Способ разупрочнения листовой заготовки перед штамповкой и устройство для его осуществления
С с
ГО
В О
МЙ009
ПА1тнщ - Т 3 СОВЕТСКИХ
ИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК
ДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
МСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
150175/27
711.86
0.12.93 Бюл. Na 48 — 47 куйбышевский авиационный институт ад.С.П.Королева орин В.П.; Сойфер ВА.; Мордасов ВИ; Мурзин апов В.В.
ОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ЛИСТОВОЙ
ТОВКИ ПЕРЕД ШТАМПОВКОЙ И УСТСТВО ДЙЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к обработке металлов нием и может применяться лри изготовлении чатых деталей вытяжкой. Цепь изобретения кращение расхода материалов при вытяжке чатых изделий из прямоугольной заготовки с ленными углами, повышение точности, сние его стоимости и стоимости вспомогательноорудования, сокращение энергозатрат, увелипроизводительности и снижение затрат на повую оснастку. При отжиге листовой металой термически упрочненной или накпепанной овки с помощью местного нагрева непрерыв(21 4 (22 1 (46 3 (71 К им. к (72 LLI
С.П П (54 Сп
3А
Р0 (5 дав е кор б — С кор б за же го о че шта пиче заго (В) (11) 1839119 А1 (51) 5 В21Р22 ОО В 21037 16
ОО2В 5 10 ным излучением лазера световое пятно перемещают по замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонами заданной длины, в углах соединенны— ми дугами радиуса, проведенного из центров угловых закруглений. Степень разупрочнения металла и ширина зоны разупрочнения определяются из математических выражений. Устройство дпя прове— дения локального отжига содержит технологический лазер, фокусатор (Ф). Предметом воздействия является заготовка. Ф установлен под углом 45 к фокусируемому лучу. Рельеф зон определяют из математических выражений. Заготовка установлена перпендикулярно к направлению оси падающего светового потока на расстоянии от Ф. При отжиге световой отрезок движется по заготовке вдоль определенной траектории. Изменение степени разуп— рочнения металла и ширины зоны разупрочнения для различных участков достигается поворотом Ф на 180 относительно своего центра. Штамповка коробчатой детали проводится в инструментальном штампе пуансоном в вытяжную матрицу. 2 с и 3 з.п.ф — лы, 5 ил.
1839119
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может применяться при изготовлении коробчатых детэлей вытяжкой.
Целью изобретения является сокращение расхода материалов.- снижение трудоемкости процесса, повышение точности, снижение стоимости вспомогательного оборудования, сокращение энергозатрат, увеличение производительности и снижение затрат на штамповую оснастку.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2- коробчатая деталь, вид сверху; на фиг. 3 — конфигурация исходной заготовки для низких коробок с малыми радиусами закруглений; на фиг. 4— конфигурация исходной заготовки для невысоких коробок с относительно большими радиусами угловых закруглений; на фиг, 5— конфигурация исходной заготовки для высоких коробок с большими радиусами закруглений.
Способ разупрочнения листовой заготовки реализуется в устройстве для проведения локального отжига листовых заготовок.
Устройство содержит технологический лазер 1, фокусатор 2, предметом воздействия является заготовка 3. Фокусатор 2 установлен в положение, характеризуемое углом 45 между нормалью к его поверхности, проходящей через проекцию оси фокусируемого луча на фокусатор 2 и направлением
Способ реализуют следующим образом, Световой поток движется по заготовке 3 по траектории 4. При этом зона 5 разупрочнения в угловом секторе заготовки 3 получается при неподвижном фокусаторе 2 путем проектирования светового отрезка перпендикулярно траектории его перемещения. Зона 6 разупрочнения на прямолинейном участке заготовки 3 получается при неподвижном, но повернутом на 180 относительно своего центра фокусатора 2, проектированием светового отрезка перпендикулярно траектории его перемещения. Переходная зона 7 разупрочнения образуется в момент поворота фокусатора 2. Световое пятно перемещают по замкнутой траектории 4 в виде прямоугольника со сторонами определенной длины, в углах соединенными дугами 120-135, радиусом, проведенным иэ центров угловых закруглений. При этом, в процессе нагрева до температуры рокристаллизации металл заготовки 3 раэупрочняют