Способ радиального обжатия заготовок с вытянутой осью

 

Сущность изобретения: в процессе радиального обжатия встречно-перемещающимися бойками вращающейся и поступательно движущейся заготовки в ней Формируют осевое отверстие. Отверстие формируют путем образования за каждое единичное обжатие каждым бойком участка на поверхности заготовки с шириной, не превышающей 0,123 от исходного ее диаметра При этом обжатие могут осуществлять посредством двух поочередно работающих пар радиально подвижных бойков. Для получения отверстий о заготовках из высокопластичных вязких материалов заготовку перемещают в осевом направлении прерывисто. Обжим по периметру в каждом поперечном сечении при этом осуществляют за 10-12 переходов. Интенсификацию вскрытия осевой полости с высоким качеством внутреннего канала достигают за счет предварительного охлаждения с поверхности нагретой заготовки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.. 2 табл.

(si)s В 21 J 5/00, 1/04

®

° ФуОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5045887/27 (22) 04.06.92 (46) 07.09.93, Бюл. N 33-36 (71) Московский институт стали и сплавов (72) Тюрин В.А., Куролес В.И., Лазоркин

В.А., Володин А,М, (73) Московский институт стали и сплавов (54) СПОСОБ РАДИАЛЬНОГО ОБЖАТИЯ

ЗАГОТОВОК С ВЫТЯНУТОЙ ОСЬЮ (57) Сущность изобретения: в процессе радиального обжатия встречно-перемещающимися бой ками вращающейся и поступательно движущейся заготовки в ней формируют осевое отверстие. Отверстие формируют путем образования эа каждое единичное обжатие каждым бойком участка

Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается, в частности, способа ковки заготовок на радиально-обжимной машине, т.е. радиального обжатия заготовки с вытянутой осью.

Известен способ ковки на ротационнои радиально-обжимных машинах, состоящий в том, что формоизменение заготовки производится путем приложения по периферии заготовки большого количества усилий, в результате которых заготовка обжимается со всех сторон и, уменьшаясь в поперечном сечении, увеличивается по длине. Усилия обжима в этих машинах прикладывают одновременно с двух и более сторон.

Известно также. что при обжатии заготовок а процессе их ковки могут возникать такие радиальные растягивающие напряжения, которые ведут к образованию в заготовЮ3 . 2000160 С на поверхности заготовки с шириной, не превышающей 0,123 от исходного ее диаметра. При этом обжатие могут осуществлять посредством двух поочередно работающих пар радиально подвижных бойков, Для получения отверстий в заготовках из высокопластичных вязких материалов заготовку перемещают в осевом направлении прерывисто. Обжим по периметру в каждом поперечном сечении при этом осуществляют эа 10-12 переходов. Интенсификацию вскрытия осевой полости с высоким качеством внутреннего канала достигают за счет предварительного охлаждения с поверхности нагретой заготовки, 3 э.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл. ке внутренних разрывов-трещин, размеры и ориентации расположения которых неопределен ы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ радиального обжатия, при котором заготовку вращают и перемещают в осевом направлении в зону обработки, где последовательно обжимают ее по периметру радиально подвижными бойками.

Этот известный способ обеспечивает только изменение поперечного сечения заготовки, но не позволяет получить из заготовки сплошного поперечного сечения полую поковку, поскольку, если даже и произойдет разрыв внутренних слоев заготовки, он будет непредсказуем.

В основу изобретения поставлена зада«в обеспечения получения в процессе ради2000160 ального обжагия сплошной заго1овки иэделия с осевым отверстием.

Для ее реализации в процессе радиального обжатия встречно-перемещающимися бойками вращающейся и поступагельно движущейся заготовки за каждое единичное обжатие каждым бойком на заготовке формуют участок с шириной контактной поверхности, не превышающей 0,123 от исходного размера обжимаемого поперечного сечения заготовки. Обжим может быть осуществлен посредством двух поочередно работающих пар радиально подвижных бойков. При обработке заготовок из высокопластичных вязких материалов заготовку целесообразно перемещать в осевом направлении прерывисто, а обжим в каждом поперечном сечении осуществлять за 1012 переходов. Если обработке подвергается нагретая заготовка, то для интенсификации вскрытия осевой полости и повышения качества поверхности внутреннего канала заготовку следует предварительно охладить с поверхности.

