Способ получения металлических изделий полого профиля

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.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Инструмент для прошивки заготовки под прессование трубы содержит контейнер, матрицу с подпорной иглой, пресс-штемпель с концентрично размещенной в нем с зазором подвижной в осевом направлении прошивной иглой со съемным наконечником. На переднем торце пресс-штемпеля размещена шайба с осевым отверстием, торцевая поверхность которой выполнена с расширяющимся в сторону заготовки углублением в виде усеченного конуса. Радиус меньшего основания конуса больше радиуса отверстия шайбы. Технический результат заключается в обеспечении снижения усилия прессования труб и расходного коэффициента металла. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для производства осесимметричных прутковых изделий гидромеханическим прессованием. Способ включает выдавливание осесимметричной прутковой заготовки, помещенной в контейнер, через коническую матрицу воздействием на задний конец заготовки пуансоном усилием Р. Предельное соотношение длины lпр заготовки и диаметра заготовки d0 определяют из условия сохранения устойчивости заготовки по формуле: где Е - модуль упругости материала заготовки, МПа, - коэффициент вытяжки при прессовании, d0, d1 - диаметр заготовки и диаметр изделия после прессования соответственно, мм, σs - сопротивление деформации прессуемого материала, МПа, αм - угол наклона образующей матрицы к оси прессования, град, - коэффициент трения в очаге деформации. Технический результат заключатся в возможности определения предельных соотношений длины и диаметра заготовки из условия сохранения устойчивости заготовки при воздействии осевого усилия с учетом технологических параметров процесса пластического деформирования. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способам прямого или обратного прессования заготовок для получения экструдированных металлических труб и дорнам для прессования. Способ включает использование дорна, имеющего между упомянутыми двумя поверхностями прессования (63, 64) переходный участок (66), на котором выполняют опорную поверхность (62), причем при перемещении дорна (6) относительно прессовой матрицы (2) из его первого положения прессования в его второе положение прессования для упомянутой заготовки обеспечивают опору по оси прессовой матрицы (2) посредством упомянутой опорной поверхности (62). Дорн (6) содержит две поверхности прессования (63, 64), которые имеют разные радиусы, ориентированные под одним и тем же углом относительно оси дорна, а радиус опорной поверхности (62) ориентирован под тем же углом относительно оси (68) дорна и имеет величину, превышающую 5% от разности упомянутых радиусов двух поверхностей прессования (63, 64), но меньшую, чем больший из двух упомянутых радиусов или чем радиус дополнительной опорной поверхности (62), ориентированный под тем же углом относительно оси (68) дорна. Технический результат заключается в получении экструдированных металлических труб, в которых отрицательное влияние перетяжек минимизировано. 7 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

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·t, где t - температура нагрева полуфабриката. В результате обеспечивается расширение ассортимента получаемых изделий. 1 ил., 1 табл.

Наверх