Способ получения металлических изделий полого профиля



Способ получения металлических изделий полого профиля

 


Владельцы патента RU 2509617:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий с полостью из труднодеформируемых сталей и титановых сплавов. Нагретый полуфабрикат пластически деформируют в матрице путем воздействия на него пуансоном. Внутри пуансона непрерывно подают средство формирования полости в изделии, выполненное в виде проволоки. Скорость перемещения пуансона определяют в зависимости от площади поперечного сечения изделия и полуфабриката и высоты очка матрицы из приведенного соотношения. Используют проволоку из легкоплавкого материала. Температуру плавления материала Т выбирают из соотношения: T=(0,52÷0,67)·t, где t - температура нагрева полуфабриката. В результате обеспечивается расширение ассортимента получаемых изделий. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения изделий из труднодеформируемых сталей и титановых сплавов с внутренней полостью.

Известен способ прессования труб, включающий нагрев технологической шайбы до регламентированной температуры ниже температуры нагрева заготовки, подачу шайбы на иглу, подачу заготовки на ось прессования, выпрессовку трубы, удаление пресс-остатка из контейнера и использование его в качестве задней технологической шайбы при последующем прессовании (Патент РФ №2184633, B21C 23/08, опубл. 10.07.2002).

Недостатками известного способа являются увеличенный расход металла за счет образования пресс-остатка, снижение выхода годного металла из-за неравномерной осадки при подпрессовке в контейнере, приводящее к смещению иглы и увеличению разностенности трубы, а также уменьшение сортамента из-за ограничений по минимальному размеру иглы.

В практике производства труб методом прессования широко распространен способ прессования труб из высокопрочных легированных сплавов, содержащий подачу в контейнер пресса подогретой гильзы с нанесенной технологической смазкой, установку матрицы со смазочной шайбой на ней, введение в гильзу иглы и выдавливание пресс-штемпелем металла в отверстие матрицы. Затем штемпель, иглу и контейнер отводят назад и пилой отрезают пресс-остаток от трубы, который вместе с пресс-шайбой выталкивают в специальный лоток (Гуляев Г.И. и др. Прессование стальных труб и профилей. - М.: Металлургия, 1973, с.70).

Недостатками данного способа являются образование пресс-остатка и снижение выхода годного, увеличение трудоемкости технологического процесса за счет удаления пресс-остатка, а также уменьшение сортамента из-за ограничений по минимальному размеру иглы.

Наиболее близким из уровня техники техническим решением по назначению, технической сути и достигаемому результату является способ получения полых профилей, в соответствии с которым выдавливание осуществляется наружным пуансоном, внутри которого соосно размещен вспомогательный пуансон с возможностью перемещения, используемый для полной выпрессовки полого профиля без образования пресс-остатка после завершения упомянутого выдавливания (Патент РФ №2443485, B21C 23/08, опубл. 27.02.2012).

К недостаткам данного известного из уровня техники способа следует отнести невозможность получения полых профилей с малым поперечным размером внутренней полости (менее 12 мм) из-за низкой стойкости пресс-иглы.

В основу заявленного изобретения положена задача расширение сортамента получаемых изделий, за счет обеспечения возможности получения изделий из труднодеформируемых жаропрочных сталей и сплавов с малым поперечным размером внутренней полости (от 3 мм до 12 мм).

Поставленная задача решается посредством того, что в способе получения металлических изделий полого профиля, включающем пластическое деформирование полуфабриката в матрице посредством воздействия на него пуансоном, внутри упомянутого пуансона осуществляется подача средства формирования полости изделия, выполненного в виде проволоки, согласно изобретению, подачу средства формирования полости изделия осуществляется непрерывно, а скорость пуансона V, определяется из следующего соотношения:

V = h 0.005 S И S З ;   [ мм с е к ]

где SИ и SЗ - площадь поперечного сечения изделия и полуфабриката соответственно, а h - высота калибрующего отверстия матрицы,

при этом в качестве материала используется проволока, выполненная из легкоплавкого материала, температура плавления Т которого выбирают из следующего соотношения:

Т=(0,52÷0,67)·t,

где t - температура нагрева полуфабриката.

Сущность заявленного способа поясняется графическими материалами (фиг.1) и осуществляется следующим образом.

Внутренний пуансон 1 прикреплен к внутреннему ползуну пресса (на фигуре не показан), а наружный пуансон 2 к наружному ползуну (на фигуре не показан). Комплект смазочных шайб включает две шайбы 3 из гранулированного доменного шлака и шайбу 4 из графита, расположенную между указанными шайбами 3. Контейнер 5 расположен на вставке 6, упомянутый контейнер 5 и вставка 6 запрессованы в бандаж 7. Матрица 8 расположена во вставке 6. Высота внутренней цилиндрической калибрующей поверхности матрицы 6 составляет h. Осевое перемещение внутреннего пуансона 1 ограничивается нижним положением, при котором между конической поверхностью пуансона 1 и конической поверхностью матрицы 8 обеспечивается зазор 9 высотой S. Осевое перемещение наружного пуансона 2 ограничивается нижним положением, при котором не допускается касание торцевой поверхности упомянутого пуансона 2 со вставкой 6. Подача средства формирования полости изделия в виде проволоки 10 осуществляется через осевое отверстие, выполненное в пуансоне 1. Проволоку 10 выполняют из легкоплавкого материала (например, алюминиевого сплава), температура плавления Т которого выбирают из следующего соотношения:

Т=(0,52÷0,67)·t,

где t - температура нагрева полуфабриката.

