Способ получения отверстий

 

Использование: при обработке листового материала. Сущность изобретения: в заrofOBKe 1 получают предварительно ступенчатое отверстие, в его большую ступень устанавливают стержень 4. Опирают заготовку 1 и стержень 4 с одной стороны. С другой стороны пуансоном 5 формируют цилиндрическое углубление с упрочненным слоем б донной части и с диаметром требуемого отверстия, удаляют стержень 4, перемещают упрочненный слой с выбираемой по определенной зависимости скоростью . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВЕДОМСТВО СССР

ВОЕСИ®НЦ ", " Н - TEX859)

-""Б "ИОТЕЦд f7P

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922262/27 (22) 26.03,91 (46) 30.12.92. Бюл, М 48 (71) Самарский авиационйый институт им. акад. С,П.Королева (72) С.И.Козий, А,Ю;Иголкин и Т.Б.Козий (56) Авторское свидетельство СССР

М 1269889, кл. В 21 Р 28/26, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ (57) Использование: при обработке листового материала. Сущность изобретения; в эа„„« Ы„„1784361 А1 (я)з В 21 0 28/26, 35/00, В 21 J 5/06

2 готовке 1 получают предварительно ступенчатое отверстие,"в eto большую ступень устанавливают стержень 4. Опирают заго-. товку 1 и стержень 4 с одной стороны. С другой стороны пуайсоном 5 формируют цилиндрическое углубление с упрочненнйм слоем е донной части и с диаметром требуемого отверстия; удаляют стержень

4, перемещают упрочйенный слой с выбираемой по определенной зависимости скоpocTblo. 3 ил.

1784361 н ых работ," что существенно увеличивает трудоемкость технологического процесса; 20 — наблюдается износ инструмента, а на.: -, личие стружки ухудшает культуру производства.

Известен также способ пробивки отверстий, при котором в заготовке образуют предварительное отверстие, далее в него устанавливают цилиндрический стержень с длиной1, меньшей толщины заготовки, фиксируют заготовку прижимом и, воздействуя

30 на обрабатываемый материал на площади охватываемой диаметром чистового отверстия, формируют упрочненный слой, затем, удалив цилиндрический стержень из заготовки,.образуют чистовое- отверстие путем высокоскоростного сдвига упрочненного слоя относительно. заготовки.

Известный способ имеет тот недостаток, что для. рада малопластичных материалов процесс выполнения чистового

40 отверстия характеризуется образованием

"скалывающих трещин; распространяющих ся от режущих кромок матрицы в направлении заготовки..

Целью изобретения является повыше45 ние качества повышения качества с отверстиями путем обеспечения устойчивости процесса образования чистового отверстия для материалов с малым запасом пластичности и формирования мелкодисперсной структуры по периметру чистового отвер- 50 стия.

Это достигается тем, что в способе пробивни отверстий, при котором в заготовке получают предварительное отверстие диа-, . .метром do, устанавливают в него безэаэор- 55 но цилиндрический стержень с длиной 1, меньшей толщины Н заготовки, формируют упрочненный слой путем осевого пластическогоо сжатия о бра баты ваемо го материала на части толщины Н-1 заготовки, удаляют

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где требуется образование высококачественных отверстий, а том числе под механи- 5 ческие точечные соединения.

Известен способ образования высококачестветйных отверстйй, заключающийся в получении предварительного отверстия с последующими операциями по его доводке "10 до требуемых кондиций, включая и операциа дорйования. . Известный способ имеет главные йедо, стат ки: - существуют раздельйые этапы как об- 15 разования отверстия, так и этапа формирования чистовой поверхности его стенок; — требуется проведение больших ручстержень и в последствии образуют чистовое отверстие диаметром 0 посредством высокоскоростйого сдвига упрочненного слоя относительно толщины заготовкй, в заготовке на части ее толщины, равной вийе установленного Стержня 1, выполняют отверстие диаметром d, величина которого определяется из соотношения 0,7 0 d Й 0,9

D, а высокоскоростной сдвиг осуществляют со средней скоростью не ниже V, рассчитываемой rio ôîðìóëå

Т2„._#_ ë2

v- — "" где T > — температура плавления;, А в теплопроводность; у- температуропроводность обрабаты-. ваемого материала;

К- о.5<,2 оЬ;2 — предел текучести обрабатываемого материала; д- толщина упрочненного слоя.

