Способ получения заготовок и устройство для его осуществления

Способ получения заготовок и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к литейному производству и может бмть использовано при получении заготовок литьем с кристаллизацией под давлением . Цель - повьавение качества заготовок и снижение энергозатрат - достигается тем, что жидкий металл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 В 22 D 13/00

®(Г ) ЦЛ И А Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4125651/23-02 (22) 29.09.86 (46) 07.03.88. Бюл. У 9 (75) Г. В. Санников и О. В. Вояков (53) 621.746.042(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 443721, кл. В 21 D 18/02, 1973.

Батьпнев А. И. Штамповка жидкого металла. M.: Машиностроение, 1979, с. 11.

„„SU„„1379082 А 1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ1ИЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к литейному производству и может б ть использовано при получении заготовок литьем с кристаллизацией под давлением. Цель - повыиенне качества заготовок и снижение энергозатратдостигается тем, что жидкий металл

1379082 заливают во вращающуюся пресс-форму и после его затвердевания пуансоном осуществляют давление, при этом пресс"форма вращается по инерции.

Устройство для осуществления способа представляет собой пресс, снабженный планшайбой, установленной с возможностью вращения в корпусе

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении заготовок литьем с кристаллизацией под давлением.

Цель изобретения - повышение качества заготовок и снижение энер оэатрат.

На фиг. 1 изображено устройство пресса для осуществления предлагаемого способа, вид спереди; на фиг. 2то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А"А на фиг. I.

Пресс содержит станину 1, направ" ляющие 2, по которым перемещается ползун 3 и стол 4, под которым смонтирован механический выталкиватель

5 ° На столе пресса установлен корпус пресс-формы 6. На прессовой плите закреплена опорная плита 7, на которой установлен корпус 8, в котором на полиуретановом кольце 9 через втулку 10 с размещенным в ней графитовым подшипником 11 установлен с BosMQKHoc Tblo вращательного движения корпус штампа 12, в верхней части которой расположена матрица

13. К верхней плите пресса закреплен пуансон 14. В нижней части корпуса 12 размещена ступенчатая планшайба 15 для передачи нормального давления от массы вращающихся деталей на графитовый подшипник и от пуансона на кольцо 16. Для вращения корпуса штампа устройство содержит ступенчатый вал 17 с квадратной головкой, который проходит через осевые отверстия деталей 8-10 н 12, и имеет сквозное отверстие для перемещения выталкивателя. Нижняя часть вала содержит шкив для передачи врапресс-формы 6, и приводом .вращения планшайбы 19 ° Повышение качества эа- готовок и снижение энергозатрат достигается созданием сдвиговых напряжений при воздействии на металл пуансона за счет использования силы инерции вращающейся пресс-формы, 2 с.п. ф-лы. 3 ил. щения штампу посредством клиноременной передачи 18 от двигателя 19 через редуктор 20. Для обеспечения выталкивания сформированной отливки дно матрицы выполнено разъемным, на котором размещена формообразующая плита 21. Для ограничения хода прессформы вверх при поднятии пуансона и подъеме отливки выталкивателем

10 установлен упор 22, который закреплен к корпусу 8. Для обеспечения соосности вращающихся деталей на нижней ступени вала установлен радиальный подшипник 23, а в корпусе упора"фиксатора 24 в виде шарика, подпружиненного винтом 25.

Предлагаемый способ изготовления отливок на представленном прессе осушествляется следующим образом, В пресс-форму после обмазки ее внутренней поверхности противопригарным составом заливают дозированную порцию жидкого металла, В сле" дующий момент пуансоном 14 замыкают пресс-форму и осуществляют вращение корпуса 12 с планшайбой 15 электродвигателем 19 через редуктор 20 и клиноременную передачу 18.

