Способ штамповки полых изделий

 

Использование: в области обработки металлов давлением при получении полых тонкостенных изделий. Сущность изобретения: из прутковой заготовки диаметром, меньшим диаметра готового изделия, получают выдавливанием в обкатывающую матрицу стакан, стенку которого затем утоняют вытяжкой с утонением. При выдавливании стакан на прилегающем к торцу участке длиной, составляющей от 30 до 40% от диаметра готового изделия, получают с толщиной стенки, равной толщине стенки изделия или превышающей ее на 3-5%. При вытяжке с утонением эту часть стакана обжимают до получения размеров внутреннего и наружного диаметров, равных соответствующим диаметрам готового изделия. В случае получения после выдавливания толщины, превышающей толщину стенки готового изделия, одновременно с обжатием производят утонение стенки упомянутой части стакана. 4 ил.

Способ относится к обработке металлов давлением и может быть использован для получения полых тонкостенных изделий.

Известен способ изготовления полых изделий, включающий получение стакана из прутковой заготовки выдавливанием и последующее утонение его стенки вытяжкой с утонением (1).

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения полых изделий, включающий получение стакана из прутка диаметром, меньшим диаметра готового изделия, выдавливанием в обкатывающую матрицу и последующее утонение стенки стакана вытяжкой с утонением (2).

Недостатком известных способов является большой технологический отход на торцовой части изделия при вытяжке с утонением стаканов, полученных выдавливанием. Этот отход появляется в связи с тем, что при выдавливании стаканов из-за неравномерного течения металла в стенку изделия (неконтролируемое смещение пуансона относительно оси матрицы, изгиб пуансона, непостоянство сил трения по контактным поверхностям пуансона и матрицы и др.) возникает разностенность и косина торца. При последующей вытяжке с утонением стакана с разностенностью и косиной торца, особенно с большими степенями деформации (например, при вытяжке с утонением в обкатывающей матрице), косина торца еще больше увеличивается.

При попытке протянуть заготовку на проход это может привести к разрушению концевой части стакана. Чтобы этого не произошло, вытяжку с утонением осуществляют с недотягом стакана на 30-40% диаметра изделия (3). Этот металл в последующем отрезается и идет в отход. Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение коэффициента использования металла путем уменьшения технологического отхода.

Поставленная задача решается тем, что в способе штамповки полых изделий, включающем получение стакана из прутка диаметром, меньшим диаметра готового изделия, выдавливанием в обкатывающую матрицу и последующее утонение стенки стакана вытяжкой с утонением, при выдавливании стакан на прилегающем к торцу участке длиной, составляющей от 30 до 40% от диаметра готового изделия, получают с толщиной стенки, равной толщине стенки изделия или превышающей ее на 3-5% а при вытяжке с утонением эту часть стакана обжимают до получения размеров внутреннего и наружного диаметров, равных соответствующим диаметром готового изделия, производя одновременно с обжатием утонение упомянутой части в случае получения после выдавливания толщины, превышающей толщину стенки готового изделия.

На фиг. 1 изображено в разрезе устройство для получения стакана выдавливанием в обкатывающей матрице, на левой половине этап получения из прутковой заготовки стакана, толщина прилегающей к торцу стенки равна толщине стенки изделия, на правой этап получения стакана с основной стенкой; на фиг. 2 исходная заготовка; на фиг. 3 стакан после выдавливания в обкатывающей матрице; на фиг. 4 изделие после вытяжки с утонением и обжатия прилегающей к торцу стенки.

Устройство для осуществления способа штамповки полых изделий из прутковой заготовки 1 содержит контейнер 2 (крепится к ползуну пресса, на чертеже не показан), толкатель 3 (получает движение от гидропривода, независимое от действия ползуна, не показан), обкатывающую матрицу 4, получающую движение кругового обкатывания от специального механизма, закрепленного на столе пресса (не показан).

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную заготовку 1 с диаметром Dзаг. меньшим диаметра готового изделия Dст. помещают в осевую полость контейнера 2 до упора в торец толкателя 3 заподлицо с торцовой поверхностью контейнера. При включении пресса в работу опускают контейнер 2 с заготовкой 1 вниз так, чтобы расстояние от торца контейнера до дна обкатывающей матрицы 4 было равно толщине стенки изделия Sизд. Затем толкателем 3 подают заготовку 1 в обкатывающую матрицу 4. При этом металл заготовки, деформируясь, течет в тангенциальном направлении, затем направление его движения под действием обкатывающей матрицы меняется вновь на осевое, но противоположное направлению движения толкателя. В результате начинается оформление стакана с толщиной стенки, равной толщине стенки изделия Sизд. При получении стенки высотой, равной на стакане 30-40% диаметра изделия, приподымают контейнер 2 относительно обкатывающей матрицы 4 так, чтобы зазор между торцом контейнера и дном матрицы стал равным толщине основной стенки стакана Sст. продолжая подавать заготовку 1 толкателем 3 в обкатывающую матрицу 4. В результате процесс формирования стакана будет продолжаться и стакан в дальнейшем уже будет иметь стенку большей толщины, равную толщине основной стенки Sст. Таким образом будет получен стакан 6 с переменной толщиной стенки (Sизд. Sст.), у которого в верхней прилегающей к торцу части на расстоянии, составляющем 30-40% диаметра изделия, толщина стенки будет равна толщине стенки изделия.

