Способ обработки изделия из тонкого листа


 


Владельцы патента RU 2533251:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" (САФУ) (RU)

Изобретение относится к области металлургии и машиностроения и может найти применение при изготовлении закаленных тонколистовых деталей. Способ включает установку заготовки в полость штампа, электронагрев её в штампе и одновременное с нагревом растяжение изделия, последующее охлаждение в штампе, при этом растяжение осуществляют до напряжений, превышающих предел текучести материала изделия. Получаемое в результате такого способа обработки структурное состояние металла заготовки позволяет значительно повысить весь комплекс прочностных свойств металла, таких как пределы упругости, текучести и прочности, обеспечив одновременно больший запас прочности и пластичности. Наряду с названными свойствами в значительной степени повышается ударная вязкость при комнатной и низкой температурах, понижаются порог хладноломкости и чувствительность к отпускной хрупкости. 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов, а именно к способам производства листовых деталей путем штамповки и термической обработки, и может быть использовано при изготовлении закаленных тонколистовых деталей.

Известен способ термомеханической обработки быстрорежущих сталей, включающий аустенизацию при температуре более 1150°С, подстуживание до 400-600°С, после чего производят скоростной нагрев до температуры горячей деформации 960-1150°С со степенью обжатия более 0,7, закалку и многократный отпуск (Авт. св. СССР №449941, МПК C21D 7/14, 9/21, 1974 г. - аналог).

Однако такой способ не дает возможности обработки изделий из тонкого листа.

Известен способ термической обработки легированной стали, преимущественно сложнолегированной, включающий нагрев до температуры выше Асз, горячую пластическую деформацию, выдержку, охлаждение со скоростью выше критической, повторный нагрев до температуры двухфазной аустенитно-ферритной области, охлаждение со скоростью выше критической и отпуск, при этом после горячей пластической деформации и повторного нагрева проводят выдержку, продолжительность которой назначают исходя из обеспечения первичной рекресталлизации (Патент РФ №1696515, МПК C21D 8/00, 1991 г. - аналог).

Однако данный способ неприменим для углеродистых, низко- и среднелегированных сталей.

Известен способ обработки изделий из тонкого листа, включающий установку изделия в полость штампа, электронагрев его в штампе, приложение к изделию усилий сжатия и последующее охлаждение в штампе, при этом одновременно с нагревом изделие растягивают до напряжений, не превышающих предела текучести материала изделия, при этом нагрев производят со скоростью 100…2000°С/с, а сжатие - со скоростью 3…8 м/с (Авт. св. СССР №1555010, МПК B21D /00, C21D 8/00, 1990 г. - прототип).

Растяжение заготовки по этому способу производится только с целью компенсации ее термического удлинения при нагреве. Некоторое повышение прочностных свойств в таком случае достигается только за счет эффекта измельчения зерна материала заготовки при скоростном нагреве. Этот эффект имеет существенные ограничения. Использование скоростей нагрева до 2000°С/с применительно, например, к сталям не позволяет получить величину зерна аустенита менее 10 мкм. Применение более высоких (до 10000°С/с и выше) скоростей требует, в свою очередь, высоких энергетических затрат и чрезвычайно высоких требований по быстродействию к системам управления и регулирования параметров технологического процесса. Использование по известному способу одновременной высокоскоростной (до 8 м/с) штамповки требует также высокоэнергетических штамповых установок и значительно снижает ресурс штампов.

Задача, на решение которой направлено изобретение - повышение качества, а именно комплекса прочностных механических свойств, изделий из тонкого листа.

Это достигается тем, что в известном способе, включающем установку заготовки в полость штампа, электронагрев ее в штампе с одновременным растяжением заготовки, приложение к заготовке усилия сжатия, последующее охлаждение в штампе, при этом растяжение заготовки в процессе нагрева осуществляется с усилием, создающим в заготовке напряжения, превышающие предел текучести материала заготовки при температуре нагрева и с обеспечением величины относительного удлинения δр=20-30%.

Отличие этого способа от прототипа заключается в том, что непосредственно перед штамповкой контролируемое растяжение заготовки производится с усилием, обеспечивающим создание в материале заготовки напряжений, несколько превышающих предел текучести при температуре нагрева, с тем чтобы обеспечить нормированную величину относительного удлинения порядка δр=20-30%.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 представлена схема реализации способа.

Листовая заготовка 1 закрепляется в неподвижном электрозажиме 2 и подвижном электрозажиме 3. К подвижному зажиму прикладывается усилие растяжения Fp, величина которого обеспечивает создание напряжений в заготовке, несколько превышающих предел текучести материала заготовки при температуре нагрева. Затем производится электронагрев заготовки от источника питания 4. В процессе электронагрева заготовка растягивается на величину зазора Δ за счет смещения подвижного зажима 3 до упора в ограничитель 5, что исключает разрыв заготовки. Величина зазора Δ обеспечивает нормированное относительное удлинение заготовки δр=20-30%. После нагрева производится смыкание штамповых металлических блоков 6 и формообразование с одновременным охлаждением изделия.

Предлагаемый способ, таким образом, позволяет помимо эффекта измельчения зерна за счет скоростных нагрева и штамповки использовать эффект высокотемпературной термомеханической обработки, заключающийся в дополнительном измельчении зерна и субзерна, и, как следствие, создании в материале заготовки более высокого уровня деформационного и фазового наклепа.

