Способ получения изделий переменного сечения гидроэкструдированием

 

с

О П И С А Н И Е (770635

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.07.78 (21) 2645973/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

В 21 J 5/04

Государственный комитет

Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.80 (53) УДК 621.777.

4.01 (088.8) по делам изобретений и открытий

Б. И. Каменецкий, Б. И. Береснев, В. A. Обухов, А. В. Александров, Е. В. Трушин и В. П. Дементьев (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПЕРЕМЕННОГО

СЕЧЕНИЯ ГИДРОЭКСТРУДИ РОВАН ИЕМ

Изобретение относится к обработке материалов высоким гидростатическим давлением. Оно может найти применение в машино-. строении и металлообработке. Наиболее эффективно его использование при изготовлении полых изделий с переменными по длине наружными и внутренними размерами.

Существующая технология изготовления таких деталей предусматривает механическую обработку штампованной заготовки и характеризуется высокой трудоемкостью и низким коэффициентом использования метал- 1о ла. Применение жидкости высокого давления позволяет изготавливать детали переменного сечения методом холодной пластической деформации. Известны, например, способы (1) и (2) изготовления труб переменного сечения, включающие осадку полой заготовки с одновременной раздачей ее жидкостью высокого давления. Недостатки способов: — необходимость в сложном оборудовании (специальный пресс с двумя ползунами);

20 — пониженная пластичность материала при формоизменении; — ограниченная номенклатура изделий (только полые изделия) .

Наиболее близким к предложенному является способ гидроэкструзии изделий переменного сечения из прутка, заключающийся в том, что заготовку устанавливают в матрицу и деформируют жидкостью высокого давления, затем давление снижают до атмосферного, заготовку поворачивают и экструдируют другой ее конец (3). Для этого способа характерны недостатки: — низкая производительность процесса; — ограниченная номенклатура деталей (только из прутков).

Целью изобретения является повышение производительности процесса и расширение номенклатуры изделий.

Эта цель достигается тем, что после установки заготовки одним торцом в матрице на свободном торце заготовки размещают другую, глухую, матрицу, прикладывают и последней осевое усилие, обеспечивающее возникновение контактных напряжений на торцах заготовки величиной не менее 0,05 предела текучести материала, а последующее гидроэкструдирование заготовки осуществляют в две матрицы одновременно.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления способа в момент заполнения

770635 контейнера жидкостью, разрез на фиг. 2— то же, в момент окончания процесса формоизменения; на фиг. 3 — схема сил, действуюших на глухую матрицу и заготовку.

Устройство для осуществления способа состоит из плунжера 1 с уплотнениями, контейнера 2, гайки 3, штока 4, пружины 5, глухой матрицы 6 с продольными пазами для прохода жидкости, заготовки 7, втулки (упора) 8 и нижней матрицы 9. Контейнер 2 скреплен с подставкой 10 шпильками и устанавливается на столе пресса.

Плунжер 1 среплен с ползунами пресса.

В исходном положении плунжер 1 занимает крайнее верхнее положение, а матрица 6 с помощью штока 4 выдвигается из контейнера 2. При этом пружина 5 разжата. Заготовка 7 устанавливается в матрицу 9 и центрируется на ее конической поверхности.

При опускании плунжера 1 матрица 6 устанавливается на верхний торец заготовки 7 и прижимается к фаске заготовки усилием пружины 5. Взаимное положение деталей устройства в этот момент представлено на фиг. 1.

В этом положении в контейнер 2 через

его радиальное отверстие заливают жидкость, затем включают пресс. Плунжер движется вниз, при этом повышается давление жидкости в контейнере. Ход плунжера для создания необходимого давления жидкости меньше хода пружины до соприкосновения витков. Под действием усилия пружины 5 на поверхностях контакта торцов заготовки и матриц создаются напряжения v q. При движении штока давление жидкости повышается и в определенный момент достигает величины Р <5. Так как(>Р, то проникновение жидкости в полость матрицы 6 прекращается. Образуется некомпенсированная площадь, благодаря чему матрица 6 прижимается к заготовке 7.

Сила S ь действующая на верхний торец матрицы 6 при давлении жидкости P ь выразится так: ! ( = г1 Рь где D -- наружный диаметр глухой матрицы.

