Способ ротационной вытяжки



Способ ротационной вытяжки
Способ ротационной вытяжки
Способ ротационной вытяжки
Способ ротационной вытяжки

 


Владельцы патента RU 2490085:

Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к заготовительно-штамповочному производству, а именно к способам холодной обработки давлением, в частности к ротационной обработке. Предварительно перед ротационной вытяжкой в центральной зоне заготовки проводят локальное упрочнение, для чего свободно вращающимися роликами формуют углубления, количество, форма и размер которых определяют исходя из требуемой степени упрочнения, технологических параметров и механических свойств материала заготовки, а затем полученные углубления раскатывают. Повышаются механические характеристики. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 4 ил.

 

Изобретение относится к заготовительно-штамповочному производству, а именно к способам холодной обработки давлением, в частности, к ротационной обработке. Оно может быть использовано, например, при изготовлении заготовок для тонкостенных металлических днищ.

Из технической литературы известен способ увеличения прочностных характеристик листов, путем их пластической деформации на 20…40%. Таким образом получают листы нагартованные прокаткой. При этом, временное сопротивление и предел текучести материала листа повышаются, но уменьшается относительное удлинение до 6…9%. (Арчакова З.Н. и др «Структура и свойства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов»., М.: Металлургия, 1984, С.86…87)

Можно отметить следующие недостатки указанного способа. Малая величина относительного удлинения крайне затрудняет выполнение последующих формообразующих операций листовой штамповки, так как происходит разрушение заготовки в процессе пластической деформации. Промежуточная термообработка, в частности отжиг заготовки, повышает пластические свойства, но одновременно уменьшает прочностные свойства материала заготовки и снижает эксплуатационные характеристики детали, так как требует увеличения толщины, а, следовательно, и массы изделия.

Из технической литературы известен также способ ротационной вытяжки, например, конических деталей, при котором на первой операции плоская круглая заготовка прижимом фиксируется в центре к базовой поверхности оправки. Перемещением давильного ролика, установленного под углом 90° к образующей оправки, производится вытяжка конической оболочки с заданным углом наклона образующей (Могильный Н.И. «Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках», М.: Машиностроение, 1983 г. с.65,66, рис.4.17,а).

Исследования влияния ротационной вытяжки на механические свойства металлов и сплавов показали, что оно аналогично холодной прокатке. По микроструктуре видно измельчение и вытягивание зерен в направлении течения металла. Благодаря этому, повышаются предел прочности на разрыв и предел текучести, а также предел выносливости и твердость материала. При этом, чем больше степень утонения, тем выше предел прочности при растяжении, твердость и сопротивление срезу и тем ниже пластичность. ((Могильный Н.И. «Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках», М.: Машиностроение, 1983 г. с.108, 109)

Недостатком этого способа является то, что в процессе ротационной вытяжки не происходит достаточной пластической деформации в центральной зоне заготовки между оправкой и прижимом, поэтому в этой зоне прочностные характеристики детали значительно меньше, чем в периферийной зоне пластического деформирования. Это ведет к необходимости увеличения толщины в центральной части оболочки и к увеличению массы изделия.

По технической сущности наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению можно считать способ ротационного выдавливания днищ из круглых в плане листовых заготовок, включающий закрепление заготовки днища по периметру на кольцевой оправке, сообщение ей вращательного движения и ее формовку движущимися давильными роликами (патент РФ №2201831, B21D 18/00).

Вышеуказанный способ относится к давильной обработке роликами без преднамеренного утонения стенки заготовки, в связи с этим в процессе ротационной вытяжки днищ не происходит упрочнения материала за счет нагартовки, характерного для ротационной вытяжки с преднамеренным утонением стенки детали.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением является получение на листовых заготовках упрочненных пластическим деформированием зон.

Поставленная задача решается тем, что в способе ротационной вытяжки, включающем закрепление заготовки днища на оправке, сообщение ей вращательного движения и ее формовку свободно вращающимися роликами, предварительно в центральной зоне заготовки проводят локальное упрочнение, для чего свободно вращающимися роликами формуют углубления, количество, форма и размер которых определяют исходя из требуемой степени упрочнения, технологических параметров и механических свойств материала заготовки, а затем полученные углубления раскатывают.

Кроме того, для достижения поставленной задачи, после образования и раскатки первых углублений на заготовке формуют дополнительные углубления и их также раскатывают, при этом вершины дополнительных углублений располагают между вершинами первых.

На фиг.1 изображена предлагаемая последовательность ротационной вытяжки, фиг.2 - предлагаемая последовательность формования дополнительных углублений, фиг.3 - пример выполнения промежуточной заготовки с отформованным центральным углублением и канавкой, фиг.4 - пример выполнения промежуточной заготовки перед ротационной вытяжкой сферической обшивки.

Позиция 1 - исходная круглая заготовка, 2 - заготовка после формования, в частном случае двух кольцевых 3 и 4 канавок, 5 - упрочненная в центральной части заготовка, после раскатки на ней канавок, 6 - дополнительное углубление на заготовке 7, 8 - упрочненная в центральной части заготовка, после раскатывания на ней канавок, 9 - центральное углубление на промежуточной заготовке 10, 11 - оправка, 12 - прижим.

