Способ изготовления деталей типа стакана или чаши из алюминиевого сплава

Авторы патента:

Басюк Семар Тимофеевич (RU)

Мягких Тимофей Викторович (RU)

Гринберг Ирина Владимировна (RU)

C22F1/04 - алюминия или его сплавов

B21K21/02 - заготовок в форме дисков или чаш для последующего изготовления из них полых изделий, например способом глубокой вытяжки или прессованием

B21J1/02 - Ковка; штамповка; прессование; клепка; кузнечные горны (прокатка металла B21B; изготовление специальных изделий ковкой или прессованием B21K; плакирование или нанесение покрытий B23K; обработка или окончательная отделка поверхностей ковкой B23P 9/04; уплотнение поверхности обдувкой с использованием частичек материала B24C 1/10; прессы общего назначения, прессы для уплотнения скрапа B30B; печи общего назначения F27)

Владельцы патента RU 2532678:

Закрытое акционерное общество "ДИСК БС" (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах заводов при изготовлении полых деталей из алюминиевых сплавов. Исходную круглую заготовку получают из слитка гомогенизацией при температуре (310-340)°C в течение (1-5) часов с последующим охлаждением до температуры (110-120)°C со скоростью не менее 110°C/ч. Гомогенизированный слиток деформируют путем уменьшения площади поперечного сечения и увеличения длины. Полученную заготовку подвергают объемной горячей штамповке выдавливанием через осесимметричный ручей. Ручей образован поверхностями неподвижного дорна и большей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера. Штамповку ведут в две стадии. На первой из них прямым выдавливанием осаживают заготовку, нагретую до температуры (270-400)°C, в шайбу. Одновременно к торцу образуемой шайбы прикладывают через контейнер осевое усилие. На второй стадии выдавливают стенку детали. Вторую стадию штамповки осуществляют с нагревом до температуры (420-440)°С. В результате обеспечивается повышение прочности полученных деталей. 3 ил., 1 пр.

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

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.

Известен способ изготовления деталей типа стакана или чаши из алюминиевого сплава, включающий изготовление исходной заготовки и объемную горячую штамповку с выдавливанием через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера, причем приводной пуансон и упомянутую заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия, при этом 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 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 (пат. РФ 2402401, Кл. В21Л 21/02, публ.2010 - прототип).

Недостатком известного способа является получение неудовлетворительной макро- и микроструктуры и, соответственно, не обеспечиваются оптимальные прочностные свойства готовых деталей.

Предпагаемый способ включает выдавливание исходной круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера. Причем приводной пуансон и упомянутую заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия. 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 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.

Исходную заготовку изготавливают из слитка алюминиевого сплава гомогенизацией при температуре (310÷340)°C в течение (1÷5) часов с последующим охлаждением до температуры (110÷120)°C со скоростью не менее 110°C/ч и деформированием гомогенизированного слитка путем уменьшения площади его поперечного сечения и увеличения его длины с образованием продольной текстуры деформации. Упомянутые стадии штамповки ведут с нагревом до температуры: (270÷400)°C - первую стадию, (410÷440)°C - вторую стадию.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что исходную заготовку изготавливают из слитка гомогенизацией при температуре (310÷340)°C в течение (1-5) часов с последующим охлаждением до температуры (110-120)°C со скоростью не менее 110°C/ч и деформированием гомогенизированного слитка путем уменьшения площади его поперечного сечения и увеличения его длины с образованием продольной текстуры деформации. Упомянутые стадии штамповки ведут с нагревом до температуры (270÷400)°C - первую стадию, (410÷440)°C - вторую стадию. Технический результат предпагаемого изобретения: получаемая макро- и микроструктура заготовки готовых деталей обеспечивает высокий уровень их прочности в условиях экстремально высоких циклических нагрузок, например, колес спортивных автомобилей для спорта высших достижений. Предполагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии горячей объемной штамповки.

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 -слева (а) - конец первой стадии;

справа (б) - окончание второй стадии.

Примеры

1. Изготавливали стакан 1 (полуфабрикат для колеса транспортного средства) наружным диаметром Дн=450 мм, внутренним диаметром Двн=360 мм из алюминиевого сплава АК-6. Исходная круглая заготовка 2 имела диаметр d=350 мм. Исходную заготовку изготавливали из слитка (не показан) диаметром 420 мм гомогенизацией при температуре 310°C в течение 5 часов с последующим охлаждением до температуры 110°C со скоростью 110°C/ч. Гомогенизированный слиток нагревали и прессовали в пруток - исходную заготовку 2 диаметром d=350 мм. При прессовании образована продольная текстура деформации.