На фиг. 1 показано исходное положение штамповой оснастки перед образованием" . упрочненного слоя; на фиг. 2 — стадия окончания процесса образования упрочненного слоя; на фиг, 3 — стадия пробивки чистового отверстия.

В толстолйстовой металлической заготовке 1 толщиной Н выполняют ступенчатое отверстие с диаметром отверстия бо, диаметром ступени — d. Отверстия диаметрами

do u d концентрические; причем величина d выбирается из условия 0,7 0 d 0,9 0

Если d< 0,7 О, то возможно образование "пробки" IlpN.ïðîáèâêå чистового отвер- стия; если d> О;9 D, то возможно образование дефектов, не залечиваемых в процессе пробивки чистового отверстия.

Заготовку 1 размещают на матрице 2 и фиксируют прижимом 3 с усилйем Рпрф>х. В полость диаметром d беэзазорно устанавливают ступенчатый стержень 4. В прижиме

3, имеющем отверстие диаметром D, разме-: щают пуансой 5 (фиг. 1);

Реализация предлагаемого технического решения осуществляется следующим образом.

При вбэдействии импульсного усилия

Рт на пуансон 5 имеет место осевое пластическое сжатие обрабатываемого материала на части толщины заготовки 1, равной (Н-l).

В силу замкнутости объема и возможности истечения обрабатываемого материала только в направлении оси.отверстия диаметром do. на заключительном этапе заполнения свободного объема имеет место образование поверхности максимальных сдвигов, представляющей собой поверхность усеченного конуса с основаниями D u

1784361

d (фиг. 2) и углом наклона а образующей скольку, во — первых, не образуется "пробка" конуса к горизонтали. Пластическое сжатие из отделяемого материала, а, во-вторых, . материала заготовки 1 предопределяет по- осуществляется значительный разогрев обявление радиальных давлений P. Рабаты ваемого материала, Последнее поДалееступенчатыйстержень4удаляют 5 вышает пластические его свойства; и, взаимодействуя усилием Р на пуансон 5,,Интенсивному разогреву способствует отосуществляют его высокоскоростное пере- носительно малая толщина отделяемого мамещение относительно режущих кромок териала. Предлагаемый способ прошел . матрицы 2(фиг, 3). опытно-промышленную проверку при про При этом главным технологическим па- 10 бивке отверстий диаметром 4,0 мм в загораметром является средняя скорость де- товке из сплава В95АТ толщиной 6,0 мм. формирования не ниже V, величина которой .. Ступенчатое отверстие в заготовке имеопределяется из условий:: ло следующие геометрические размеры. ди-Я„.. . 2 .. аметр do - 2,5; диаметр d - 3,6 мм; длина

ы

15 ступени I-4,0 мм. " Ж ., Для реализации йредполагаембго споОбразование чистовчго отверстия со- . соба пробивки отверстйй изготавливалась и РовождаетсЯ заполнением свободного оснастка по 7-му квалитету точности из стэ.объемаполостидиаметромо, ПРиэтомиме- ли У8А с твердостью НРС = 56 ... 58 ед..ет место сдвиг обРабатываемого матеРиала 20 после закалки относительно УПРочненной конической по- Нагружение осуществлялось ударниверхности, что при наличии радиального:, ком; приводимым в движение от магнитнодавления P приводиткинтенсивномутепло- : импульсной установкй МИу-10 Средняя выделению. ПРичем максимальнаЯ темпе- скорость деформирования V рассчитываратура будет наблюдаться в точках А и В, По 25 лась по приведенной формуле. мере разделения заготовки 1 имеет место ее Исходные данные: для заготовки сплава разгрузка и создайие радиальных давлений В95 158 8 Вт/y град. g= 0,86 104

P* на поверхности пуансона 5(фиг, 3). Кон- K=:2158 ЯПэ. Дж 10зм Тпл =700 С. тактирование расплавленного материала . заготовки 1 с боковой поверхностью пуан- 30 сона 5 обусловливает высокую скорость охлаждения. В результате:этого охлаждения 2 - (град) . г. Вт на стенках отверстия- формируется мелко; 700 3,14 158,8 г м град дисперсная структура, отличающаяся ано- 10 з 215,82 0,86 10 4 н2 м мальными прочностными и другими 35 ; .. „,ч с хаРактеРисти"ами ..: .. 2