На втором переходе проводят напроход вытяжку с утонением стакана. При этом утоняют основную стенку Sст. до толщины Sизд. прилегающую к торцу, а прилегающую к торцу часть обжимают до получения размеров по наружному и внутреннему диаметрам, равными наружному и внутреннему диаметрам изделия 7 (Dизд. d из D). При таком способе получения изделий даже при наличии большой косины торца разрушение прилегающей к торцу части у изделия при вытяжке не произойдет, поскольку осевое усилие, необходимое для обжатия, во много раз меньше, чем для вытяжки с утонением. Таким образом, становится возможным бездефектная вытяжка напроход. При этом снижаются отходы металла из-за того, что сечение прилегающей к торцу части выдавленного стакана на длине 30-40% диаметра изделия меньше сечения основной части стакана.

Однако, в этом случае получаемое изделие 7 у прилегающей к торцу части на длине 30-40% диаметра изделия может, иметь несколько увеличенный (на 0,1 0,2 мм) внутренний диаметр d изд. Это вызвано особенностями деформации краевой части стакана (обжатие вместо вытяжки с утонением). В результате при получении изделий с точным внутренним диаметром краевая часть изделия на длине 30-40% диаметра изделия будет отрезаться и пойдет в отход.

Для того, чтобы повысить качество изделий и в еще большей мере снизить отходы металла процесс получения изделий можно вести следующим образом. На этапе выдавливания прутка в обкатывающую матрицу на прилегающей к торцу части стакана на длине 30-40% диаметра изделия получать стенку толщиной большей толщины стенки изделия на 3-5% А на этапе вытяжки обжатие прилегающей к торцу части стакана производить с одновременным утонением стенки. В этом случае внутренний диаметр изделия dизд. будет постоянным по длине, поскольку прилегающая к торцу часть стакана будет, наряду с обжатием, также подвергаться и вытяжке с утонением. Степень деформации при вытяжке с утонением незначительна (≈ 5% принимают согласно рекомендациям для калибровочной обработки). Осевое усилие на заготовку в процессе ее деформации также будет незначительным. Разрушение прилегающей к торцу части заготовки из-за косины торца не будет происходить. При этом могут быть дополнительно снижены отходы металла из-за уменьшения длины отрезаемой неровной прилегающей к торцу части изделия.

Получать стакан с толщиной стенки равной Sизд. на всей длине за один переход выдавливания не представляется возможным. В этом случае контейнер должен иметь большую длину (больше высоты изделия). При больших размерах контейнера по длине (при получении тонкостенных изделий) нецентральное приложение нагрузки к его торцу через обкатывающую матрицу и деформируемый металл может привести к изгибу и выходу его из строя. Поэтому его длину обычно ограничивают и она не превышает 1,5-2,0 диаметра получаемого стакана Dст.

Данный способ опробован при изготовлении полых изделий из алюминиевого сплава АД 1. Использовали прутковую заготовку диаметром 50 мм. Получили полые изделия (стаканы) с наружным диаметром 120 мм и толщиной стенки 4,0 мм.

На первом этапе из прутковой заготовки выдавливанием в обкатывающую матрицу получили стаканы наружным диаметром 131 мм и толщиной стенки 8 мм. На прилегающей к торцу части стакана на длине 35-45 мм получили стенку толщиной 4,0 мм.

На втором этапе полученные стаканы протягивали напроход через обкатывающую матрицу. Получили стаканы с одинаковой толщиной стенки равной 4,0 мм. Прилегающая к торцу часть стаканов, несмотря на наличие косины торца, на разрушалась, изделия получались качественными.

Опробование проводили на гидравлическом прессе усилием 3000 кН, оснащенном специальным механизмом для придания матрице обкатывающего движения (500 обк/мин) и гидроцилиндром для перемещения толкателя.

Угол наклона оси матрицы к оси заготовки составлял 2 30 подача 2-3 мм/обк. Усилие выдавливания не превышало 30 тс, вытяжки с утонением 16 тс.

Эффективность данного способа определяется уменьшением количества отходов металла.

Действительно, при применении данного способа отходы металла уменьшаются из-за снижения объема металла на прилегающей к торцу части изделия на длине 30-40 диаметра изделия, поскольку сечение стакана, получаемого выдавливанием, на его прилегающей к торцу части равно сечению изделия и значительно меньше сечения основной части стакана. При этом также дополнительно несколько уменьшается длина стакана, подлежащая обрезке для выравнивания краев изделия, что также приводит к снижению количества отходов металла, а, следовательно, к повышению коэффициента его использования.

Формула изобретения

Способ штамповки полых изделий, включающий получение стакана из прутка диаметром, меньшим диаметра готового изделия, выдавливанием в обкатывающую матрицу и последующее утонение стенки стакана вытяжкой с утонением, отличающийся тем, что при выдавливании стакан на прилегающем к торцу участке длиной, составляющей от 30 до 40% от диаметра готового изделия, получают с толщиной стенки, равной толщине стенки изделия или превышающей ее на 3-5% а при вытяжке с утонением эту часть стакана обжимают до получения размеров внутреннего и наружного диаметров, равных соответствующим диаметрам готового изделия, производя одновременно с обжатием утонение стенки упомянутой части в случае получения после выдавливания толщины, превышающей толщину стенки готового изделия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4