Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для получения круглых в плане изделий с мелкозернистой структурой. Штамповку осуществляют в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, включающий в себя два этапа. На первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35-0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа. На втором этапе пуансон совершает одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной и угловой скорости, пропорциональным длине образующей ν/ω=kLi, где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей детали Li и ее толщины Si. Способ обеспечивает снижение технологической силы деформации, повышение качества деталей, уменьшение величины зерна заготовки и устранение пористости. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов относится к обработке металлов давлением и предназначен для получения круглых в плане изделий с мелкозернистой структурой.

Известен способ обработки металлов, заключающийся в размещении заготовки в штампе, состоящем из пуансона и матрицы, расположенных соосно один к другому, и последующем ее деформировании пуансоном, который совершает поступательное перемещение со скоростью (ν) и вращается с угловой скоростью (ω). При вращении пуансона на заготовку действует крутящий момент, который изменяет условия контактного трения между заготовкой и инструментом, облегчая радиальное течение металла, а также вызывает возникновение тангенциальных сдвиговых деформаций внутри заготовки (Субич В.Н. Пластическое течение материалов в тонком слое при комбинированном нагружении. - Кузнечно-штамповочное производство. 1986. №10. С.5-7). Этот способ принят за прототип.

Недостатком применения известного способа производства деталей из порошковых спеченных заготовок являются значительные энергозатраты процесса на нагрев заготовки, низкое качество деталей из-за окисления внутрипорового пространства и недостаточные термомеханические условия.

Предлагаемый способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых деталей обеспечивает снижение технологической силы деформации, повышение качества деталей, уменьшение величины зерна заготовки и устранение пористости.

Технический результат, на который направлен заявляемый способ, обеспечивается тем, что при штамповке осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов процесс ведут в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, который включает в себя два этапа. На первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа. На втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей Li и ее толщины Si (табл.1).

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом и фотографиями:

- на фиг.1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа;

- на фиг.2 приведены предварительно спеченные заготовки из порошкового материала перед штамповкой;

- на фиг.3 - внешний вид изделий после штамповки.

Осуществление способа производится в устройстве (фиг.1), содержащем штамподержатель верхний 1, имеющий две шпонки 2 для предотвращения проворачивания пуансона во время штамповки. В штамподержателе закреплен пуансон 3. В нижнем штамподержателе 6 закреплена матрица 8. Для выталкивания изделия предусмотрена заглушка 5. Для фиксации матрицы используется подкладная плита 4 и болты 7.

Способ осуществляется следующим образом. Штамп перед штамповкой нагревают до температуры начала рекристаллизации материала заготовки. Предварительно уплотненную и спеченную заготовку из порошкового материала (фиг.2) укладывают в матрицу и деформируют пуансоном за один ход ползуна пресса, включающий в себя два этапа: на первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа, а на втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей, где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в следующей зависимости от конечной длины образующей Li и ее толщины Si (табл.1).

Таким образом, при таком режиме осадки с кручением удается достичь необходимой величины зерна изделия, уменьшить пористость и снизить осевое усилие при одновременном увеличении энергии, необходимой для консолидации фрагментов порошкового материала.

Пример конкретного осуществления способа

Порошок композита 30% W-3% Ni-42% Cu предварительно уплотняли в специальном штампе, спекали в печи в среде водорода при температуре 960°С в течение 12 часов. Штамповку осуществляли на специальном оборудовании, обеспечивающем одновременно поступательное и вращательное движение пуансона. Спеченные заготовки укладывали в штамп, нагретый до температуры 450°С. Для выравнивания температуры по сечению заготовки прижимали пуансоном силой 50 кН и выдерживали в прижатом положении в течении 30 с. При штамповке сила деформации составила 1,25 МН, крутящий момент - 10 кН·м. Штамповка осуществлялась за один ход пресса, при этом угол поворота пуансона изменялся в пределах 5,5-6 рад, после чего изделие (фиг.3) извлекали из матрицы при помощи выталкивателя и кузнечных клещей. Затем закладывали новую заготовку, и процесс повторялся.

Таблица 1
Зависимость коэффициента пропорциональности k от конечной длины образующей Li и ее толщины Si
Коэффициент пропорциональности k
≤5 0,12-0,08
15-20 0,044-0,034
5-10 0,08-0,058
20-30 0,034-0,028
10-15 0,058-0,044
≥30 0,028-0,02

Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов, включающий размещение в матрице предварительно уплотненной и спеченной заготовки и деформирование пуансоном, который может совершать поступательное перемещение с линейной скоростью ν и вращаться с угловой скоростью ω, отличающийся тем, что штамповку осуществляют в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, включающем в себя два этапа, при этом на первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35-0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа, а на втором этапе - пуансоном, совершающим одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной и угловой скорости, пропорциональном длине образующей ν/ω=kLi, где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей детали Li, и ее толщины Si.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению спеченных постоянных магнитов системы РЗМ-Fe-B. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам изготовления поршневых колец. .

Изобретение относится к способу переработки отходов магнитов, преимущественно на основе железа-бора-редкоземельного элемента, в котором ранее спеченные магниты были уже использованы или отбракованы в процессе производства.

Изобретение относится к атомной технике, в частности к способу изготовления поглощающих сердечников с регулируемой поглощающей способностью из материала, поглощающего нейтроны, и предназначенных для применения в поглощающих элементах системы управления и защиты ядерных энергетических реакторов.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковой стали для холодной обработки металлов. .
Изобретение относится к технологии порошковой металлургии, а именно к способам изготовления алмазного инструмента для сверления, содержащего хвостовик с рабочим слоем и осевым отверстием для прохода охлаждающей среды.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению листов пеноалюминия. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к изготовлению спеченных магнитов NdFeB. .

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано при упрочнении металлов деформированием с обеспечением комбинированной интенсивной пластической деформации.

Изобретение относится к деформационной обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении, авиа-двигателестроении, автомобильной промышленности.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве крупногабаритных бесшовных труб на гидравлических прессах. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии холодной штамповки. .

Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано для упрочнения материала кольцевых заготовок методом канального углового прессования. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к трубопрокатному производству. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения нанокристаллической структуры металла
Наверх