Способ изготовления биметаллических полых изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТБЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свод-ву (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2460236/25 — 27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень М. 18

Дата опубликования описании 18,05.79, Союз Советских

Социалистических

РЕспублик („,662309 (51) М. Кл

В 23 P 3/02

Государстаеииый иаиитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 771..8 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.М. Жвик, Ю.И. Плющев и А.С. Шаров (71) Заявитель

Ижевский механический институт (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПОЛЫХ ИЗИЕЛИЙ

Изобретение относится к области обработки . металлов давлением, а именно к способам изготовления биметаллических полых изделий типа полуфабрикатов для сильфонов и нодшипников сколыкения, Известен способ изготовления биметаллических труб, включающий сборку заготовок разной длины в пакет и совместную пластическую деформацию проталкиванием пакета через матрицу. При проталкивании рабочее усилие прикладывают к торцу более прочного слоя f1).

Недостатком этого способа является ограниченная длина обрабатываемых труб. Приложение рабочего усилия к свободному торцу прочного слоя может привести к потере устойчивости заготовки. Кроме того, по такому способу невозможно получать изделия без концевых отходов, так Kak проталкивание пакета осуществляется до зеркала матрицы. В этом. способе процесс совместной деформации является нерегулируемым, в результате мягкий слой получает большую деформацию.

Из известных способов изготовления биметаллических и многослокных изделий наиболее

2 близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления биметаллических и многослоййых труб путем сочленения трубных заготовок с последующей пластической деформацией в холодном состоя,нии. При этом перед сочленением каждую трубную заготовку подвергатот дополнительной, индивидуальной обработке, а совместную деформацию сочлененных заготовок осуществляют путем давления со стороны слоя, имеющего меньшую по величине характеристику упругой отдачи 12).

Недостатками этого способа является введение дополнительной, индивидуальной для каждой трубы, обработки, для получения различных упругих характеристик. Это приводит к . удлинению технологического процесса и снижению производительйости йзготовттения изделий.

Осуществление же совместной деформации путем давления со сторбны слоя, имеющего меньшую по величине характеристику упругой отдачи увеличивает неравномерность послойной деформации. 3а счет преимущественного течения более мягкого слоя, который опережает

662309 «« соседний слой в процессе обработки, изделия получаются со слоями разной длины, что неизбежно приводит к браку изделий, либо потерям ценных металлов.

Кроме того, при обработке длинных заготовок всегда наблюдается искривление образую. щей поверхности трубы, вследствие этого затрудняется сборка труб. На поверхности слоев образуются риски, задиры, царапины и другие дефекты. Это приводит к снижению механичес- 10 кой прочности соединения слоев и качества изделий при формовке и работе сильфонов, изготавливаемых иэ этих многослойных труб.

Для предотвращения задиров на контактных трущихся поверхностях необходим большой зазор между слоями. Это требует увеличения степени деформации для соприкосновения слоев, что не всегда просто осуществить.

Целью изобретения является увеличение про- @ изводительности и повышения качества изделий за счет обеспечения равномерности послойной деформации материалов с различными пределами текучести, Цель"достигается тем, что в процессе совместной деформации пакета к торцу заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести,дополнительно прикладывают давление, величина которого равйа разности пределов теку. чести обрабатываемых материалов. Зр

На фиг. 1 покаэайо/ исходное п/олож«е/йие/ заготовки в штампе при вытяжке с утонением стенки; на фиг. 2 — промежуточное положение

= " " зФотоЖй в" штампе при вытяжке с утонением стенки; иа фиг. 3 и фиг. 4 — то же, при отбортовке с утоиением стенки борта .

Получение изделий по предлагаемому спосо-,-бу осуществляют следующим образом, Предварительно вытянутые или отбортованные заготовки с подготовленными контактными поверхностями собирают в пакет 1. Пакет устанавливают на зеркало матрицы 2 (при отбор товке) или центрируют в матрице и произвоцят совместное деформирование пуансоном 3. Одновременно к торцу заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести прикладывают давление кольцом 4. Прй этом в указанном слое создают дополнительные сжимающие напряжения; которые комйенсируют раэ ноСп п« фбделов текучести материалов. Поэтому величина

Ю доцолнительного давления для Получ/енйя равномерной деформации не должна превышать раз-: ность пределов текучести обрабатываемых материалов.

Перед сборкой в пакет контактирующие поИ верхности заготовок подвергают очистке химической или механической обработкой, либо сочетанием этих видов обработки для образова1 ния прочных металлических связей при последующей термодиффузионной обработке пакета.

При деформации двухслойных изделий с утонением стенки обычными способами слой из материала с меньшей величиной предела текучести получает большую деформацию, так как в нем пластическое состояние наступает раньше. Это легко установить при совместном решении уравнения равновесия. Действительно, в более пластичном слое разность напряжений бр и 5 равная пределу текучести материала О меньше, чем в соседнем. И чем больше разность пределов текучести материалов, тем

1большую деформацию получает пластичный материал при совместном деформировании.