до величины (0,4-0,6) 5 где оог — предел текучести металла в зоне отжига; ab — предел прочности заготовки перед отжи Гом, а ширину зоны 5 разупрочнения угловых и 10 зоны 6 прямолинейных участков формируют согласно зависимостям: С„- 2(Ry - R.), 15 Ca - Cb - 1,57 (rg - 0,5S} При отжиге заготовок, предназначеннь х для вытяжки низких коробок с малыми угловыми закруглениями, у которых: 20 световое пятно перемещают по замкнутой 25 траектории в виде прямоугольника со сторонами Ap Ay + 2гу - 0,43 lg - 0,78 $, 30 Вр By+ 2ly - 0 43 tg - 0.78 S, в углах соединенными дугами радиусом Во - 0,25 (2Ry + 8о - By), 35 проведенным иэ центров угловых закруглений заготовки, При отжиге заготовок, предназначенных для вытяжки коробок с относительно большими радиусами угловых 40 закруглений, у которых 0,22 < — — < 0,4, 8 — Н 45 световое пятно перемещают по аналогичной замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонами Ap = Ау + 2гу + 2,71 гц - 2,35S, 50 Bp = By + 2гу + 2,71гц - 2,35S, в углах соединенными дугами радиусом Ro 0,25 (2Ry + Bo = By - 1,57гд + 0,78S). При отжиге заготовок, предназначенный для вытяжки высоких коробок с большими радиусами закруглений, у которых 1839119 Ao3Ro- By Ау, об ра азованного двумя полуокружностями иуса . 10 в ч ле н ку и от ж ра и пр сов к рав уст н уг пр о фо с стя ; Ео1 U -2R U, Ч) гг 2 при + <р л, (U, VJ гд 20,4, световое пятно перемещают по замкнутой траектории в форме овала дл HOA Rp - 0,71By - 0,30Ry - 0,5гу+ 0,22гд+ 0,78$ умя параллельными сторонами. S устройстве фокусатор 2 использован естве поворотного зеркала, установого под углом 45 относительно оси форуемого луча, и выполнен в виде ающей зоной пластины с заданным ределением рельефа поверхности и бразующий лазерное излучение с гаусим распределением энергии в отрезок омерной интенсивности; Фокусатор 2 овлен с воэможностью поворота на ж вокруг нормали к его поверхности, дящей через его центр, а.рельеф зон атора 2 выполнен согласно зависимоЖ X " 4и Су при — —
QU, аправленной в начальный момент противоположно проекции падающего луча и началом в центре элемента, расположенного в области 0 + Ч < 16R; r- радиус фокусируемого пучка гауссов5 ского распределения энергии излучения, в котором интенсивность на расстоянии r уменьшается по сравнению с центром в раз(r > R); R — общий радиус фокусируемого пучка; f — фокусное расстояние элемента; 4>i — максимальная для i-й зоны длина отрезка, в который фокусируется излучение; p — угол, отсчитываемой от оси 00 по поверхности зеркала, измеренный в радиа15 нах и находящийся в интервале к.5 20 при этом фокусатор установлен так, что радиус — вектор проекции оси фокусируемого пучка направлен в начальный момент по оси 0U и равен 2R. Штамповка коробчатой детали проао25 дится в инструментальном штампе пуансоном в вытяжную матрицу (на чертежах не показано). Объектом воздействия является листовая заготовка из термически упрочняемого или нагартованного металлического 30 сплава прямоугольной формы, имеющей угловые закругления (фиг. 4, 5), или овальная (фиг. 6), в виде геометрической развертки элементов коробки на плоскость. При этом ширина Вэ и длина Аз, а также радиус угло35 вых закруглений Ry определяется конкретными . величинами по известным соотношениям. Уменьшение отражательной способности металла достигается нанесением тонкой 40 пленки в виде твердого водоэмульсионного покрытйя с наполнителем (сажа газовая 3040, каолин 2G ). Наличие отожженных зон 5, 6, 7 изменяет распределение напряжений, уменьшая 45 их величину в опасных участках очага деформаций, предотвращая разрушение заготовки 3. Так, наибольшее значение растягивающих радиальных напряжений наблюдается в области углового закругле50 ния коробчатой детали. Этим участкам характерно наибольшее утонение стенки детали. В предложенном способе участки донных угловых закруглений являются наиболее упрочненными и способны выдержи55 вать повышенные нагрузки. Поэтому при штамповке заготовок, обработанных лазерным излучением, эа один переход можно получить более глубокую деталь. В основном пластическая деформация распространяется на отожженные участки. После 1839119 формоиэменения под действием деформационного упрочнеиия происходит выравнивание механических свойств по всему объему детали. В описанном способе достигается значи- 5 тельное уменьшение величины складкообразования за счет создания у заготовки отожженных участков принятой формы и величины разупрочнения, что обеспечивает благоприятную схему штамповки с .