Исследование известных технических решений, касающихся получения поковок с отверстием, показало, что известен способ изготовления полых цилиндрических заготовок, включающий операции нагрева и прошивки заготовки прошивнем, при котором одновременно с прошивкой производят ковку заготовки по боковой поверхности с ее вращением со степенью деформации

10-30 / и с углом поворота заготовки после каждого обжатия на 10-30 . Однако этот известный способ не может быть применен для обработки на радиально-обжимных машинах иэ-за больших степеней деформации, касается только цилийдрических заготовок, требует обязательного нагрева и использования прошивня, Предлагаемый же способ предназначен для работы на радиально-обжимной машине с присущими ей степенями деформации, не предусматривает обязательного нагрева и наличия прошивня, который может быть использован только как калибрующий отверстие инструмент (но не обязательно условие его формирования).

Таким образом известный способ не по рочит новизны предлагаемого технического решения, в котором стабильность образова ния осевого отверстия гарантируется сте пенью единичного обжатия заготовки.

Для пояснения предлагаемого способа приведены рисунки поковки, полученный предложенным способом, r. эллиптическим отверстием в осевой зоне и черте>к, где представлена конфигурация очага деформации по прсдло кеннг>му способу

На фиг.1 изображена конфигурация очага деформации при В < 0,123 0х на фиг,2— при B = 0,123 0з; на фиг.3 — заготовка с образовавшимся осевым отверстием; на фиг.4 — нагретая заготовка с условным обозначением подстуженного слоя; на фиг.5— направления движения материала при обжиме подстуженной заготовки.

Сущность предложенного способа радиального обжатия состоит в следующем, Длинномерную с вытянутой осью заготовку (поковку) круглого или многогранного сечения, которая может быть предварительно нагрета, зажимают в патроне или какомлибо устройстве аналогичного назначения. которое осуществляет медленное вращение заготовки и ее осевую подачу в механизм обжатия, включающий в себя радиально подвижные бойки, где заготовка обжимается по периметру. В результате рабочего хода бойков на заготовке формируются участки с шириной контактной поверхности не более

1,123 от исходного размера обжимаемого поперечного сечения. Форма этих участков (плоская или криволинейная) определяется формой рабочей поверхности бойков.

Осевое перемещение заготовки может быть как непрерывным, так и прерывистым.

При прерывистом перем щении заготовки каждое ее сечение обжимается в процессе

10-12 ее кантовок, после чего заготовку смещают на шаг в осевом направлении. Прерывистое осевое перемещение заготовки и обжим по периметру в каждом поперечном сечении за 10-12 переходов целесообразно осуществлять при обжатии заготовки из высокопластич Iblx вязких материалов, В этом случае очаг деформации практически не смещается вдоль продольной оси заготовки и накопленные, многократно изменяющиеся деформации в условиях действия растягивающихся напряжений являются достаточными для вскрытия осевой полости в высокопластичном материале.

Обжатие заготовки может осуществляться одной или двумя парами бойков, когорыс рас 1оложены в одной плоскости поперечного сечения заготовки и совершак.т рабочий ход поочередно.

Исполнение двух пар бойков, перемещающихся в процессе деформгщии поочередно к боковой поверхности заготовки, обеспечивает получение осевой полости с боковой поверхностью. близкой к цилиндрической, нежели при об>катии одной парой бойков.

