Способ изготовления стержневых деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Соеез Советских

Социалистических

Республик

0>871965 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 050280 (21) 2878102/25-27 с присоединением заявки Мf23) ПриоритетОпубликовано 15.10.81. бюллетень Йэ 38

Дата опубликования описания 1 1081 (51) М. К>.3

В 21 J 5/00

1осударствениый комитет

СССР ио демам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. 73 (088 . 8) (72) Авторь1 изобретения

И.A.Áàþàíîâcêèé, О.М.Дьяконов и И.В.Кач

1 э.р., 3 .л

Белорусский ордена Трудового Красного 3 амени политехнический институт I

P1) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке1 металлов давлением и может быть использовано, в частности, s инструментально-штамповом производстве для изготовления концевого режущего инструмента.

Известен способ изготовления стержневых деталей, включающий нагрев заготовки и последующее ее высокоскоростное выдавливание в матрице (1J .

Недостатком известного способа является низкое качество изделий, так как торцовая часть стержня при выдавливании не деформируется.

Целью изобретения является повышение качества изготавливаемых деталей.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления деталей, включающему нагрев заготовки и последующее ее высокоскоростное выдавливание в матрице, в процессе выдавливания осуществляют затормаживание поверхностных слоев металла до получения торцовой части стержня выпуклой формы, затем осуществляют ударное деформирование выпуклого торца со скоростью соударения с донной частью матрицы 150-250 м/с до получения на стержне плоского торца.

На чертеже приведена схема последовательности осуществления способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку 1 (обычно цилиндрической формы) нагревают до температуры штамповки и помещают в разъемную матрицу 2 штампа для закрытого выдавливания. Формовочная полость A матрицы 2 имеет чистоту поверхности (R< 0,63-0,32) и состоит иэ коничес кого участка, переходящего в глухую цилиндрическую полость. За очком матрицы имеется кольцевой участок Б с более низкой чистотой обработки поверхности, равной (R> 40 - 80). Для деформации заготовки 1 пуансон 3 разгоняют, например, в стволе порохового копра (на схеме не показан) до

2© скорости 80 - 100 м/с. В результате он получает запас энергии, обеспечивающий высокоскоростную деформацию заготовки, заканчивающуюся соударением выдавленного переднего торца стержня с днищем матрицы со скоростью . 150 — 250 м/с. Получение торца выпуклой формы стержня обеспечивается путем продавливания стержневой части изделия через участок Б с низкой чистотой обработки поверхности, нахо871965 дящейся за очком конической матрицы.

Так как центральные слои выдавливаемого стержня перемещаются с большей скоростью, чем поверхностные, заторможенные контактным трением. то его передняя часть принимает форму параЪолоида вращения.

При соударении выпуклого параболического торца стержня с днищем мат@ицы.происходит его осадка. Иэ-эа высоких скоростей соударения (150

250) м/с и имеющегося пространства между передней частью выдавливаемого стержня и стенками формовочной полости пластическое оформпение его рабочего торца происходит путем выхода металла иэ центральной части выдавленного стержня на торцовую поверхность. При этом металл, находящийся в передней части выдавленного стержня в объеме параболического торца, не испытывая воздействий сил стати20 ческого трения покоя, растекается как ется в стержень, а сам при этом практически не деформируется, в результате этого на переднем торце сохраняется непроработанная крупнозернистая структура.

При соударении переднего торца выдавленного стержня, имеющего параболическую форму с дном матриц со скоростью 150 м/с происходит искрив50 ление линий тока, которое сопровождается дроблением зерен м межкристаллитных включений. При увеличении ,скорости соударения переднего торца с дном матрицы до 200 — 250 м/с происходит интенсивное растекание металла в радиальном направлении с образованием при этом плотной волокнистой д ,структуры на переднем торце. Толщина защитного слоя, который образуется на.торце стержневой части готового изделия, обычно составляет полонину высоты параболического торца. вязкая жидкость по днищу матрицы.

Такой характер пластического оформпения плоскости торцовой части стержня приводит к интенсивному дроблению крупных зерен, к снижению балла карбидной неоднородности, снижению разнозернистости и неравномерности деформированного состояния по длине выдавленного стержня. При этом зерна металла, ранее вытянутые в направлении течения, сплющиваются и растекаются в радиальном направлении.

На торце выдавленного стержня при этом образуется высокопрочный волокнистый защитный слой, основу которого составляет мелкозернистая структура с высоким сопротивлением износу..

Экспериментально установлено, что соударение переднего торца стержня, имеющего выпуклую параболическую 4() форму с дном матрицы со скоростью

120 м/с, не приводит к локализации деформации в области соударения, и торец с параболической формой внедряПри скоростях соударения выше

250 м/с имеют место разрывы стержневой части поковки под действием сил инерции и локальных термических разогревов.

П ри и е р. Заготовку 1 цилиндрической формы диаметром 42 мм и высотой 40 мм иэ стали 45ХЗВЗМФС (ДИ-23) нагревают до 11б0-1190 С в электрической печи сопротивления и устанавливают н матрицу 2 для закрытого выдавливания. Затем производят деформацию заготовки пуансоном 3, который разгоняют в стволе порохового копра до скорости Чп„ = 89 м/с.

При массе пуансона m = 9,4 кг энергия EÄe пуансона перед соударением с заготовкой равняется а

m Vno 94 89

EA и-0

37,228 кДж.

Энергия Ед затраченная на пластичную деформацию заготовки, рассчитывается по формуле Е = kev (1), причем k = 1,2, е = 390 10 краж/м (для степени вытяжки 1 2,28), V = 49,8 см .

Отсюда Еп g 1 2 ° 390-10 кДж/м

9 3

49,810 мз = 23,300 кйж.

Запас энергии пуансона в момент окончания пластического оформпения поковки Е„,ц равен

Ел.к.= Eq,î. En@.= 37,228

23, 300 = 13,928 кДж.

Величина скорости пуансона в момент соударения переднего торца выдавленного стержня с днищем матрицы

2Е n,ê 2 .13 928

Е п.к.—

54, 5 м/с, Отсюда скорость соударения переднего торца выдавленного стержня с днищем матрицы равняется

Vw* 3 Ч и к 2 82 54 "5 м/с

152,6 м/с.

Полученные детали имеют высокую проработку структуры торцовой части стержня.

Использование изобретения позволяет улучшить качество изделий за счет лучшей проработки структуры. При этом повышаются эксплуатационные характеристики деталей.

Фоомула изобоетения

Способ изготовления стержневых деталей, включающий нагрев заготовки и последующее ее высокоскоростное выдавливание в матрице, о т л и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения качества изготавливаемых деталей, в процессе выдавливания .осуществляют затормаживание поверхностных слоев металла до получения торцовой части стержня выпуклой формы, а затем осуществляют ударное де871965

Составитель В.Карпычев

Редактор Н.Горват Техред A.Ñàâêà Корректор Ю.Макаренко

Заказ 8879/11 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IlflII "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 формирование выпуклого торца со скоростью соударения с донной частью матрицы 150 — 250 м/с до получения на стержне плоского торца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мещанчук П.А., Согришин Ю.П.

Пластичность, силовые и энергетические характеристики стали Р18 при больших скоростях выдавливания. "Кузи чно-штамповочное производство", 1969, Р 7, с. 6 (прототип).