Исходную заготовку 2 нагревали до температуры 270°C и укладывали в экспериментальный штамп, содержащий закрепленный на столе пресса (не показан) дорн 3, а также смонтированный на столе пресса с возможностью перемещения по вертикали составной 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, расположенной в корпусе (не обозначен) составного контейнера 4, состоящего из корпуса и заглушки.

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 Рк, 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.1а), наполняя последней ступень 7 большего отверстия контейнера. Образование шайбы 11 приводит к появлению усилия Ро, воздействующего на контейнер 4 в направлении, противоположном усилию Рк.

Когда величина усилия Ро превышает величину усилия Рк, контейнер «всплывает». При этом в образуемой шайбе 11 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это - окончание первой стадии штамповки (фиг.1б). 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 Рк 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.2а)

Затем шайбу 11 извлекают из штампа (не показано), нагревают до 410°C, помещают в штамп и продолжают процесс штамповки. 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 13 заглушки 6, стенку 14 детали 1 (фиг, 26).

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

2. Изготавливалась подобная деталь, но несколько большей высоты, наружным диаметром Дн=430 мм, диаметром внутренним Дв:=380 мм из сплава В-96ЦЗ.

Слиток диаметром 500 мм гомогенизировали при температуре 340°C в течение 1 часа с последующим охлаждением до температуры 12C° со скоростью 120°C/ч.

Гомогенизированный слиток прессовали в пруток - исходную заготовку 2 диаметром d=360 мм.

Далее - аналогично примеру 1, а именно: первую стадию штамповки ведут при нагреве исходной заготовки 2 до температуры 400°C, вторую - при нагреве шайбы 11 до температуры 440°C (фиг.3а, б), но на второй стадии выдавливание стенки 15 производят прямым методом из шайбы 11 в кольцевую полость, образованную стенкой втулки 7 и боковой поверхностью дорна 3 (фиг.3б).

Оптимизация макро- и микроструктуры деталей позволяет существенно улучшить их прочностные характеристики. Исходную заготовку изготавливают из слитка гомогенизацией при температуре (310÷340)°C в течение (1÷5) часов с последующим охлаждением до температуры (110÷120)°C со скоростью не менее 110°C/ч и деформированием гомогенизированного слитка путем уменьшения площади его поперечного сечения и увеличения его длины с образованием текстуры деформации, а упомянутые стадии штамповки ведут с нагревом до температуры: (270÷40О)°C - первую стадию, (420÷440)°C - вторую стадию.

Способ изготовления деталей типа стакана или чаши из алюминиевого сплава, включающий изготовление исходной круглой заготовки и объемную горячую штамповку с выдавливанием исходной круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом приводной пуансон и упомянутую исходную заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра ступенчатого отверстия контейнера, а дорн - в зоне ступени большего диаметра, а штамповку осуществляют в две стадии, на первой из которых прямым выдавливанием осаживают заготовку приводным пуансоном на дорне с образованием шайбы, которой заполняют ступень большего диаметра ступенчатого отверстия контейнера, причем одновременно к торцу образуемой шайбы через контейнер прикладывают осевое усилие в направлении перемещения приводного пуансона, а на второй стадии выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку детали совместным перемещением приводного пуансона и контейнера с ограничением габаритных диаметральных размеров детали внутренней поверхностью большей ступени отверстия контейнера, отличающийся тем, что исходную заготовку изготавливают из слитка гомогенизацией при температуре (310÷340)°C в течение (1÷5) часов с последующим охлаждением до температуры (110÷ 120)°C со скоростью не менее 110°C/ч и деформированием гомогенизированного слитка путем уменьшения площади его поперечного сечения и увеличения его длины с образованием текстуры деформации, первую стадию объемной штамповки ведут с нагревом исходной заготовки до температуры (270÷400)°C, а вторую стадию - при нагреве до температуры (420÷440)°C.

Изобретение относится к металлургии деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала в виде деформируемых полуфабрикатов в морской и авиакосмической технике, транспортном и химическом машиностроении, в т.ч.

Способ формирования микроструктуры эвтектического al-si сплава // 2525872

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу термообработки алюминиево-кремниевого сплава эвтектического состава. Сплав нагревают с печью до температуры на 5-7°C выше температуры эвтектического равновесия сплава, выдерживают сплав при этой температуре в течение 120-150 мин, затем проводят охлаждение с печью до температуры 420-430°C со скоростью 0,01-0,03 град/с и охлаждение в воде до комнатной температуры.

Способ изготовления продукта-плиты из алюминиевого сплава с низкими уровнями остаточного напряжения // 2524291

Изобретение относится к способу изготовления плиты большого калибра из алюминиевого сплава, имеющей пониженный уровень остаточного напряжения. Способ включает обеспечение термообработанной на твердый раствор и закаленной плиты из алюминиевого сплава с толщиной, по меньшей мере, 80 мм, снятие напряжений в упомянутой плите холодной прокаткой плиты до достижения обжатия в направлении толщины плиты в диапазоне от 0,5% до 6%, при этом холодную прокатку осуществляют при скорости деформации менее 0,10 сек-1.