После достижения установившейся скорости вращения штамп и затвердевания металла отключают электродвигатель и сразу создают нагрузку пуансоном на вращающийся по инерции вместе с пресс"формой металл. При

35 этом план-шайба 15 при сжатии полиуретанового кольца 9 упирается на кольцо 16, разгружая тем самым упор" ный графитовый подшипник 11 ° После снятия нагрузки на металл пресс4р форма занимает исходное положение, а полученную заготовку поднимают вы1379082

1О

Выбор технологических параметров процесса, влияющих на угол закрутки металла, должен быть строго обоснован °

Увеличение угла закрутки в область величин, превышающих его критическое значение, приостанавливает снижение осевого давления, так как при этом возникают контактные скольжения между металлом и инструментом. Эффективность снижения осевого давления в зависимости от угла закрутки и высотой деформации металла исследована экспериментально и с талкивателем 5 вместе с формообразующей плитой 21 и убирают с пресса. При заливке в пресс-форму оче" редной порции жидкого металла про5 цесс повторяют.

Процесс формирования отливок предлагаемым способом заключается в следующем.

При вращении планшайбы жидкий металл за счет действия центробежных сил поднимается вверх и начинает затвердевать в виде полого цилинд" ра. Затем после отключения электропривода и включения пресса при воздействии пуансона на вращающийся по инерции металл, в нем эа счет действия осевого давления и крутящего момента возникают нарастающие радиальные сдвиговые деформации, величина которых зависит от угла закручивания, на который, в свою очередь, влияют исходные величины скорости вращения планшайбы и деформации по высоте заготовки. Известно, что с 25 помощью скручивания металла в процессе его осадки можно получить значительно большую степень деформации, чем при обычной осадке, при которой возникают зоны затрудненной деформации. Это имеет принципиальное эна" чение для улучшения проработки исходной литой структуры заготовки, особенно вблизи контактных поверхнос" тей, и снижения осевого усилия почти в 5 раэ. При такой схеме получе35 ния отливок достигается значительная величина пластической деформации металла при существенно пониженном осевом давлении пресса, что обеспечивает надежное разрушение литой структуры, получение плотных и однородных по всему обьему за.отовок, достаточной точностью аппроксимирована выражением

P„/P / 1 О з н где Р /Р— параметр, характеризующий снижение осевого давления при деформации металла осадкой с кручением; „=Ц„1Е - параметр, характеризующий отношение деформации от вращения к высотной деформации;

E = 1пН,/Н,;

Н вЂ” высота затвердевшей эао

Готовки м

Н, — высота заготовки после осадки с кручением, м °

Используя зависимость (1) применительно к низким заготовкам и усРк ловие что — = 1/5 получают выраУ Р 1 жение для определения критического угла закрутки, при повышении которого металл начинает проскальзывать в контактных местах г, 0666

E. 1 (2) Используя выражение (2), можно выбрать предельный угол закрутки и на его основе рассчитать необходимую кинетическую энергию, возникающую при вращении пресс"формы, и темп торможения его вращения от действия осевой нагрузки, Такой метод расчета обеспечивает снижение осевой нагрузки при изготовлении низких заготовок в 4-5 раэ по сравнению с получением ик литьем с кристаллиза" цией под давлением.

Так как эффективность данного процесса зависит от оптимального выбора таких параметров, как начальная угловая скорость вращения прессформы, угол закрутки металла при его осадке на заданную величину, масса вращающихся частей, условия трения на контактных поверхностях и т.д., предлагается расчет процесса изготовления отливок данным способом осуществлять по следующей методике: выбор прессового оборудования для получения необходимой заготовки; расчет продолжительности осадки отливки, исходя иэ технических характеристик пресса (t); расчет максимально возможной для выбранной

1379082 конструкции пресса и пресс-формы высоты подъема металла (h) при вра" щении его в жидком состоянии, Определение момента сил торможе5 иия вращения пресс"формы (3) М М + М 9

ЗОг

1 "5 и ь где М, M mm

1О

М тр момент сил трения в контактных поверхностях устройства, Нм; удельное давление на ме" талл, Н/м площадь поперечного сечеz. ния заготовки, м вес вращающихся деталей, Н; средний радиус опорной поверхности пресс-формы, м; коэффициент трения; момент сил, возникающих при пластической деформации металла, Нм; предел текучести металла затвердевшей отливки, Н/м радиус отливки, м. т момента инерции вращаюталей устройства

М Rë

I в (4) P

М-C

Г

Расче

30 щихся де где М " масса вращающихся частей, кг;

R „— радиус планшайбы, м.