Таким образом; исходя из вышеописанного процесса определяется нижняя грани- 49 3.14.25.2 г с 1 9 7м

2 ца,скорости деформирования V. 400,5 н2 с

Следовательно, если будет иметь неравен- 40 с

Т2пл л Л стао типа Ч > "" . то при получении о К2 у: .. Принимая зависимость "скорость девысококачественных отверстий из-за нали- формирования — перемещение" прямо прочия в системе избыточной энергии будет . порциональной, найдем исходное отмечаться силовая перегрузка технологи- 45 значение скорости деформирования V ; ческой оснастки. Причем, чем больше эта избыточная энергия; тем большей является Ч Vo + О. V перегрузка технологической оснастки, Ес- 2 ли же будет иметь место нврвввнство типа

Т2„.л,л2 . Тогда для нашего случая скорость деЧ < "", то фактически неЬозможен, формирования находится, как, Vp 29,7м/с 20м/с факт расплавления обрабатываемого мате- По экспериментальной зависимости Чриала с вытекающими отсюда последствия- Ч (W) определяли уровень энергии разряда ми. 55 W установки МИУ-10, который равнялся 3,0

Следует подчеркнуть, что процесс o0pa . кдж. Оценка качества пробитых отверстий зованиЯ чистового отверстиЯ с одновремен- показала, что на протяжении всей толщины ным Формированием его поверхности H заготовки на стенках чистового отверстия осУществлЯетсЯ Устойчиво на пРотЯжении, отсутствуют какие-либодефекты, всей силовой толщины Н заготовки 1, по1784361

Наличие мелкодисперсной структуры подтверждено с помощью электронограмм, Испытание образцов с пробитыми отверстиями выявило, что наличие на стенках отверстий мелкодисперсной структуры позволяет: повысить в 1,5 раза вибропрочности характеристики; повысить коррозионностойкость на 15, суток и т. д, Предполагаемый способ пробивки по сравнению с прототипом эффективен, поскольку: обеспечивает устойчивость процесса разделения, что устраняет возможность образования каких-либо дефектов и гарантирует повышенное качество изделий с отверстиями; возможна обработка малопластичных и труднодеформируемых материалов; обладает высокой производительностью, т. к; одновременно с образованием чистового отверстия формируется мелкодисперсная структура по его периметру.

Формула изобретения

Способ получения отверстий, преимущественно в толстолистовом материале, при котором получают в материале предварительное отверстие, устанавливают в него на части его высоты стержень с диаметром равным диаметру этой части, опирают материал и стержень со стороны установки стержня, с другой стороны формируют цилиндрическое углубление с упрочненным слоем в донной части и с диаметром, равным диаметру требуемого отверстия, путем приложения осевых усилий и пластического деформирования кольцевого участка материала. расположенного между плоскостью материала и торцем стержня, удаляют стержень и получаюттребуемое отверстие путем перемещения упрочненного слоя в осевом

5 направлении на оставшейся части толщины материала, о т л и ча ю щи и с я.тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий за счет повышения устойчивости процесса получения отверстий при

10 обработке-материалов с малым запасом пластичности и формирования мелкодисперсной структуры в прилежащей к поверхности отверстия зоне материала, предварительное отверстие выполняют сту15 пенчатым с длиной большей ступени, части равной части высоты, на которой устанавливают стержень, и с диаметром, определяемым из соотношения 0,7 0 g d < <0,9 О, где d— диаметр большой ступени предварительно20 го отверстия, 0- диаметр требуемого отверстия, а перемещение упрочненного слоя производят со скоростью, не ниже скорости определяемой из соотношения

25 -Я,.„.д д. 2 „ где V — скорость перемещения упрочненного слоя;

30 Тдд температура плавления материала;

А- теплопроводность материала; л - 3,14; у- температуропроводность материала

35 К -0,5 ОЬ.2, oo,2 — - предел текучести материала; д — толщина упрочненного слоя.

1784361

Составитель А.Иголкин

Техред М,Моргентал: Корректор С;Пекарь

Редактор .—

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

Заказ 4334 : Тираж . .. Подписное

ЙНИИПИ Государственного комитета rto изобретениям и открытиям при ГКЙТСССР

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