Примеры осуществления предлагаемого способа.

- Из листа из алюминиевого сплава вырезают, например, круглую заготовку 1 и неподвижно закрепляют ее по периметру на оправке, имеющей кольцевые канавки и установленной на планшайбе станка. При вращении планшайбы на заготовке формуют углубления, например, кольцевые канавки 3 и 4, свободно вращающимися роликами. Канавки формуют за счет растяжения металла и утонения заготовки в зоне канавок. Форма и размеры канавок определяются требуемой степенью упрочнения и определяются экспериментально.

По результатам испытаний на прочность образцов, вырезанных из листовой заготовки, определяют зависимость упрочнения материала заготовки от степени деформирования в виде:

σ ε = σ 0 + a ε b , ( 1 )

где σε - предел прочности после пластической деформации;

σ0 - предел прочности до пластической деформации;

ε - степень деформации;

а и b - экспериментальные коэффициенты.

Задавая требуемую величину предела прочности после пластической деформации σε, и решая уравнение (1), определяют необходимую степень деформации ε. Задавая, например, радиусную форму формуемых углублений и выступов величиной R, и, зная степень деформации ε, решая уравнение:

c / s i n c = 1 + ε , ( 2 )

где с - угол между осью углублений и прямой, соединяющей центры радиусов углублений и выступов, определяют величину с.

Величину углубления канавки определяют по формуле:

H = 2 R ( 1 c o s c ) , ( 3 )

Например, для листа из алюминиевого сплава толщиной 1,0 мм требуется σε=320 МПа. Зная величины σ0=280 МПа, а=183, b=0,64, по формуле (1) определяем требуемую величину ε=9,3%. По формуле (2) определяем величину с=42°. По формуле (3), задавая R=5 мм, определяем величину Н=2,6 мм.

В результате, в зоне кольцевых канавок за счет создания сначала пластических напряжений растяжения, а затем пластических напряжений сжатия, происходит требуемое упрочнение заготовки.

Для получения более равномерного упрочнения заготовки в зоне пластической деформации на заготовке может быть образована дополнительная канавка 6, при этом ее вершину располагают между вершинами канавок 3 и 4. Полученная дополнительная канавка 6 также раскатывается.

- Листовую круглую заготовку 1 неподвижно закрепляют по периметру на оправке, имеющей кольцевые канавки и центральное отверстие. Оправка установлена на планшайбе станка. При вращении планшайбы на заготовке 1 формуют вращающимися роликами углубления, например, кольцевую канавку 3 и центральное углубление 9, и получают промежуточную заготовку 10. Радиус кривизны заготовки 10 в зоне центрального углубления 9 равен радиусу кривизны оправки 11, на которой будет осуществляться ротационная вытяжка на последующей операции. Углубления формуют за счет растяжения металла и утонения заготовки в зонах деформации, обеспечивая повышение механических свойств в деформированной зоне. Заготовку 10 неподвижно фиксируют на оправке 11 прижимом 12 и осуществляют ротационную вытяжку с преднамеренным утонением стенки. При раскатывании углублений механические характеристики материала заготовки повышаются за счет дополнительной нагартовки.

Таким образом, изложенная совокупность выполняемых операций позволяет изготовить заготовку с упрочненной центральной зоной.

1. Способ ротационной вытяжки, включающий закрепление заготовки днища на оправке, сообщение ей вращательного движения и ее формовку свободно вращающимися роликами, отличающийся тем, что предварительно в центральной зоне заготовки проводят локальное упрочнение путем формовки свободно вращающимися роликами углублений, количество, форма и размер которых определены требуемой степенью упрочнения, а затем полученные углубления раскатывают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после образования и раскатки первых углублений на заготовке формуют дополнительные углубления и их также раскатывают, при этом вершины дополнительных углублений располагают между вершинами первых.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к ротационной вытяжке оживальных и конических изделий. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных корпусов переменного сечения из стальных трубных заготовок. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек из малопластичных алюминиевых сплавов ротационной вытяжкой.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек из мартенситно-стареющей стали. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении оболочковых конструкций с криволинейными рабочими поверхностями. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цилиндрических оболочек ротационной вытяжкой с утонением из мартенситно-стареющих сталей с относительной толщиной стенки.

Изобретение относится к обработке труб давлением и может быть использовано для заглушки труб или изготовления труб с отверстием в донной части, с заданным радиусом сопряжения боковой поверхности и донной части.
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных деталей конусной или оживальной формы из труднодеформируемых материалов ротационным выдавливанием.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве кольцевых заготовок раскаткой. .

