Способ объемной горячей штамповки деталей типа стаканов и чаш

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей. Исходную круглую заготовку выдавливают через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера. При этом приводной пуансон и заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра отверстия. Штамповку ведут в две стадии. На первой из них прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне. Одновременно к торцу образуемой шайбы прикладывают через контейнер осевое усилие в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона. На второй стадии продолжают процесс и обратным методом выдавливают из шайбы стенку детали совместным перемещением приводного пуансона и контейнера. При этом ограничивают габаритные диаметральные размеры детали внутренней поверхностью большей ступени отверстия контейнера. В результате обеспечивается повышение качества готовых деталей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.

Известен способ объемной штамповки стакана, включающий обратное выдавливание круглой заготовки через осесимметричный канал, образованный поверхностями контейнера и дорна (пат. Бельгии №551053, кл. В21С 25/08, публ. 1956).

Недостатками известного способа являются невысокие механические свойства материала получаемых стаканов из-за малой проработки его структуры при выдавливании.

Известен способ горячей объемной штамповки деталей типа стакана или чаши, включающий выдавливание прямым методом круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом приводной пуансон и упомянутую заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия (пат. США №3263468, кл.72-267, публ. 1966).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых деталей из-за недостаточно рациональной структуры при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики деталей в условиях их циклического нагружения при эксплуатации в экстремальных условиях.

Предлагаемый способ горячей объемной штамповки деталей типа стаканов или чаш включает выдавливание круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера. При этом приводной пуансон и заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия. Причем штамповку ведут в две стадии. На первой - прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне, наполняя последней ступень большего диаметра отверстия контейнера, с одновременным приложением к торцу образуемой шайбы через контейнер осевого усилия в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона. А на второй - продолжая процесс, обратным методом выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку упомянутой детали, совместным перемещением приводного пуансона и контейнера, ограничивая при этом габаритные диаметральные размеры упомянутой детали внутренней поверхностью упомянутой большей ступени отверстия контейнера.

В заключительный момент последней из упомянутых стадий штамповки на открытом торце упомянутой детали могут в условиях всестороннего сжатия формировать утолщения (рельеф).

Деформирующие поверхности дорна и приводного пуансона совместно с деформирующей торцевой поверхностью контейнера могут быть выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары. Деформирующая торцевая поверхность контейнера может быть выполнена в виде осесимметричной вогнутой поверхности.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что штамповку ведут в две стадии. На первой - прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне, наполняя последней ступень большего диаметра отверстия контейнера, с одновременным приложением к торцу образуемой шайбы через контейнер осевого усилия в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона. А на второй - продолжая процесс, обратным методом выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку упомянутой детали, совместным перемещением приводного пуансона и контейнера, ограничивая при этом габаритные диаметральные размеры упомянутой детали внутренней поверхностью упомянутой большей ступени отверстия контейнера.

В заключительный момент последней из упомянутых стадий штамповки на открытом торце упомянутой детали могут в условиях всестороннего сжатия формировать утолщения (рельеф).

Деформирующие поверхности дорна и приводного пуансона совместно с деформирующей торцевой поверхностью контейнера могут быть выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары. Деформирующая торцевая поверхность контейнера может быть выполнена в виде осесимметричной вогнутой поверхности.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение качества готовых деталей в связи с проведением процесса штамповки в условиях интенсификации деформаций сдвига - ИДС, что позволяет расширить диапазон функциональных возможностей узлов, содержащих такие детали.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии горячей объемной штамповки деталей.

На фиг.1 - слева (а) - начало первой стадии;

справа (б) - собственно первая стадия.

На фиг.2 - слева (а) - конец первой стадии и начало второй стадии;

справа (б) - конец второй стадии.

На фиг.3 - деформирующие поверхности типа выпукло-вогнутая пара.

Примеры

1. Изготавливали стакан 1 (полуфабрикат для колеса транспортного средства) наружным диаметром Dн=450 мм, внутренним диаметром Dвн=360 мм из алюминиевого сплава АК-6.

Исходная круглая заготовка 2 имела диаметр d=350 мм. Последняя нагревалась и укладывалась в экспериментальный штамп, содержащий закрепленный на столе пресса (не показан) дорн 3, а также смонтированный на столе пресса с возможностью перемещения по вертикали контейнер 4. Заготовка размещалась в ступени 5 (меньшей), в заглушке 6 ступенчатого отверстия контейнера 4, а дорн 3 - в зоне ступени 7 (большей) этого отверстия.

Приводной пуансон 8, закрепленный на подвижной траверсе (не обозначена) пресса, размещают над заготовкой 2 в упомянутой ступени 5 отверстия контейнера. К контейнеру 4 прикладывается в осевом направлении усилие Pk, прижимающее его к столу пресса.

При приложении к пуансону 8 усилия Рп материал заготовки 2 последним выдавливается прямым методом из ступени 5 и осаживается между деформирующей поверхностью 9 дорна 3 и поверхностью 10 заглушки 6 в шайбу 11 (фиг.1, а), наполняя последней ступень 7 большего отверстия контейнера. Образование шайбы 11 приводит к появлению усилия Ро, воздействующего на контейнер 4 в направлении, противоположном усилию Pk.