Мто.Ы

I (5) Определение начальной угловой скорости вращения пресс-формы

45 О -- 1 (6) ï где Чи — скорость перемещения пуансона, м/с.

Выбор электродвигателя для вращения пресс-формы.

1. Расчет скорости вращения электродвигателя.

< 30

n = â€, †- об/мин; (7) Т

55

2. Определение мощности электродвигателя, Расчет величины замедления вращения пресс-формы от действия сил тор- 40 можения

Определение угла закрутки металла при осадке его с кручением

Ч (8) Расчет критического угла закрутки по выражению (2).

Сопоставление расчетного и критического углов закрутки и выбор наиболее рациональных параметров технологического процесса.

Пример. Требуется изготовить стальную отливку диаметром

0,3 м и высотой О,1 м при условии, что P = с = 10 МПа, f = 0,05 (контактные поверхности полированные и используется смазка), диаметр планшайбы 1,2 м и масса вращающихся частей 1500 кг. Для изготовления отливок с указанными размерами выбирают механический пресс модели К-665 усилием 8000Н, с ходом ползуна 0,8 м и скоростью его перемещения 15 ход/мин (0,2 м/с), Используя данную методику, рассчитывают основные параметры процесса: n = 0,1 м, t = 0 5 с, P = 195 рад/с, Ro = 97,5 рад/с,с „ =

3,88 об. Критический угол закрутки, рассчитанный по выражению (2), составляет 5,46 об.

Таким образом, выбранные режимы процесса обеспечивают снижение нормального давления на металл и от" сутствие проскальзывания его в контактных местах. Как видно, имеется резерв для увеличения угла закрутки металла. Для.этого необходимо увеличить массу вращающихся частей устройства или начальную угловую скорость вращения пресс-формы. По найденному значению начальной угловой скорости выбраны электродвигатель для вращения пресс-формы с п

1000 об/мин и N = 45 кВт.

Таким образом, обоснованный вы" бор технологических параметров процесса позволит создать при формировании отливок значительные радиаль" ные сдвиговые деформации в металле и получить высокоплотные заготовки и использовать при этом пресс зна" чительно меньшей мощности, чем это необходимо при получении отливок тех же размеров при литье с кристаллизацией под давлением.

Переналадка пресса для выполнения операций штамповки состоит в следующем: необходимо снять элек1379082!

О тродвигатель 9 с редуктором 20 и клиноременной передачей 18, а также устройство 6 для центробежного литья.

Применение изобретения позволит испольэовать в мелкосерийном производстве имеющееся стандартное оборудование (пресс) с минимальной его переналадкой для центробежной разливки металла и на базе этого получить высокоплотные отливки с большими диаметрами (кольца, втулки, крышки, шестерни, колеса и т.д.), не уступающие по качеству кованым заготовкам.

Фор мула из обре те ни я

1. Способ получения заготовок, включающий заливку жидкого металла в пресс"форму, вращение пресс-формы и создание пуансоном давления на металл, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения качества заготовок и снижения энергозазрат, давление пуансоном осуществляют после затвердевания металла при вращении пресс-формы по инерции, 2. Устройство для получения заготовок, содержащее станину, корпус .пресс-формы, траверсу с пуансоном и приводом его перемещения и выталкиватель для извлечения заготовок из пресс-формы, о т л и ч а ю щ е р с я тем,что,с целью повышения качества заготовок и снижения энергозатрат, оно снабжено приводной цланшайбой, размещенной в корпусе пресс-формы с возможностью вращения, причем планшайба с пресс-формой установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса пресс-формы.

1379082 д у

10 77

Составитель С. Иванько

Редактор С. Патрушева Техред J1.Олийнык Корректор А. Ворович

Заказ 932/15 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4