Сила S», действуюшая на нижний торец матрицы 6 при давлении P i, выразится так:

S ) = -(D i — D г) P, где D — диаметр заготовки.

Сила, прижимающая матрицу 6 к заготовке 7 при давлении жидкости P ь выражается как разница:

Я вЂ” 5= — "0 Р, Напряжения G на контактной поверхности при давлении жидкости P выражается как ю сумма Gq+G, (У 7Г. D g Р 1 ). Р

1 где F — контактная поверхность-заготовки.

Таким образом, напряжения на контактной поверхности значительно превышают величину давления жидкости, предотвращая тем самым проникновение последней в по4 лость матрицы. По мере роста давления величина контактных напряжений возрастает, в результате чего и начинается пластическая деформация заготовки, осадка которой исключается благодаря боковому подпору жидкостью.

На фиг. 2 показан момент окончания процесса формоизменения при давлении жидкости Р и, Так как степень обжатия заготовки в матрице 6 больше, чем в матрице 9, то первоначально заготовка 7 деформируется в матрицу 9, затем (после упора в ее дно) при давлении, необходимом для формоизменения в верхней матрице 6, она начнет перемешаться относительно заготовки 7. В момент соприкосновения матрицы 6 с втулкой (упором) 8 процесс заканчивается, при этом между внутренней торцовой поверхностью матрицы 6 и верхнем торцом детали необходим зазор.

При движении плунжера 1 вверх изделие 11 движется вместе с матрицей 6 и удаляется из контейнера. Съем изделия 11 с матрицы 6 осугцествляется при ходе пресса вверх специальным приспособлением (на фиг. не показано).

$6

1$ о

Изделие при ходе штока вверх остается в верхнем штампе благодаря тому, что сила трения на поверхности в очке матрицы 6 конструктивно задается выше (за счет большей длины очка матрицы). и зо

3$

4$

$0

Таким образом, предлагаемый способ гидроэкструзии позволяет изготавливать сплошные и полые изделия переменного сечения за один цикл создания давления.

В лаборатории гидроэкструзии ИФМ

УНП AH СССР был осуществлен предложенный способ с использованием стальных труб (D> — — 66 мм, .Рви — — 54 мм). Проводили их формоизменение в изделия с DH 50 мм, Овн. = 39 мм на одном конце и D гн = 54 мм и D и= 39 мм на другом конце, при этом размеры изделия посередине оставались равными размерам заготовки. Обшая длина изделия составляла 610 мм. Давление жидкости при формоизменении на указанные размеры составляло 3 кбар. Опыты на модельных образцах и заготовках больших размеров показали, что надежное уплотнение заготовки в обеих матрицах происходит при контактных напряжениях величиной не менее 0,056 материала заготовки, где Os предел текучести материала.

Создание осевого усилия прижима глухой матрицы к заготовке осушествлялось с помощью пружины и показало эффективность такого способа создания предварительного уплотнения.

Применение предлагаемого способа ооеспечивает по сравнению с сушествуюшими следующие преимущества: — повышение производительности процесса примерно в 2 раза за счет уменьшения количества операций при механообработке;

770635

Формула изобретсния

5 — снижение расхода металла примерно в

2 2,5 раза. — улучшение механических свойств изделий.

6 ют к последней осевое усилие, обеспечивающее возникновение контактных напряжений на торцах заготовки величиной не менее

0,05 предела текучести материала, а последующее гидроэкструдирование заготовки осуществляют в две матрицы одновременно.

Способ получения изделий переменного сечения гидроэкструдированием заготовки, предварительно установленной одним торцом в матрице, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и расширения номенклатуры изделий, после установки заготовки одним торцом в матрице на свободном торце заготовки размещают другую глухую матрицу, прикладываИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пью Х. Механические свойства материалов под высоким давлением. «Мир», 1973, с. 231 — 233.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2524723/27, кл. В 21 J 5/04, 11.05.78.

3. Пью Х. Механические свойства материалов под высоким давлением, ч. 2, «Мир», 1973, с. 103 (прототип).

/д/у г

Ф02.,7

Составитель Г. Кривонос

Редактор H. Вирко Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник

Заказ 7341/10 Тираж 986 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4