

При этом толщина заготовки большей толщины Б, должна составлять 2...10 толщин заготовки меньшей толщины S2.

На пуансон 1 подают усилие Р и вдавливают его рабочую поверхность в свободную поверхность заготовки большей толщины 6 на глубину Н, формуя в ней сферическую выемку. Следует отметить, что именно сферическая конфигурация выемки обеспечивает мипималь5. 17 ный расход энергии на деформацию. Поскольку с противоположной стороны пакет опирается на матрицу 2, одновременно с формованием сферической выемки на свободной поверхности заготовки меньшей толщины 5 происходит выдавливание в отверстие матрицы 2

coocBoro упомянутой выемке цилиндрического выступа 7. Диаметр выступа составляет 4...10 толщин заготовки меньшей толщины $, он соответствует диаметру отверстия матрицы d. Выдавливание осуществляют до тех пор, пока высота выступа b не достигает

2...10 толщин заготовки меньшей толщины 8.2

Затем, осуществляя подпор пакета со стороны заготовки большей толщины б путем ввода дополнительного пуансона 4 в полученную ранее выемку„производят осадку цилиндрического выступа

7 с разда ей его верхней части„ воздействуя дополнительным пуансоном

3 меньшего диаметра D на его торец.

Процесс раздачи, сопровождающийся течением металла в поперечном направлении, пр екращают после упяр ения верхней части выступа 6 до диаметра

d<, состав1тяющего 1, 5... 2, 5 диаметра отверстия матрицы d Поскольку по поверхности цилиндрического выступа

7 размещен металл заготовки меньшей толщины 5, а по его оси — металл заготовки большей толщины 6, то в процессе раздачи по краям выступа 7 происходит образование кольцевого заусенца 8, играющего при эксплуатации. полученного соединения роль головки односторонней заклепки. Наличие этого заусенца 8 препятствует взаимному относительному смещению заготовок 5 и 6 и обеспечивает неразъемный характер полученной конструкции.

Основные технологические параметры способа и конструктивные параметры устройства определены эмпирическим путем при обработке заготовок из стали 3 на экспериментальной установке. Их анализ показывает, что для соотношения толщин заготовок менее 2/1 металла недостаточно для формирова-ния цилиндрического выступа, что не позволяет получить соединение заготовок. В то же время для соотношения толщин заготовок более 10/ t резко возрастает усилие, необходимое для

61351 6 выдавливания цилиндрического выступа, что обуславливает неоправданные потери энергии.

При диаметре цилиндрического выступа менее четырех толщин заготовки меньшей толщины резко возрастает усилие, необходимое для его выдавливания. Кроме того, в этом случае прочность соединения слишком мала, так как в выступ попадает недостаточное количество металла толстой заготовки. При величине указанного диаметра более десяти толщин заготовки меньшей толщины соединения не образуется из-sa пережима кольцевого заусенца при раздаче.

При высоте цилиндрического выступа менее прух толщин заготовки мень2О шей толшины соединения не образуется из-эа отсутствия достаточно интенсивного поперечного течения центральных слоев. В то же время при высоте указанного выступа более десяти толщин

25 заготовки меньшей толщины достаточно часто отмечается потеря устойчивости выступа при осадке, обуславливающая снижение качества соединения — снижение прочности.

При раздаче цилиндрического выступа до величины менее 1,5 первона, чального диаметра соединение не обра, зуется, поскольку не успевает начать ся процесс поперечного течения металла. При раздаче упомянутого высЗ5 туна до величины более 2,5 первоначального диаметра резко возрастает усилие раздачи, что приводит к неоправданно высокому расходу энергии. В, 4О то же время при этом прочность соединения падает в результате пережима заусенца.

При диаметре рабочей поверхности большего пуансона менее двух диаметров отверстия матрицы его надо слишком глубоко внедрить в тело заготовки большей толщины, что приводит к снижению прочности соединения. При упомянутом диаметре, превышающем пять диаметров отверстия матриць1, усилие вдавливания пуансона резко возрастает, что приводит к неоправданно высокому расходу энергии.

При диаметре рабочей поверхности меньшего дополнительного пуансона 5 менее 0,6 диаметра отверстия матрицы образуется. относительно непрочное соединение, что обусловлено пережимом заусенца. В то же время при его диа17б1351 метре свыше 1,8 диаметра отверстия матрицы резко возрастает усилие раздачи н снижается прочность соединения в результате недостаточно интенсивно- 5 го поперечного течения металла.

