Способ изготовления колец

 

Использование: при производстве профильных колец на раскатных станах. Сущность изобретения: нагретую заготовку осаживают, при этом нагревают заготовку неравномерно по высоте в предел ах температурного диапазона деформации. Прошивают заготовку пуансоном до получения глухого отверстия со стороны менее нагретого торца на глубину отверстия, равную 0,84- 0,94 высоты заготовки после осадки. Таким образом перед раскаткой у полого полуфабриката диаметр менее нагретого торца достаточно мал, а более нагретого - достаточно большой и смещен к центру полуфабриката вследствие выпучивания этого торца при прошивке. Профиль боковой поверхности полуфабриката более приближен по форме к профилю колец с центральным кольцевым выступом на их внГеЖн ем диаметре , что обусловливает сокращение времени раскатки. 1 табл., 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (54)5 B 21 Н 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4880381/27 (22) 05.11.90 (46) 07,10,92. Бюл, М 37 (71) Мариупольский филиал Центрального научно-исследовательского института конструкционных материалов "Прометей" (72) А, С. Анищенко, А, Б, Богун и Ю. В.

Феофанов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1209348, кл. В 21 H 1/06, 1983. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ (57) Использование: при производстве профильных колец на раскатных станах, Сущность изобретения: нагретую заготовку осаживают, при этом нагревают заготовку неравномерно по высоте в пределах темпеИзобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, к изготовлению колец с профильной поверхностью.

Известен способ изготовления кольцевых изделий, при котором осуществляют осадку нагретой заготовки, разгонку ее пуансоном до получения глухого отверстия, прошивку с удалением перемычки и прокатку заготовки между оправкой и наружным валком по ее толщине и по ее высоте между конусными валками, Недостаток способа — большая трудоемкость вследствие следующих причин: 1) низкая производительность, обусловленная большим временем прокатки колец с профилем в виде кольцевого выступа в центральной части их внешней боковой поверхности;

2) большое время нагрева и выдержки загоÄÄ5lJ ÄÄ 1766564 А1 ратурного диапазона деформации. Прошивают заготовку пуансоном до получения глухого отверстия со стороны менее нагретого торца на глубину отверстия, равную 0,840,94 высоты заготовки после осадки. Таким образом перед раскаткой у полого полуфабриката диаметр менее нагретого торца достаточно мал, а более нагретого достаточно большой и смещен к центру полуфабриката вследствие выпучивания этого торца при прошивке. Профиль боковой поверхности полуфабриката более приближен по форме к профилю колец с центральным кольцевым вйстуйом на их" внешнем диаметре, что обусловливает сокращение времени раскатки. 1 табл„ 3 ил. товки перед осадкой для обеспечения равномерности нагрева,."

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления.

Поставленная цель достигается в спосо6е изготовления колец, преимущественно О профильных, при котором осуществляют О осадку нагретой заготовки, прошивку ее пу- (Л ансоном до получения глухого отверстия, О удаление перемычки пробивкой и прокатку ф, заготовки между оправкой и наружным валком по ее толщине и bio ее вь соте между конусными валками, в котором, согласно изобретению, заготовку нагревают неравномерно по высоте в пределах температурного диапазона деформации, а прошивку осуществляют со стороны менее нагретой торцовой поверхности и на глубину отверстия, равную 0,84...0,92 высоты заготовки после осадки.

1766564

На фиг, 1 представлен контур осаженной заготовки с менее нагретой верхней торцовой поверхностью; на фиг,2-заготовка после прошивки глухого отверстия; на фиг. 3 — начальная стадия прокатки и сечение профильного кольца, Способ осуществляют следующим образом, ИсхоДЙую заготовку помещают в печь и неравномерно нагревают так, чтобы 10 нижйяя и верхняя ее части имели. температуру, равную нижнему и верхнему пределу температурного диапазона деформации используемого металла. Затем заготовку 1 устанавливают на стол пресса и осаживают до 15 высоты Н, обусловливающей наиболее оптимальные размеры полуфабриката для последующей прошивки и прокатки, При этом менее нагретые участки деформируются в меньшей степени (фиг. 1, верхняя часть за- 20 готовки), и осажейная заготовка имеет разлйчные диаметры торцовых плоскостей 0>, Dz, а также максимальный диаметр "бочки"

