Способ изготовления полых деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 J 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ аае в

ЯЯ z

К ПАТЕНТУ (21) 5016226/27 (22) 13.12,91 (46) 23.05.93, Бюл. hh 19 (71) Ступинский металлургический комбинат (72) Е.B.Íèêîíîâ, А.П.Горячев, Л.М.Кофман, А.Ф.Куликов, Ю.Ф.Волков и Г.В.Ковалев (73) Ступинский металлургический комбинат (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1215795, кл. В 21 D 22/00, 1986.

Е.И.Бельский и Р.И.Томилин. Повышение стойкости штампов при объемной штамповки. Минск, 1962. с. 143. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления полых деталей, например, литейных поддонов горячим деформированием.

Технический результат. создаваемый изобретением, выражается s снижении расхода металла на изготовление детали создании ориентированной структуры в рабочем слое фигуры.

Согласно изобретению s способе изготовления полых деталей, например литейных поддонов для полунепрерывной разливки, включающем предварительное горячее деформирование исходной заготовки и последующее горячее выдавливание рабочей полости . в качестве исходной заготовки используют непрерывный слиток из . термически неупрочняемого сплава, предварительное горячее деформирование осуществляют прессованием с коэффициентом вытяжки 28 — 4,5, а горячее выдавливание

„„ЯЦ„„1817729 АЗ (57) Сущность изобретения: способ изготовления полых деталей осуществляют следующим образом: выбирают, например, круглую непрерывно литую заготовку из термически неупрочняемого сплава, Вес этой заготовки должен быть приблизительно на 10 — 12;(, больше веса будущих заготовок поддонов.

Заготовки подвергают обточке для удаления поверхностных дефектов. Затем обточенную заготовку прессуют в горячую с коэффициентом вытяжки 2,8-4,5. Полученный пруток разрезают на заготовки, вес которых соответствует весу поддона, и производят горячее выдавливание рабочей полости со степенью деформации 35-60 . 1 табл, рабочей полости проводят со степенью деформации 35-60 .

Использование непрерывнолитого слитка в качестве исходной заготовки объясняется необходимостью повышения качества металла для поддонов, поскольку такая заготовка имеет мелкозернистую плотную структуру с механическими свойствами, пре-" вышающими свойства заготовок, получаемых фасонным литьем. Кроме того в заготовках из непрерывнолитых слитков нет пор, которые могут служить источником разгарных трещин при заливке на поддон жидкого металла с температурой близкой к температуре плавления материала поддона, а наличие текстуройки накладывает отпечаток на .все последующие эксплуатационные свойства поддонов, а именно способствует сохранению текстуры деформации при прессовании и выдавливании в рабочем слое полости поддона непосредственно соприкасающийся с

1817729 жидким металлом при заливке на поддон.

Таким образом повышается качество металла, а значит повышается термическая стойкость поддонов.

Необходимость использования для изготовления поддонов термически неупрочняемого сплава объясняется тем, что для сохранения свойств металла поддона при быстром нагреве в процессе заливки и охлаждении необходимо исключить возможность закалки и отжига. Постоянство свойств исключает образование разгарных трещин от резкой смены температур и увеличивает термостойкость поддонов. Кроме того использование термически неупрочняемого сплава также значительно удешевляет процесс изготовления поддонов, так как исключаются дополнительные затраты на термообработку (отжиг) заготовок поддонов после горячего прессования и горячего вы- 20 давливания.

Однако полунепрерывное литье слитков не исключает образование поверхностных дефектов, поэтому для их устранения производят механическую. обработку повер- 25 хности слитков. Дальнейшее. уплотнение структуры слитков осуществляют горячим прессованием с коэффициентом вытяжки

2,8 — 4,5. Регламентация данного параметра необходима для создания дополнительной 30 текстуры в поверхностных слоях прессованной заготовки, так как при предварительной . обточке эта. текстура была нарушена. При вытяжке в процессе горячего прессования меньше 2,8 не образуется достаточно тек- 35 стурированного поверхностного слоя, что уменьшает термическую стойкость поддона. Если вытяжка больше 4,5, то возрастает опасность появления поверхностных трещин. в результате увеличения деформации 40 поверхностного слоя, что снижает термическую стойкость поддонов.

Коэффициент вытяжки при горячем прессовании выбран экспериментально.

Полученные в ходе экспериментов ре- 45 зультаты приведены в таблице, Формирование рабочей полости поддона осуществляют горячим выдавливанием без обработки горячепрессованной заготовки, поэтому исключается образование отходов металла. В процессе горячего выдавливания происходит изменение направления волокон, которое повторяет контур рабочей полости, но при этом сохраняются литая текстура и текстура прессовой дефор- 55 мации. Таким образом достигается повышение стойкости рабочей поверхности поддона. Однако слишком большая степень деформации при выдавливании может привести к образованию увеличенного слоя или трещин, в результате чего потребуется механическая обработка поверхности поддона, которая вызовет снижение термической стойкости, При проведении экспериментов была установлена максимальная степень деформации при горячем выдавливании, которая составила 60 . При незначительной степени деформаций, проработке рабочей полости поддона будет достаточной, что также снижает термическую стойкость, Полученная при эксперименте минимальная величина деформации составила 35 . Результаты экспериментов сведены в таблице, Применение операции горячего выдавливания позволяет полностью избежать потерь металла при выполнении полости поддона. Коэффициент использования металла в этом случае равен единице. В то же время горячее предварительное деформирование завоювок методом прессования дает наименьше потери металла по сравнению с всесторонней ковкой. Это объясняется тем, что всесторонней ковке подвергаются фасоннолитые заготовки, а прессованию — непрерывнолитые. Количество отходов при горячей деформации фассонно-литых заготовок значительно больше, чем у непрерывно-литых.