Получаемое в этом случае особое структурное состояние позволяет значительно повысить весь комплекс прочностных свойств, таких как пределы упругости, текучести и прочности, обеспечив одновременно больший запас прочности и пластичности. Наряду с названными свойствами в значительной степени повышается ударная вязкость при комнатной и низкой температурах, понижаются порог хладноломкости и чувствительность к отпускной хрупкости.

Предлагаемый способ реализован в технологическом процессе изготовления гофрированных упругих элементов из стали 60С2А. Толщина заготовки варьируется в диапазоне 0,2-0,5 мм. Нагрев заготовки производится до температуры 950-110°С (в зависимости от скорости нагрева) со скоростью нагрева 100-10000°/с. Для заготовки длиной 140 мм и размерами поперечного сечения 0,3×40 мм усилие растяжения составляет 420Н (предел текучести 35 МПа) при температуре 1000°С, при этом величина зазора Δ=28 мм (δр=20%). Скорость приложения усилия при штамповке 0,5-10 м/с. Конечная толщина полученного изделия 0,28 мм.

Способ обработки тонкой листовой заготовки, включающий установку заготовки в полость штампа, электронагрев её в штампе с одновременным растяжением заготовки, приложение к заготовке усилия сжатия, последующее охлаждение в штампе, отличающийся тем, что растяжение в процессе нагрева осуществляется с усилием, создающим в заготовке напряжения, превышающие предел текучести материала заготовки, обеспечивающим величину относительного удлинения δр=20-30%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии конструкционных сталей и сплавов, а именно к термомеханической обработке аустенитных коррозионно-стойких хромоникелевых сталей.
Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано в производстве пружин из закаливаемых марок стали. Для повышения качества пружин и снижения энергозатрат осуществляют скоростной нагрев прутка до температуры выше точки Ac3 фазовых превращений, пластическую деформацию прутка винтовым обжатием с закручиванием в направлении сжатия витка пружины, немедленную горячую навивку пружины при температуре выше Ac3 с немедленной повитковой закалкой и отпуск с обеспечением анизотропно ориентированной структуры стали.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стальному рельсу, применяемому при железнодорожной перевозке грузов. Рельс выполнен из стали, содержащей в мас.%: от более чем 0,85 до 1,20 С, от 0,05 до 2,00 Si, от 0,05 до 0,50 Mn, от 0,05 до 0,60 Cr, Р ≤ 0,0150, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств металлов и может найти применение при расчете элементов конструкций и деталей машин. Сущность: осуществляют деформационное старение образца, приложение статической нагрузки без изменения знака нагружающей силы и знака деформации до полного прохождения пластических деформаций на площадке текучести с выходом в зону упрочнения, нагрев и выдержку при заданном температурном режиме.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления внутренних оболочек теплообменников, а именно блока сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя.
Изобретение относится к области металлургического и термического производства, а именно к обработке стали с получением структуры естественного феррито-мартенситного композита - структура, включающая пластичную ферритную матрицу и дискретные твердые волокна - слои мартенсита, и может быть использовано для получения материала, используемого для броневой защиты воинского персонала, БТР, БМП, блокпостов, от поражения при стрельбе из стрелкового оружия и гранатометов.
Изобретение относится к области черной металлургии, конкретнее к обработке лент из аморфно-нанокристаллических сплавов, и может быть использовано, например, при изготовлении деталей в электронике и приборостроении.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к рельсу из высокоуглеродистой перлитной стали. .

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к обработке металлов давлением, а именно к технологии получения заготовок сталей аустенитного класса с нанокристаллической структурой, и может быть применено при изготовлении сосудов высокого давления для теплоэнергетики и химической промышленности.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента, в частности выглаживателей для деталей из цветных металлов.

Изобретение относится к области обработки давлением и может быть использовано для повышения физико-механических свойств металлов и сплавов. Производят нагружение нагретой заготовки с получением интенсивной пластической деформации при температурно-скоростных режимах, обеспечивающих развитие динамической рекристаллизации, измельчение вторичных фаз и создание мелкозернистой структуры.
Изобретение относится к обработке давлением и может быть использовано при изготовлении изделий типа «крышка» или «дно», например комплектующих маршевого и стартового двигателей малогабаритных снарядов.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении резьбы на деталях, работающих при знакопеременных нагрузках и в условиях абразивной среды.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочняющей обработке наплавленной быстрорежущей стали на поверхности заготовки, применяемой для изготовления инструмента повышенной стойкости.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок с мелкозернистой структурой в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с двумя манипуляторами.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению деталей для автомобилестроения термомеханической обработкой горячекатаных и/или холоднокатаных стальных полос или листов, снабженных слоем покрытия из цинкового сплава.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к электромеханической обработке деталей. .

Изобретение относится к области упрочняюще-чистовой обработки деталей и может быть использовано в различных областях машиностроения для упрочнения поверхностей деталей.
Изобретение относится к способам сварки и может быть применено для выполнения антифрикционных наплавок на уплотнительные поверхности изделий судовой арматуры из титановых сплавов, изделий химического машиностроения и др.

Изобретение относится к области металлообработки, а именно к электромеханической обработке деталей машин. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для правки листового проката в процессе отжига под постоянной нагрузкой, преимущественно крупногабаритных листов и плит из титановых сплавов.
Наверх