Dmso, смещенный к более нагретой торцовой плоскости (фиг, 1, нижняя часть заготов- 25 ки). Осаженную заготовку 1 обращают к пуансону менее нагретой торцовой плоскостью и прошивают в ней глухое отверстие (фиг. 2), При этом вначале прошивки в верхней части заготовки образуется утяжина, 30 менее нагретый металл частично увлекается пуансоном вглубь заготовки, которая несколько уменьшается по высоте и уменьшает диаметр 01 менее нагретой верхней торцовой плоскости до величины 0 «0<, В 35 конце прошивки высота заготовки существенно увеличивается за счет выпучивания нижней торцовой плоскости, максимальным диаметром становится диаметр D z>Dz нижней торцовой плоскости, который фик- 40 сируется на расстоянии I от стола пресса, а результирующая высота заготовки 2 после прошивки превышает высоту осажденной заготовки 1, т. е, Н1>Н. При прошивке образуется"глухое отверстие глубиной S, равной 45

S=(0,84...0,92)Н. В этом случае происходит наибольшее выпучивание нижней торцовой плоскости заготовки, т, е, I=lmax=(0,16...0,20)H>, тогда как при менее глубоком глухом отверстии l=(0,08...0,15)Нъ 50

Далее, прошитую заготовку 2 перемещают на другую позицию, имеющую сквозное отверстие в столе пресса, размещают перемычкой 3 напротив этого отверстия и пробивкой удаляют перемычку 3. В резуль- 55 тате на операциях осадки, прошивки и пробивки образуется полый фасонированный полуфабрикат 4, имеющий наибольший объем металла в центральной части. определяемой диаметром 02, и наименьшую массу вблизи торцовых плоскостей, определяемых диаметрами 01

После деформирования на прессе полый полуфабрикат 4 вновь подогревают в печи и затем насаживают на оправку 5 раскатного стана до упора в подвижный стол 6, Оправку 5 со столом 6 и полуфабрикатом 4 сближают с наружным профилированным валком 7, одновременно с противоположной от валка 7 стороны к полуфабрикату 4 подводят конусные валки 8, после чего в диаметральной плоскости обжимают по высоте валками 8 и по толщине валком 7 и оправкой 5 полуфабрикат 4 до образования профильного кольца 9 (фиг. 3).

Неравномерный нагрев заготовки позволяет перераспределить объем металла в полом полуфабрикате 4, уменьшив его в зонах, близлежащих к менее нагретой торцовой плоскости, и увеличив s центральной части полуфабриката, т. е. приблизить его форму к конечной форме кольца 9. Необходимость прошивки заготовки 1 со стороны менее нагретой торцовой плоскости обусловливается также и пластичностью металла. Образование перемычки 3 со стороны менее нагретой части заготовки сопровождается растрескиванием металла торцовых зон, примыкающих к перемычке 3, Глубина отверстия S<0,84Н не способствует выпучиванию торцовой плоскости с диаметром 02 и не обеспечивает требуемое перераспределение металла от торцовых зон к центру, т. е. I=(0,08...0,15)H, что недостаточно. Кроме того, неоправданно возрастает объем удаляемой перемычки 3, Если

S>0,92 Н, то возрастает вероятность растрескивания металла в зонах, примыкающих к перемычке 3, кроме того, необходимы весьма высокие значения давления прошивки, т. е. пресс большей мощности и более стойкий штамповый материал для пуансонов, что экономически неоправданно.

Прокатка полого полуфабриката 4 с формой, максимально приближенной к форме профильного кольца, происходит за Goлее короткий срок и в один переход без опасения образования утяжин и зажимов в процессе формирования кольцевого выступа на кольце. Этим обеспечивается увеличение производительности способа, т. е, снижение его трудоемкости. Кроме того, неравномерный нагрев заготовки по высоте не требует выдержки ее в печи для выравнивания температуры по высоте, что сокращает время нагрева и также уменьшает трудоемкость способа.