При эаходном радиусе формующего отверстия матрицы менее 0,05 диаметра этого отверстия прочность соединения падает в результате перереза- 10 ння волокон металла при выдавливании цилиндрического выступа. При увеличении этого раудиуса более 0,25 указанного диаметра прочность соединения уменьшается из-за недостаточно ин- 15 тенсивного поперечного течения металла при раздаче.

Исследование влияния насечек на поверхности пуансона, вдавливаемого в заготовку большей толщины при фор- 2р мовании цилиндрического выступа, на энергосиловые параметры процесса, показало, что их наличие обеспечивает снижение усилия вдавливания на 10...

15 за счет концентрации пластичес- 25 кой зоны s направлении движения пуансона, с соотношением толщин 2...10, в процессе деформирования на заготовке, имеющей большую толщину, формуют сферическую выемку со стороны, обращенной к деформирующему инструменту, и одновременно на противоположной стороне пакета формуют монолитный цилиндрический. выступ, расположенный по одной оси с выемкой, при этом выступ формуют диаметром, равньк 410 толщинам заготовки меньшей толщины и высотою, равной 2-10 толщинам указанной заготовки, а затем производят осадку упомянутого выступа с формированием на его торце вогнутой сферической поверхности и раздачей его до 1,5-2,5 первоначального диаметра при одновременном подпоре заготовки с большей толщиной со стороны выемки.

2. Устройство для соединения листовых заготовок различной толщины, содержащее матрицу с формующим отверстием, выполненным с заходным радиусом, и расположенный соосно с отверстием матрицы пуансон, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что с целью улучшения качества соединения за счет получения монолитного соединяющего элемента и расширения технологических возможностей за счет обеспечения возможности соединения заготовок с соотношением толщин 2-10, оно снабжено двумя соосно установленными дополнительными пуансонами различного диаметра, с обращенными друг к другу рабочими поверхностями, выполненными сферическими, при этом дополнительный пуансон меньшего диаметра расположен со стороны матрицы, диа.метр рабочей поверхности дополнительного пуансона большего диаметра выполнен равным 2-5 диаметрам отверстия матрицы и равен по величине диаметру пуансона, диаметр рабочей поверхности второго дополнительного пуансона равен 0,6-1,8 диаметра отверстия матрицы, а заходный ради с отверстия матрицы составляет 0,050,25 диаметра упомянутого отверстия.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что обращенная к матрице рабочая поверхность пуансона выполнена с насечкой.

40 изобретения

Формула

Способ соединения двух листо вых заготовок различной толщины путем их взаимного наложения друг на друга,5 с образованием пакета и последующего совместного деформирования путем приложения усилия, направленного перпен дикулярно плоскости пакета, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества соединения за счет получения монолитного. соединяющего элемента и расширения технологи-, ческих возможностей за счет обеспечения возможности соединения заготовок

Таким образом, при использовании

C рассмотренного способа соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройства для его осуществления достигается улучшение качества соединения sa счет получения монолитного соединяющего элемента и расширение технологических возможностей за счет обеспечения возможности соединения заготовок с соотношением толщин 2...10 °

176 t 354

1761351

Составитель С.Тихонов

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал. Корректор В.Петраш

Заказ 3213 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления Способ соединения двух листовых заготовок различной толщины и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструментам для соединения листовых конструкций

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для соединения листовых деталей без применения вспомогательных элементов

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для соединения листов заклепочным швом

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для соединения листовых деталей

Изобретение относится к технологической штамповой оснастке, в частности к устройствам для соединения листовых деталей

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при соединении листовых деталей

Изобретение относится к области .металлургии и может быть использовано Б-Б для соединения тонких полос посредством соединительного стержня

Изобретение относится к способам соединения металлических листов путем наложения на поверхность из металла перфорированного листа, который закрепляют на поверхности с помощью штамповки

Изобретение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при их локальном пластическом деформировании

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмохирургии, и является хирургическим инструментом, предназначенным для экстракапсулярной экстракции катаракты на этапе удаления ядра
Изобретение относится к листовой штамповке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения с целью получения многослойных заготовок для вытяжки деталей с демпфирующими свойствами
Изобретение относится к технологии сборки конструкций и преимущественно может быть использовано для получения склеиванием имеющего сложную конфигурацию соединения из листовых деталей

Изобретение относится к средствам крепления, в частности для бытовых электроприборов

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности для соединения деталей угловой П- или Г-образной формы с плоским листом

Изобретение относится к инструменту, который может быть использован при соединении конструктивных элементов

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для изготовления строительных элементов, в том числе допускает возможность непрерывного изготовления строительных элементов (СЭ)
Наверх