Когда величина усилия Ро превышает величину усилия Pk, контейнер «всплывает». При этом в образуемой шайбе 11 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это - окончание первой стадии штамповки (фиг.1, б). На этой стадии завершается прямое выдавливание заготовки 2 из ступени 5 приводным пуансоном 8 и формирование на дорне 3 с одновременным приложением к зоне больших диаметральных размеров формируемой шайбы 11 через контейнер осевого усилия Pk в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона 8. При этом габаритные диаметральные размеры шайбы 11 ограничивают внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 4 (фиг.2, а).

В тот момент, когда «всплывающий» контейнер 4 коснется упором 12 поверхности подвижной траверсы пресса с закрепленным приводным пуансоном 8, «всплывание» контейнера 4 навстречу движущемуся приводному пуансону 8 закончится и контейнер 4 начнет перемещаться в обратном направлении совместно с продолжающим движение приводным пуансоном 8 - начнется вторая стадия - выдавливание обратным методом из шайбы 11 в кольцевую полость, образованную стенкой ступени 7 и боковой поверхностью заглушки 6, стенку 14 детали 1 (фиг.2, б).

Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения отштампованного стакана.

2. Изготавливалась аналогичная деталь 1 диаметром наружным Dн=430 мм, диаметром внутренним Dвн=380 мм из сплава В-96ц. Исходная подготовленная заготовка имеет d=360 мм, при этом деформирующие поверхности 9 дорна 3 и подвижного пуансона 8 как в первом, так и во втором примере были выполнены плоскими, а деформирующая торцевая поверхность 10 контейнера 4 (заглушка 6) была выполнена вогнутой, с углом наклона образующей относительно плоского торца дорна 3, равным 20°.

3. Изготавливали стакан 1 (полуфабрикат для колеса транспортного средства) наружным диаметром Dн=450 мм и внутренним диаметром Dвн=360 мм из алюминиевого сплава системы Al-Li.

Исходная круглая заготовка 2 имела диаметр d=350 мм.

Процесс штамповки этой детали (фиг.3а, б) был аналогичен по стадиям изготовления штамповки примеру 1 (см. фиг.2а, б), но по деформационным условиям отличался тем, что деформирующие поверхности дорна 3 и приводного пуансона 8 совместно с деформирующей торцевой поверхностью 10 контейнера были выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары (фиг.3).

При этом по периметру открытого торца упомянутой детали, в заключительный момент второй стадии, формировалось кольцевое утолщение 15 не выходящее за диаметральные габариты последней.

Такой процесс позволяет повысить качество деталей за счет интенсификации пластической деформации сдвига.

1. Способ объемной горячей штамповки деталей типа стакана или чаши, включающий выдавливание круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом приводной пуансон и упомянутую заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия, отличающийся тем, что штамповку ведут в две стадии, на первой из которых прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне с наполнением последней ступени большего диаметра отверстия контейнера и одновременным приложением к торцу образуемой шайбы через контейнер осевого усилия в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона, а на второй стадии продолжают процесс и обратным методом выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку детали совместным перемещением приводного пуансона и контейнера с ограничением при этом габаритных диаметральных размеров детали внутренней поверхностью упомянутой большей ступени отверстия контейнера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в заключительный момент последней из упомянутых стадий штамповки на открытом торце детали в условиях всестороннего сжатия формируют рельеф в виде утолщений.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирующие поверхности дорна и приводного пуансона совместно с деформирующей торцевой поверхностью контейнера выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирующая торцевая поверхность контейнера выполнена в виде осесимметричной вогнутой поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных полых поковок с боковым отростком, например наконечников для штанг балансирных подвесок грузовых автомобилей и наконечников рулевых тяг.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении кольцевых заготовок для деталей газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении автомобильных колес.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных поковок, например типа колец, шестерен, фланцев. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве многослойных изделий втулочного или трубчатого типа. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при получении точных заготовок деталей типа дисков сложной формы со значительными перепадами по толщине и диаметру и с глубокими нештампуемыми поднутрениями, изготавливаемых из трудодеформируемых многофазных сплавов, в частности из жаропрочных никелевых сплавов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей с отверстиями. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при штамповке поковок сложной конфигурации типа крестовин. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано, например, в авиационной промышленности при изготовлении деталей из титановых сплавов, преимущественно лопаток.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штамповкой длинномерных изделий с ребрами. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при штамповке выдавливанием деталей переменного сечения на гидравлических прессах.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к объемной штамповке лопаток для турбомашин. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных полых поковок с боковым отростком, например наконечников для штанг балансирных подвесок грузовых автомобилей и наконечников рулевых тяг.

Изобретение относится к способу обработки металлической заготовки осадкой, к втулке для осуществления способа и к сборному узлу, содержащему втулку и крышку для осуществления способа
Наверх