Пример. Изделие — кольцо (см. фиг. 3) из титанового сплава ПТ вЂ” ЗВ высотой 295 мм, внутренним диаметром 1440 мм, внеш1766564 ним диаметром 1635 MM с кольцевым выступом пирамидальной формы (высота пирамиды 28 мм, размеры оснований: большего—

220 мм, меньшего — 140 мм). Эксперименты проводили в процессе изготовления опытной партии колец на кольцераскатном комплексе RAW 315/260=2000/400S по режимам работы оборудования, задаваемым от персональных 3ВМ. Заготовки размерами ф410 ° (1070...1083) мм укладывали на торец в кольцевую печь с подвижным подом и верхним отоплением газовыми горелками. Температура нагрева — 1000 C.

Неравномерность температуры заготовок по высоте обеспечивали изменением времени их нагрева (верх заготовки нагревался быстрее). Нагретые заготовки манипулятором устанавливали на стол гидропресса усилием 40 МН, центровали центрирующим устройством, осаживали, затем прошивали пуансоном глухое отверстие диаметром 250 мм. Далее, заготовку приподнимали центрирующим устройством, передвигали под ней стол пресса, устанавливали заготовку на другую позицию, располагая перемычку над отверстием в столе пресса, после чего удаляли перемычку пробивочным пуансоном. Затем полый полуфабрикат манипулятором укладывали в печь с температурой

920 С, подогревали в течение 40...120 минут, извлекали из печи, насаживали на оправку диаметром 240 мм раскатного стана, сближали оправку с наружным профилированным валком, с противоположной от него стороны подводили к полуфабрикату конусные валки и прокатывали последний по высоте и толщине до размеров профильного кольца. По исходным размерам полуфабриката 3ВМ стана автономно выбирала наименьшую во времени технологию прокатки.

При экспериментах регулировали температуру нагрева частей заготовки, координаты торцовых плоскостей заготовки на прессе, глубину прошивки глухого отверстия, высоту осаженной заготовки, Результаты экспериментов представлены в таблице (опыты

1 — 10), из которой видно, что способ — прототип (опыт 1) обусловливает наибольшее оперативное время прокатки, захолаживание заготовки ниже температурного диапазона деформации (опыт 5) приводит к разрушению заготовки при осадке, слишком глубокое отверстие при прошивке, а также расположение менее нагретой торцовой плоскости заготовки на столе пресса приво5 дят к разрушению заготовки при прошивке.

Снижение времени прокатки в 1,4...1,6 раза достигается в опытах 4, 7 — 9, осуществленных в полном соответствии с формулой изобретения. Следует учесть, что нагрев

10 заготовок свыше 1000 С не применялся, так как он не обеспечивал требуемые мехсвойства в сплаве.

Изделие — кольцо из стали 40Х с центральным кольцевым выступом по внешнему

15 диаметру высотой 30 мм и длиной основания 50 мм. Размеры кольца — gf 800хф686к х100 мм. Заготовки ф 200 (547...550) мм нагревали до 1200 С, осаживали до 132 мм по высоте, прошивали глухое отверстие глуби20 ной 100(прототип) и 115 мм($/Н=0,87), удаляли перемычку и без подогрева прокатывали на стане за оперативное время

28 с. Когда заготовку согласно формуле изобретения нагрели.с одной торцовой плоско25 сти до 1200 С, с другой до 1040 С, установили перед прошивкой менее нагретой торцовой плоскостью напротив пуансона, то получили полый полуфабрикат, который прокатали в кольцо за 18 с.

30 При неравномерном нагреве заготовки из титанового сплава ПТ-3В находились в печи на 0,5 ч, а заготовки из стали 40Х вЂ” на

0,8 ч меньше, чем при равномерном нагреве.