направленным 10 пластическим течением металла и приводит к уменьшению трудоемкости процесса. Использование предлагаемого устройства обеспечивает отсутствие локализации 50 Формула изобретения 1. Способ раэупрочнения листовой заготовки перед штамповкой путем местного отжига непрерывным излучением лазера с последовательным перемещением светового пятна по траектории и -разупрочнением до (0,4 — 0,6)сццбо,, где cpm - предел текучести металла в отожженной зоне; о - предел прочности металла заготовки перед отжигом, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых изделий иэ прямоугольной заготовки с закругленными углами снижения трудоемкости процесса, повышения точности, снижения стоимости вспомогательного оборудования, сокращения энергозатрат, увеличения производительности и снижения затрат на штамповую оснастку, световое пятно перемещают по .замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонами. соединенными . дугами 120 - 135 радиусом, проведенным иэ центров угловых закруглений заготовки, имеющей ширину определяемую из выражений: Су 2(Ry Rp); Са= Св= 1,57(гд — 0,5S ), Cy - ширина эоны разупрочнения угловых участков; Ry - радиус углового закругления заготовки; Ro - радиус углового закругления траектории перемещения светового пятна; С С - ширина зоны раэупрочнения прямолинейных участков; гд - радиус донного закругления коробки;, пластических деформаций в области донного закругления коробчатой детали, поэтому. снижается разнотолщинность стенок, что повышает прочность иэделия, сокращает расход материалов, повышает точность, а также устраняется необходимость применения прижима, что снижает стоимость устройства и вспомогательного оборудования, сокращает энергозатраты, увеличивает производительность и снижает затраты на штамповую оснастку. (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1303960, кл. G 02 8 5/10, 1984. S - толщина стенки коробки. 2, Способ по п,1, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых иэделий с отношением радиуса углового закругления коробки гу к разности между ее шириной В и высотой Н < 0,22, параметры траектории перемещения светового пятна лазера определяют из следующих соотношений: Ap= Ay+2I — 0,43iд — 0,78S; Bp = 8у+2гу — 0,43гд — 0,78S Ко=0,25(2Ry+ Во — By ), где Ay, By - расстояние между центрами угловых закруглений заготовки в направлении длины и ширины соответственно; Ao, Bo - соответственно стороны прямо35 уГольника, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода материала при вытяжке коробчатых иэделий с от-. ношением 022 < ry B - Н < 04, 40 параметры траектории перемещения светового пятна лазера определяют иэ следующих соотношений; Ао —- Ау+ 2 Гу+ 2,7 1 Гд — 2,35 S Bp= By+ 2tó+2.71 Гд — 2,35S . Rp=0,25(2Ry+ Bp — By 1,57rä+ +0,78S ), 4, Способ по п.1, отличающиися тем, что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых иэделий с от ношением ry / В - Н > 0,4, параметры траектории перемещения светового пятна лазера определяют иэ следующих соотношений: Bp=0; Аа=2йо — By — Ау, Rp=0,71By — 0,30Ry-0,5ly t 0.22гд— — 0.78S. 1839119 1 о1(0-2R Z(U,V )— ы =с„ гауссовизлучеость на сравнео пучка; а; ы длина тся излу00 по нный. в ервале оси фоси 00и т ж У р в ча в н че Ку н 5. Устройство для разупрочнения лисвой заготовки перед штамповкой, содерщее технологический лазер и ановленный под углом 45 к оси фокусимого луча фокусатор, выполненный в де отражающей зонной пластины, отлищийся тем, что фокусатор установлен с можностью поворота на угол к вокруг рмали к его поверхности, проходящей 10 ез центр фокусатора, а рельеф зон фо- атора определяют из следующих соотшений: 2ч2 f 4 5 3 " 3 где Z (U, V) - высота зеркала в точке (U, У); U, V - координаты элемента в системе координат, связанной с зеркалом, с осью OU, направленной в начальный момент противоположно проекции падающего луча и началом в центре элемента, расположенного в области U + 2 2 1839119 1839119 Составитель О. Матвеева Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова ктор С. Кулакова Ред Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Зак з 3400 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улЛ агарина, 101