В начальный момент оба пуансона 1 и 2 находятся в верхнем положении. При включении привода внутреннего ползуна пресса, пуансон 1 перемещается в нижнее положение. Упомянутый комплект смазочных шайб установлен в контейнере 5 на вставку 6. При включении привода наружного ползуна наружный пуансон 2 перемещается в нижнее положение, при этом материал комплекта смазочных шайб деформируется, обеспечивая заполнение зазора 9, а также полости 11 внутри калибрующего отверстия матрицы. Затем наружный пуансона 2 и внутренний пуансон 1 возвращают в исходное положение.

Полуфабрикат 12, например, из толстостенной трубы, нагретый до температуры горячей обработки, например, для высоколегированной стали - (1150-1200)0C, устанавливают в контейнер 5 на вставку 6. На полуфабрикате 12 устанавливают упомянутый комплект смазочных шайб. При включении привода внутреннего ползуна пресса пуансон 1 перемещается в нижнее положение. При включении соответствующего привода (на фигуре не показан) осуществляется подача проволоки 10 вниз со скоростью (5…10) мм/сек.

При перемещении проволоки 10 в момент достижения расстояния между торцевой поверхностью пуансона 1 и торцевой поверхностью проволоки 10 равного Н выполняется включение привода наружного ползуна, перемещающего наружный пуансон 2 в нижнее положение. В процессе перемещение наружного пуансона 2 происходит выдавливание металла через зазор 8 и вытеснение материала комплекта смазочных шайб (обеспечивающий при этом соответствующие условия трения), находящегося в зазоре 9 и в цилиндрической полости 11, образуемой между калибрующим отверстием матрицы и проволокой 10.

Деформируемый металл полуфабриката, вытесняемый через зазор 9 в полость 11, охватывает проволоку 10, образуя профиль полости изделия 12, и вытягивает силами трения упомянутую проволоку 10 в направлении движения выдавливаемого металла со скоростью превышающей скорость подачи упомянутого средства за счет, например, возможности проскальзывания в механизме привода подачи проволоки. Скорость перемещения деформируемого металла (обеспечиваемая скоростью перемещения пуансона) такова, что проволока 10 в зоне деформирования не успевает оплавиться и деформироваться, что обеспечивает получение заданного размера и формы полости в изделии 12.

Численное значение скорости перемещения пуансона определяется из следующего соотношения:

V = h 0.005 S И S З ;   [ мм с е к ]

Выдавливание полного объема заготовки осуществляется за счет вытеснения металла из зазора 9 и полости 11 материалом комплекта смазочных шайб. При прохождении и удалении изделия (в тару) металл проволоки за счет нагрева выплавляется и удаляется.

Включается система перемещения ползунов, подымающая наружный и внутренний пуансоны. Система готова к следующему циклу.

Проведенные испытания показали возможность использования заявленного технического решения для изготовления изделий из труднодеформируемых жаропрочных сталей и сплавов с малым поперечным размером внутренней полости от 3 мм до 12 мм.

Все заявленные значения интервалов и соотношение, указанные в формуле изобретения, получены экспериментальным путем (см. Таблицу 1).

Таблица 1
Отношение T/t Соответствие размера и формы полости размеру и форме средства формирования полости изделия
0,50 Не соответствует
0,52 Соответствует
0,65 Соответствует
0,67 Соответствует
0,70 Не соответствует

Как видно из таблицы, заявленная совокупность признаков, обеспечивает получение качественного изделия из труднодеформируемых и жаропрочных сталей и сплавов с малым поперечным размером внутренней полости от 3 мм до 12 мм.

Заявленные в формуле изобретения относительное перемещение элементов инструмента, интервал относительной скорости ползуна пресса и относительной температуры плавления материала средства формирования полости изделия получены экспериментально и являются оптимальными, поскольку при выходе за них не обеспечивается получение изделия с внутренней полостью заданного размера и формой.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для обработки металлов давлением, в частности, для изготовления охлаждаемых или обогреваемых лопаток, имеющих внутренние полости малого поперечного размера от 3 до 12 мм из труднодеформируемых и жаропрочных сталей и сплавов, используемых в авиационных осевых компрессорах и турбинах;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Способ получения металлического изделия в виде полого профиля, включающий пластическое деформирование нагретого полуфабриката в матрице путем воздействия на него пуансоном, при этом осуществляют подачу внутри пуансона средства формирования полости в изделии, выполненного в виде проволоки, отличающийся тем, что подачу средства формирования полости в изделии производят непрерывно, а скорость перемещения пуансона V определяют из следующего соотношения:
V = h 0,005 S u S з , м м / с ,
где Su и Sз - площадь поперечного сечения изделия и полуфабриката соответственно;
h - высота очка матрицы,
при этом используют проволоку, выполненную из легкоплавкого материала, температуру плавления T которого выбирают из следующего соотношения:
T=(0,52÷0,67)·t, °С,
где t - температура нагрева полуфабриката.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных стальных труб методом горячего прессования на вертикальных прессах с использованием стеклянных смазок.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству полых профилей методом непрерывной прокатки и прессования, и может быть использовано при производстве труб из специальных сталей и сплавов.