35 Формула изобретения

Способ изготовления колец, преимущественно профильных, при котором осуществляют осадку нагретой заготовки, прошивку ее пуансоном до получения глухого отвер40 стия, удаление перемычки пробивной и прокатку заготовки между оправкой и наружным валком по ее толщине и высоте между конусными валками, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью снижения трудоемко45 сти изготовления, заготовку нагревают неравномерно по высоте в пределах температурного диапазона деформации. а прошивку осуществляют со стороны менее нагретой торцовой поверхности и на глуби50 ну отверстия, равную 0,84-0,92 высоты заготовки после осадки, 1766564

Э, Х

Cf. с) о с х

Ф .а с а Ф с

X б? с) X

? >, х а б) Об

X а с сХ

О. с

Ф

? б) а л а с

3 о

l>

М

Х а а

lA а !

1

I

I

l 3

СО

О. с) о о сч

CV Ю

O I O

o o.О а чб сО

Ю О 3

Х

Э с о

1! 4

I! X х

I Ф

I X

З о а

I C

I Ф

1 С

I С с

1 X х

I 03 о

I 3 о

1 L

1 l0

1 С ) 1

1 З а

1 Ф

1 X

1 30

1 О

1 1

3 I

I I

1 I

t ì 1

1 I

).— 3

3 3

1 3 ! ОЭ

I С) I

I I — -4

1 I

1 1

1» 1 ! а I

I 1

1 1

1 I

l «c3 I ! а

1 1

1 I

I 1

1 1

1 О) I

1 I

1 1 ! 1

) I

1 3

I Х

1 I

1 3 о в м а I

Я

? с

Ф

)о о

X о о

34 «) ч0 о а

c)O n .О О I л о

3 а сО о с о

)Й с с)

З

3).0 с л а л

ОЪ С0

О0 1 CO о

« «l

CO CO о се

СО Л

СО 00 а о о сч бъ м а о м Р м сч о о

О

СЧ С) О О0

CO O

1 1

1 Ю

I ..V о

1 Ф . I I о

2 ! СО

l0

>? Х

О Ф

? о

Ф О

L а а а IA а а lA О сО О О О 1О 1О м м м м 1 м м м о о о о о о о о о о о о а о

О) о о о о о о о а

CO о о о о о о о о о

1

I сч м

1 ф C

lA Ч) N CO

I 1

1 1

I 1

I 1

1 I

I 3 ! 3 ! 1

I 1

3 1

I 1

I 1

I 1

1 б

l I

1 t I

1 Ф 1

I l I ! .б 1

1 C; ° л 3

С) 3

1 Ф I

1 О- 1 ! I

I I

1 I х 3

v э 1! СОV 1.

I CX I

I 1

1 СС X 1

X x !

Э t. 1 а е I

1 C) Y 1

1 3

1 3

3 1

1 1

I О) I

1 I

I 1

3- — —

X ! f0 Y 1 3

I X Ф 1 I

I О 3)

Е - l X ао

1 Х L 3 3

I 0 Ф 3!

3 30 С) I 1 а ы

ecCc Х!

etc I а!

X Cl б)

3 Э а 1 Ф 1

3 t L 1 а а о IA а м

C4 O -Т СО фЪ CO СО CÎ о î о о сч л а а

31 м

I О О 1О

СЧ М 00 О о о

3 .О ? с0

О о О О- О а о IA а а

CO CO ОО ОО CO.I

Э I

Y !

Ф 3

В 1

Я 3 с !

X а с

Э 1

X 1

I 1

1 а

30 1

rtl 1

О 1

3 б

1!

1 а м 1 1

I

СО I

О I 3

I

1 б 1

Gt О1 I

1 о о

1

) I

СЧ 3

3

CO I

СЧ 1

I ! б

1 м

О ! О 1 I

I

-О 3

ОЪ t I

1 о о

С 3 М б

М М I

I

О. !

01 1 м 1 1

1

1 о о

lA 3A 1

М М I

1

1 о о о о

О О 3

1!!

I о о а а

ОО ОЭ 1

3

1766564

Я г

Составител ь А.Ан ищен ко 1

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Пекарь

Редактор

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

Заказ 3502 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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