В" предлагаемом способе дополнительное дав-

/ ление, приложенное к материалу с меньшей величиной предела текучести, увеличивает,в нем сжимающие напряжения. Это приводит к перераспределению напряжений в обоих слоях. В более пластичном слое уменьшаются растягивающие

L, напряжения (3 и увеличиваются сжимающие на величину дополнительного давления и. В каждом слое должны действовать одинаковые напряжения 8, так как они возникают при деформированйи от реакции инструмента, При совместном решении уравнений пластичности и равновесия для каждого слоя, учитывая давление и в граничных условиях, можно выразить компоненты напряжений 5 действующих в каждом слое. Приравнивая указанные выражения между собой, легко определить значение дополнительного давления и, причем для получения равномерной деформации величина давления не превышает разность пределов текучести материалов.

Изменяя величину дополнительного давления для заданной комбинации материалов, можно регулировать деформацию слоев в широких пределах. Например, из заготовок одинаковой исходной толщины можно получать как изделия с одинаковой толщиной, так и с различной толщиной стенок. При этом материал с более низким пределом текучести может получать в результате дополнительного силового воздействия как большую, так и меньшую деформацию по сравнению с соседним слоем. (При ос1лцаствлении предлагаемого способа можно получать предварительно напряженные соединения, регулируя величину прикладываемого давления. Например, для увеличения радиальных контактных давлений между слоями дополнительное давление берут большей величины, Возможен другой вариант реализации способа, при котором в процессе совместной деформации пакета к обоим слоям дополнительно прикладывают давления. При этом к мягкому слою прикйадывают давления большей величи662309

5 ны, а разность прикладываемых давлений также не превышает разность пределов текучести обрабатываемых материалов. Этот вариант осуществления способа позволяет увеличить степень деформации за переход и создать еще большее у контактное давление между слоями.

Пример. Предлагаемый способ изготовления. биметаллических полых изделий опробован в лабораторных условиях. Испытания проведены в лаборатории кафедры "Машины и 1п технология обработки металлов давлением" на испытательной машине "УИМ вЂ” 50" в универсальном штампе для вытяжки и отбортовки отверстий с утонением стенки с пружинным буфером. В опытах использовайы образцы из стали 1у

10 и Меди М3. Для совместной вытяжки с уто. пением стенки образцы вытягивали из листа и получали размеры наружного слоя d = 24 мм, внутреннего d = 22 мм. Толщина стенок слоев была одинаковой $о = 1 мм. После вытяжки . 20 образцы собирали в пакеты с комбинацией слоев С вЂ” М и М вЂ” С и подрезали торцы до высо-. ты пакета n = 14 мм. Отклонения толщины стенок образцов не превышали 0,01 мм. Зазор, между слоями Z = 0,01 мм обеспечивали раз- 2ч мерами инструмента. Штамп позволял регулировать усилие на любой слой в пределах 0,2—

2,0 тс.

При вытяжке с утонением биметаллических заготовок с наружным слоем иэ стали и одина- ЗО ковой исходной толщиной слоев равной 1 мм при коэффициенте утонения пакета Ку =. 0,69 получили образцы изделий с одинаковой конечной толщиной стенки Вк = 0,69 мм. Дополнительное давление прикладывали к торцу медной Зз заготовки, a его величина равнялась n=5,5 кг/мм, что не превышает разность пределов текучести стали и меди.

При увеличении давления до n =, 15 кг/ммз на аналогичных образцах слои после совместной 4о деформации имели следующую толщину: медный $км 0,73 мм, стальной Якст,= 0,65 мм.

При совместной вытяжке пакетов без наложения давления на медный слой последний получал большую деформацию. 45

Аналогичные результаты получены при отбортовке заготовок с утоненнем стенки борта.

В связи с тем, что наложение дополнительного давления на торец заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести изменяет напряженное состояние в очаге деформации обоих слоев представляется возможным регулировать послойную деформацию изменением величины дополнительного давления. В зависимости от условий обработки, комбинации материалов и требований к изделию по предлагаемому способу можно осуществлять совместное деформирование материалов с высокой производительностью, исключив операции индивидуальной обработки каждого материала. Опытная проверка способа подтвердила широкие возможности при изготовлении биметаллических полых изделий вытяжкой и отбортовкой с утонением при получении высокого качества изделий за счет обеспечения равномерной послойной деформации заготовок. Осуществление способа не требует специального оборудования.

Формула изобретения

Способ изготовлейия биметаллических полых ,изделий, включающий сборку заготовок в пакет с подготовленными контактными поверх-. ностямн, совместную пластическую деформацию и йоследующую термодиффузионную обработку пакета, отличающийся тем, что, с целью увеличения йроизводительности и повышения качества изделий эа счет обеспечения равномерности послойной деформации материалов с различными пределами текучести, в процессе совместной деформации пакета к торцу заготовки иэ материала с меньшей величиной предела текучести, дополнительно прикладывают давление, при этом величина давления равна разности пределов текучести обрабатываемых материалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Анализ- состояния и перспективы производства и применения биметаллических труб", Киев, НИИНТИ, 1970, с. 32.

2. Авторское свидетельство СССР N 210073, В 23 P 3/02, 1954,