Изобретение относится к изготовлению полых осесимметричных изделий, в частности изготовлению оболочных изделий, таких как кумулятивные облицовки боеприпасов. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Для повышения механических свойств оболочки и улучшения обрабатываемости резанием осуществляют формообразование оболочки методом ротационного выдавливания, термическую обработку и последующую механическую обработку - фрезерование охлаждающих каналов. В процессе ротационного выдавливания обеспечивается механический наклеп со степенью деформации 38,0% и 45,0%, а для улучшения обрабатываемости резанием проводят отжиг в интервале процесса первичной рекристаллизации при температуре 780°C-800°C в течение 30 минут. 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению деталей пластическим деформированием. Заготовку зажимают на оправках главной шпиндельной головки и задней бабки и пластически деформируют с помощью по меньшей мере одного давильного ролика в готовую деталь, для чего надвигают участок заготовки на по меньшей мере одну первую оправку, которая установлена с возможностью перемещения параллельно продольной оси. Выравнивают оправки таким образом, что лежащая в заготовке верхняя поверхность образует приблизительно негатив формы внутренней поверхности, подлежащей формовке на заготовке. Выполняют относительное движение между заготовкой и давильным роликом в направлении, параллельном продольной оси при одновременном прижиме давильного ролика к заготовке, в результате чего материал заготовки под воздействием давильного ролика вытесняется таким образом, что оправка смещается вытесненным материалом. Расширяются технологические возможности. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к способу изготовления сварных сосудов высокого давления. Обечайку изготавливают путем свертки листовой заготовки со стыковкой кромок в сборочно-сварочных приспособлениях, прихватки кромок по краям с использованием технологических пластин, автоматической сварки с последующей калибровкой по внутреннему диаметру обечайки и рентгенотелевизионного контроля качества сварного шва. Днища получают вытяжкой из кружка прессовой обработкой или комбинированной ротационной вытяжкой из кружка посредством проецирования, многопереходной ротационной вытяжки и выглаживания с образованием цилиндрической и сферической частей. Затем в обечайку и днища вваривают штуцеры и вентили. К днищам приваривают прерывистыми швами сварочные остающиеся подкладки. Потом осуществляют сборку и автоматическую сварку обечайки с днищами стыковыми кольцевыми швами с последующим их рентгенотелевизионным контролем качества. После этого к сосуду приваривают опорные и транспортировочные элементы и подвергают его пневмоиспытаниям на герметичность. Изобретение позволяет получать сварные сосуды высокого давления с высокой конструктивной и циклической прочностью, высоким качеством сварных швов, высокой точностью геометрической формы и качеством обработанной поверхности. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам объемной штамповки и ротационной вытяжки с утонением тонкостенных оболочек - тел вращения. Из отрезка прутка выдавливают полую моноблочную заготовку с дном, на котором с внешней и/или внутренней стороны размещают местные утолщения. Обрабатывают резанием ее внутреннюю и наружную поверхности, осуществляют ротационную вытяжку с утонением с допустимой степенью деформации, термическую обработку и окончательную обработку резанием. Причем местные утолщения превышают минимальную толщину оболочки не менее чем в 10 раз. Повышаются прочностные характеристики. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления нарезных и гладких стволов калибра 5,45-30 мм стрелково-пушечного оружия. При изготовлении заготовки-трубы ствола стрелково-пушечного вооружения под радиальное обжатие на радиально-обжимной машине (РОМ) из стали 45 или 40Х изготавливают несколько моделей ее поводковой части с двумя ступеньками большого и меньшего диаметров и хвостовиком. Каждую из них поочередно устанавливают последней в малой полости, а ступеньками в полости с зубьями на боковой поверхности поводкового центра. Воздействуют усилием пресса на модель, под действием которого эти зубья внедряются в ее ступеньки и оставляют в них свои отпечатки. По максимальным размерам отпечатков выявляют оптимальную модель, по размерам которой получают поводковую часть на заготовке-трубе. Уменьшается трудоемкость и повышается стойкость поводкового центра. 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении тонкостенных оболочек. Изготавливают толстостенную полую заготовку. Осуществляют ее ротационную вытяжку за две операции: в предварительной полуфабриката, а в окончательной тонкостенной оболочки с формированием на наружной поверхности оболочки компенсатора, термическую обработку для снятия напряжений между предварительной и окончательной операциями ротационной вытяжки и окончательную обработку оболочки. Полуфабрикат деформируют по всей длине, а после обработки тонкостенного цилиндрического участка оболочки в окончательной операции ротационной вытяжки обрабатывают участок компенсатора, который заканчивают формированием на наружной поверхности конического участка сопряжения с толстостенным участком оболочки с углом наклона образующей конического участка 8-20 градусов. Повышается геометрическая точность размеров оболочки за счет уменьшения разнотолщинности на участке компенсатора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению тонкостенной цилиндроконической оболочки с коническим участком. Изготавливают цилиндроконическую заготовку с коническим участком с углом наклона образующей менее 30º и определенной толщиной стенки, полученной точением. Осуществляют термическую обработку заготовки, ротационную вытяжку с утонением оболочки за несколько операций, термическую обработку между операциями ротационной вытяжки для снятия напряжений и обработку резанием технологических припусков и напусков. Повышается качество оболочек за счет уменьшения наплыва металла перед роликами. 3 ил., 1 пр.
Наверх