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. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цилиндрических трубных заготовок и прутков из высоколегированных металлов и сплавов.
Изобретение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при производстве профилей, преимущественно прутков, методом горячего прессования из труднодеформируемых сплавов.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полуфабрикатов изделий типа стакана.

Изобретение предназначено для улучшения технико-экономических показателей процесса прессования прутковых и проволочных заготовок. Способ заключается в выдавливании металла, помещенного в замкнутую полость контейнера, через отверстие конической матрицы. Снижение усилия прессования обеспечивается за счет того, что используют коническую матрицу, угол наклона образующей конического канала к оси прессования которой регламентирован математической зависимостью. 1 ил.
Изобретение предназначено для снижения энергетических затрат, трудоемкости процесса и минимизации отходов при изготовлении неограниченно протяженного прутка из дистиллированного кальция. Способ включает загрузку в контейнер пресса кальция и прессование со сваркой последовательно загружаемого кальция. Равномерность механических свойств без локализованной зоны сваривания на любом участке готового изделия обеспечивается за счет того, что производят загрузку в контейнер пресса кальция произвольной формы и размера c возможным его предварительным компактированием посредством деформационного уплотнения, прессование со скоростью не более 5 мм/с со сваркой последовательно загружаемых порций с прессовым остатком высотой не менее 0,2 диаметра контейнера. Для повышения пластичности готового изделия в форме прутка может быть произведен лимитированный, не более 0,45 температуры плавления кальция, подогрев инструмента. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение предназначено для снижения усилия прессования и энергоемкости процесса прессования биметаллических прутков и проволоки из биметаллических заготовок. Способ включает помещение биметаллической заготовки, состоящей из сердечника и оболочки, в замкнутый контейнер и выдавливание заготовки через отверстие конической матрицы с приложением усилия к заднему торцу прессуемой биметаллической заготовки. Снижение усилия прессования за счет оптимизации угла наклона образующей конического канала матрицы обеспечивается посредством того, что используют матрицу, угол наклона образующей конического канала к оси прессования которой регламентирован математической зависимостью, 1 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве труб. Прессование полых профилей ведут в устройстве, которое содержит контейнер, пуансон, матрицу с центрирующим стаканом, пресс-шайбу со сквозным отверстием и пресс-иглу с коническим участком. Пуансон имеет глухое отверстие, в котором закреплено амортизирующее устройство, соединенное с концом пресс-иглы. Пресс-игла перемещается вдоль оси прессования внутри пуансона и пресс-шайбы. В последней выполнено углубление, соответствующее по форме участку пресс-иглы с максимальным диаметром. После установки в контейнер заготовки, введения в нее и центрирования пресс-иглы последнюю перемещают до соприкосновения ее конического участка с торцевой поверхностью заготовки. Затем пресс-иглу перемещают внутри пуансона в сторону, противоположную направлению прессования. После образования пресс-остатка останавливают движение пуансона и перемещают пресс-иглу в направлении прессования. Производят продавливание пресс-остатка в отверстие матрицы коническим участком пресс-иглы. В результате обеспечивается полная выпрессовка полого профиля без образования пресс-остатка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для прессования триметаллической заготовки, состоящей из трех разнородных материалов. Способ включает помещение триметаллической заготовки в замкнутый контейнер и выдавливание заготовки через отверстие конической матрицы приложением усилия к заднему торцу прессуемой триметаллической заготовки. Снижение усилия прессования и энергоемкости процесса прессования обеспечивается за счет того, что используют матрицу, угол наклона образующей конического канала к оси прессования которой регламентируется математической зависимостью, позволяющей повысить единичные обжатия, стойкость технологического инструмента и качество поверхности прессуемых изделий. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве длинномерных заготовок типа прутков и профилей из конструкционных титановых сплавов методом изотермической экструзии. Производят ковку или прокатку слитка при температуре β-области с получением прутка. Пруток режут на заготовки, которые подвергают промежуточной ковке при температуре (α+β)-области, механически обрабатывают, нагревают до температуры (α+β)-области и деформируют. Деформирование осуществляют экструдированием в матрице из жаропрочного никелевого сплава на прессе с получением прутка или профиля. Механическую обработку производят путем обтачивания заготовок с нарезанием на боковой поверхности продольных канавок или резьбы для смазки. На поверхность механически обработанных заготовок наносят смазку и помещают их в матрицу из жаропрочного никелевого сплава. Заготовки нагревают вместе с матрицей. В результате обеспечивается получение длинномерных заготовок с равномерной регламентированной мелкозернистой структурой и снижение трудоемкости изготовления.5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Наверх