Способ формирования листовых компонентов из алюминиевого сплава // 2524017

Изобретение относится к способу формования листового компонента из алюминиевого сплава. Способ включает нагрев листовой заготовки из алюминиевого сплава до температуры термообработки на твердый раствор (SHT) на станции нагрева и, в случае сплавов, не подвергаемых предварительной закалке с последующим старением, поддержание температуры SHT до завершения термообработки на твердый раствор, подачу листовой заготовки в течение 10 с на ряд холодных штампов и формование таким образом, чтобы уменьшить до минимума потери тепла от листовой заготовки, закрывание холодных штампов для формования листовой заготовки в отформованный компонент, при этом формование осуществляют менее чем за 0,15 с, выдержку отформованного компонента в закрытых штампах во время охлаждения.

Алюминиевая лента с высоким содержанием марганца и магния // 2522242

Изобретение относится к алюминиевому сплаву для производства подложек для офсетных печатных форм. Алюминиевый сплав содержит следующие компоненты, в мас.%: 0,2% ≤ Fe ≤0,5%, 0,41% ≤ Mg ≤ 0,7%, 0,05% ≤ Si ≤ 0,25%, 0,31% ≤ Mn ≤0,6%, Cu ≤0,04%, Ti ≤ 0,05%, Zn ≤ 0,05%, Cr ≤ 0,01%, остальное - Al и неизбежные примеси, каждая из которых присутствует в количестве не более 0,05%, а в целом они составляют максимум 0,15%.

Отжиг холоднокатаной металлической полосы // 2507299

Изобретение относится к области термообработки алюминиевых полос. Способ характеризуется тем, что холоднокатаная полоса из алюминия непрерывно транспортируется по маршруту транспортировки, где расположен, по меньшей мере, один горелочный мост с горелками прямого воздействия пламени (DFI) для нагревания полосы, причем горелочный мост расположен перпендикулярно к направлению движения полосы, горелки прямого воздействия пламени (DFI) взаимно расположены так, чтобы полоса нагревалась по всей ширине до одинаковой или, по существу, почти одинаковой температуры, при этом скорость прохождения полосы через горелочный мост и тепловую мощность горелок устанавливают такими, чтобы при тепловой обработке выполнялся отжиг полосы, и полоса могла наматываться в рулон.

Способ регулирования долговечности изделия из алюминия, работающего в условиях ползучести // 2502825

Изобретение относится к обработке алюминия, в частности к регулированию ресурса работы изделий, изготавливаемых из технически чистого алюминия и эксплуатирующихся в условиях ползучести, и может быть использовано в строительстве, производстве двигателей, автомобиле-, авиа- и судостроении, где наибольшее применение находит алюминий и сплавы на его основе.

Способ холодной многопроходной прокатки тонких лент из алюминиевых сплавов // 2501881

Изобретение относится к обработке металлов давлением, например, к производству тонких лент из сплавов систем Al-Mg, Al-Mg-Mn и может быть использовано для производства упаковочной тары в пищевой промышленности.

Способ горячего изостатического прессования отливок из алюминиевых сплавов // 2501880

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для улучшения качества отливок из алюминиевых сплавов эвтектического типа и сплавов типа твердого раствора за счет устранения в них усадочных пор и раковин.

Способ получения износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава // 2492964

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению износостойкого антифрикционного самосмазывающегося сплава с большим содержанием олова. Распыленные порошки состава Al-40Sn прессуют в брикет и спекают в инертной атмосфере при температуре 590-615°C в течение 90-30 минут.

Штамп для концентричного углового прессования деталей типа стаканов или чаш // 2456113

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

Способ концентричного углового прессования деталей типа стаканов или чаш // 2443498

Способ изготовления деталей типа осесимметричной чаши // 2443497

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

Способ концентричного углового прессования деталей типа стакана или чаши // 2437738

Способ изготовления поковки днища (крышки) реактора из слитка // 2412777

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической и др. .

Способ объемной горячей штамповки деталей типа стаканов и чаш // 2402401

Способ объемной горячей штамповки деталей типа чаш и стаканов // 2391174

Способ объемной горячей штамповки деталей типа стакана или чаши // 2371276

Способ изготовления полых поковок с боковым отростком // 2344898

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.

Способ изготовления раскатных кольцевых заготовок из высоколегированных никелевых сплавов // 2342215

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

Способ изготовления полуфабрикатов типа галет и шайб из цилиндрической заготовки горячей обработкой давлением // 2532630

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полуфабрикатов типа галет или шайб для последующего изготовления деталей из высокопрочных сплавов.