Пресс-остаток при горячем прессовании непрерывнолитой заготовки . не превышает

10, фасонно-литая заготовка под ковку имеет не менее 30 отходов за счет обрезки литниковой и прибыльной частей, Таким образом количество отходов, образующееся при получении поддонов предлагаемым способом, приблизительно в 3 раза меньше, нем известным. учитывая увеличение термической стойкости поддонов и снижение количества отходов при их изготовлении, расход металла на изготовление поддонов предлагаемым способом значительно сокращается.

Способ осуществляют следующим образом.

Для изготовления поддона выбирают например круглую непрерывнолитую заготовку из термически неупрочняемого сплава. Вес этой заготовки должен быть приблизительно на 10-12 веса будущих заготовок для готовых поддонов. Затем заготовку подвергают обточке для удаления поверхностных дефектов (RNKBoTQB). Обточенную заготовку прессуют вгорячую на пруток с коэффициентом вытяжки 2,8 — 4,5. Из прутка вырезают заготовки точно соответствующие по весу будущему поддону, Прессованные заготовки подвергают горячему выдавливанию рабочей полости со степенью деформации 35 — 60 /, Пример, Изготавливались и испытывались поддоны с корытообразным углублением рабочей поверхности. предназначенные 1817729

Формула изобретения

Характеристикакз ребочей поверхности

Кол-во заливов нз поддон до первой трещины

Вид тер мообработки

Предварительная деформация

Степень окончательной део ма ни вы заливанием

Способ изготовления

Вид заготовки. материал

2О

25 35

50 вытяжка степень деформации. уг вид

ФрезеPOBQHная рабочая сила

Закалка

Известный способ

Фасоннолнтая. сталь 5 х HM (термически упрочняема я)

Непрерывнолитая. сплав Д1 (термически упроч.)

Непрерывнолитая. сплав АМ(2 (термич. не упр.)

Непрерывнолитая. сплав АМ26 (слабо термич. упрчняемый)

Непрерывнолитая. сплав АМГ2 (термич неупрочняемый) всесторонняя ковка

Закалка

Без т.о.

Беэ т.о.

28

>500

>600

>500

2.0

2,8

4.0

4.5

5.0

2.0

4,0

5.0 без т.о

Предлагаемый п рессование

Литая структура без т.о.

+ без т.о.

Трещинывис ходном состоянии

Непрерывнолитая. сплав Д1(терм.) Примечание. +- позиции прошедшие:-экспериментальную проверку; - в качестве базового объекта взята позиция 2 известного способа;

-всесторонняя ковка алюминиевых сплзвое за 1 нагрев не менее 20У для полунепрерывного литья плоских алюминиевых слитков сечения 220х1680 мм и

270 х 1270 мм, Поддоны изготавливались из термически упрочняемой штампованной стали 5 х HM и алюминиевых термически упрочняемых сплавов Д1, АМГ6 и термически неупрочняемого сплава АМГ2, Исходные заготовки вырезались из фасонно-литых кованых слитков стали 5хНМ и непрерывнолитых слитков алюминиевых сплавов. Заготовки из стали 5хНМ подвергались фрезерованию рабочей фигуры и закаливались, Остальные заготовки получали рабочую полость фигуры горячим выдавливанием и без предварительного прессования. Горячее прессование проводилось на горизонтальном прессе усилием 9 тыс. тн из круглых непрерывнолитых слитков диаметром 505 мм после поверхностной обточки на диаметр 480 мм.

Степень деформации (вытяжки) регулировапаса диаметром прутка, Коэффициент вытяжки изменялся в пределах 2.5; 2,8; 4,0;

4,5; 5,0. Горячее выдавливание осуществлялось на вертикальном прессе усилием 10 тыс. т со степенями деформации 2,5 3,5; 50;

60 и 70%. . Оценка термической стойкости поддонов производится по качествам заливов жидкого металла на поддон до появления первой трещины.

Результаты испытаний и р(лведе н ы в таблице.

Как следует из данных таблицы, наилуч5 шие результаты получены при изготовлении поддонов предполагаемым способом, а именно с использованием непрерывнолитых заготовок из термически неупрочняемого сплава с предварительным горячим прессо10 ванием, коэффициентом вытяжки 2,8 — 4,5 и окончательным горячим выдавливанием фигуры в поддоне со степенью деформации 3560%. Термическая стойкость таких поддонов на порядок выше чем в известном способе.

Способ изготовления полых деталей, например литейных поддонов для полунеп20 рерывной разливки, включающий предварительное горячее деформирование исходной заготовки и последующее горячее выдавливание рабочей полости, о т л и ч а юшийся тем, что. в качестве исходной зэго25 товки используют непрерывно-литой слиток из термически неупрочняемого сплава, предварительное горячее деформирование осуществляют прессованием с коэффициентом вытяжки 2,8 — 4,5, а горячее выдавливание ра30 бочей полости проводят со степенью дефор. мации 35 — 60%.