При радиальном обжатии заготовки, когда ширина контактных участков В между бойками и заготовкой не прс. лщ>ает 0,123

2000160 исходного размера 0 поперечного сечения, в осевой части заготовки создаются растягивающие напряжения, определяемые со<х отношением — = 1,08, где о» вЂ” нормальное

2К 5 напряжение вдоль оси х, к — пластическая постоянная. Эти растягивающие напряжения превышают предел прочности металла и cIlllolllHQGTb заготовки нарушается. При

В > 0,123 0 растягивающие напряжения не 10 возникают и происходит проработка структуры металла без нарушения сплошности заготовки, но появляется возможность трещинообразования с непредсказуемым расположением трещин и щелей в теле 15 заготовки. При В < 0,123 cI происходит отрыв внутренних слоев заготовки друг отдруга и вскрытие осевой полости в заготовке с сохранением сплошности остальной части поковки. Для интенсификации вскрытия 20 осевой полости и повышения качества поверхности внутреннего канала при обжатии нагретой заготовки заготовку предварительно следует остудить с поверхности. Охлажденные поверхностные слои 1 заготовки 25

2 (слитка) деформируются самостоятельно.

Увеличивается размер охлажденной внешней оболочки в горизонтальном направлении. металл осевой зоны тянется за поверхностными слоями (фиг.5). Напряже- 30 ния, образующиеся в осевой части заготовки (слитка), положительные. -т.е. растягивающие и превышают предел прочности металла, вследствие чего происходит вскрытие полости 3 в осевой части заготов- 35 ки (слитка).

Получаемое в заготовке после обжатия осевое отверстие подвергают калибровке прошивнем, который вводят в осевую полость заготовки, ограниченную раэрыхлен- 40 ными слоями металла, Эффективность предложенного способа подтверждается следующими примерами его осуществления.

1. Заготовку иэ стали ст. 45 диаметром 45

100 мм и длиной 300 мм нагрели до Т =

= 1220 С с выдержкой для выравнивания температуры по всему сечению, подали в деформирующий блок радиально-обжимной машины и обжали по следующему режи- 50 му: сначала парой вертикальных бойков до получения контактных участков шириной 12 мм, затем парой горизонтальных бойков до получения двух других контактных участков шириной 12 мм. Цикл из двух попарно-по- 55 следовательных обжатий каждой парой бойков повторяли в 12 кантовками до получения диаметра поковки 80 мм. В осевой зоне заготовки образовалась полость диаметром

12 мм. Аналогичные же заготовки деформировали с теми же режимами, но с обеспечением ширины контактного участка, превышающей или меньшей 0.123 исходного размера поперечного сечения. Результаты испытаний сведены в табл1.

Подтверждение образования осевого отверстия за счет предлагаемого режима радиального обжатия получено и при проведении эксперимента с нагретыми и охлажденными с поверхности заготовками. что отражено в табл.2.

Предлагаемый способ деформирования расширяет технологические возможности известных способов радиального обжатия заготовок с вытянутой осью, позволяя получать при обжатии сплошных заготовок полые поковки, упрощая, в итоге, процесс получения полых изделий (например. полых валков применяемых в машиностроении).

Формула изобретения

1. Способ радиального обжатия заготовок с вытянутой осью, при котором заготовку перемещают в осевом направлении в зону обработки, где последовательно обжимают ее 00 периметру радиально подвижными бойками, от л и ч а ю шийся тем, что для получения поковок с осевым отверстием за каждое единичное обжатие каждым бойком формируют на заготовке участок с шириной контактной поверхности, не превышающей 0.123 от исходного размера обжимаемого поперечного сечения.

2, Способ поп1, отлича ющийся тем, что обжатие осуществляют посредством двух поочередно работающих пар радиально подвижных бойков.

З.Способ по пп.1 и 2,отличаюшийся там, что для получения отверстий в заготовках из высокопластичных вязких материалов заготовку перемещают в осевом направлении прерывисто, а обжим по периметру в каждом поперечном сечении осуществляют за 10-12 переходов.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щи йс я тем, что интенсификации вскрытия осевой полости и повышения качества поверхности внутреннего канала при обжатии нагретой заготовки заготовку предварительно охлаждают с поверхности.

Таблица 1

Таблица 2

2000160

Составитель В,Тюрин

Техред М.Моргентал

Редактор С,Кулакова

Корректор С.Патрушева

ЗакаЗ 3057

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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