Способ деформирования заготовки

Способ деформирования заготовки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам получения изделий методом штамповки обкатыванием . Цель изобретения - повышение ресурса работы получаемых изделий за счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению. Для этого обрабатывают заготовку 2 высотой Н и радиусом R коническим деформирующим инструментом 1 с наклонной под углом у продольной осью, совершающим обкатывающее движение при соблюдении условия Я 0,3 H/R, где А-отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки; Н - коническая высота заготовки; R - конечный радиус заготовки.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 D 37/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4704839/27 (22) 16.06.89 (46) 23.12.91. Бюл. М 47 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.С.Пшенишнюк, А.Г.Некрасов, В.И.Стеблюк и А.И.Ковляшенко (53) 621.979.06 (088,8) (56) Патент ПНР М 55591, кл. В 21 D 37/12, опублик. 1968. (54) СПОСОБ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам пол,, SU „„1699689 А1 учения изделий методом штамповки обкатыванием. Цель изобретения — повышение ресурса работы получаемых изделий за счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению. Для этого обрабатывают заготовку 2 высотой Н и радиусом R коническим деформирующим инструментом 1 с наклонной под углом у продольной осью, совершающим обкатывающее движение при соблюдении условия il < 0,3 Н/R, где А — отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки; Н вЂ” кониче. ская высота заготовки; R — конечный радиус заготовки. 2 ил.

1699689

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения заготовок с направленной волокнистой структурой по их сечению, Цель изобретения — повышение ресурса работы получаемых изделий за счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению.

На фиг,1 представлена схема взаимодействия инструмента и заготовки; на фиг.2 — обрабатываемая заготовка, план.

Конический инструмент 1 с наклонной (по отношению к вертикальной оси) продольной осью совершает обкатывающееся движение по заготовке 2, производя ее деформирование, причем за каждый оборот (цикл) заготовка осаживается на величину S, равную подаче. Мгновенная площадь контакта между инструментом и заготовкой равняется величине Ек, Если подобрать величину Е» такой, чтобы выполнялось условие

Л вЂ” " <03 — ф л где R — радиус заготовки;

Н вЂ” ее высота, то в процессе деформации происходит закручивание волокон 3 и направленность структуры приобретает спиралевидную форму (фиг.2), Укаэанное явление наблюдается при осадке образцов с координатной сеткой на торцевой поверхности, причем эффект закручивания волокон тем выше, чем меньше Л. Спиралевидное расположение структуры приводит к повышению трещиностойкости за счет создания естественных барьеров на пути развития трещины. Чем болше угол поворота волокон от первоначального положения, тем выше сопротивление развитию трещин. Одновременно с увеличением указанного угла закрутки уменьшается количество структурных концентратов напряжений на поверхности изделия, которые являются источниками образования трещин. Указанное количество ведет к повышению эксплуатационных характеристик деталей, испытывающих растягивающие напряжения на поверхности и в объеме, например пуансонов, режущих инструментов (фреэы, металлическая основа алмазных кругов и т,п,), деталей, работающих при высоких угловых скоростях вращения, что приводит к центробежным нагрузкам. Изогнутые волокна являются естественным армирующим элементом, предотвращающим зарождение и развитие трещин, Выбор величины il при реализации способа осуществляется путем варьирования величинами $ и у в соответствии с известным выражением

Л =0,45 где il — отношение площади контакта инструмента и заготовки к площади ее торца;

R — радиус заготовки;

y — угол наклона инструмента;

S — подача инструмента на оборот, В свою очередь, V

Я= — i и где V — скорость поступательного перемещения конического инструмента;

fl — число обкатываний инструмента в единицу времени, Пример 1. Штамповка цилиндрического пуансона для изготовления гаек М10 на холодновысадочном автомате модели

А2118.

Диаметр заготовки 14,8 мм, высота 8 мм, конечны размеры заготовки; диаметр

16 мм, высота Нк = 6 мм, Угол наклона инструмента y= 2 . Число оборотов в минуту инструмента (частота обкатывания) 100 об/мин. Находим отношение Н/R = 0,75.

Величина Л должна быть Л (0,3 0,75 =

0,225. По формуле

Л =0,45 находим величину подачи;

S — 0,14 vM, (0,45 )

Величина скорости вертикального перемещения инструмента должна быть при этом не более V = S n = 14 мм/мин.

Штамповка пуансонов производилась при подаче 0,12 мм/об, Стойкость пуансонов, полученных по описанному способу, повысилась в 1,8 — 2 раза, Пример 2. Осадка цилиндрической заготовки металлической основы алмазных кругов с начальными размерами: диаметр

40 мм, высота 40 мм. Материал — алюминий.

Конечные размеры заготовки: высота

Нк = 10 мм, радиус Вк = 40 мм. Угол наклона инструмента 2 30 . Число оборотов в минуту (частота обкатывания) 100

16!3068 :3 об/мин, Находим отношение Н»/R» = 0,25.

Величина Л, гарантирующая образование спиралевиднрй текстуры, должна составлять Л= 0,3 0,25 = 0,015.

По формуле

Л =0,45 определяем подачу, которая должна обеспечить необходимую величину параметра Л: — —,— †. 1 (0,45 )

При этом скорость вертикального перемещения инструмента должна быть равной

Ч = S п = 11,6 мм/мин.

Выбираем подачу S = 0,1 мм/об, которая обеспечивает выполнение условия

Л (0,3 Н»/Я», Соответственно устанавливаем скорость вертикального перемещения инструмента (траверсы пресса) равной Ч =

10 мм/мин.

Испытания полученных описанным способом заготовок со спиралевидной структурой показали увеличение вязкости разрушения (трещиностойкости) в 1,5 — 2 раза по сравнению с заготовками без образованной направленной текстуры.

Величина Л определяется в равной степени и углом наклона у и подачей S, что вытекает из выражения

Л =0,45

Для обеспечения заданной величины Л, которая связана с конечными размерами штампуемой заготовки, мы можем изменять либо S, либо 3, что определяется типом оборудования. Например, известные прессы для штамповки обкатыванием PXN-100 имеют регулируемый угол наклона инструмента у s пределах Π— 2, а подача при этом неизменна, так как она зависит от вертикальной скорости перемещения V и угловой скорости обкатывания n(S = V/n), которые являются фиксированными значениями для данной машины.

Предложим, что угловая скорость обкатывания n = 200 об/мин, скорость Ч =

100 мм/мин (обе величины и и V =

const), т.е. имеем фиксированное значение подачи S = 0,5 мм!об.

Требуется произвести обработку детали по укаэанному способу с конечными размерами Н» = 10 мм, R» = 40 мм. Тогда из формулы получаем О,45) S

y =- arctg - — —

2 R» Л с 9

2 R» 0,3

Я»

arctg 0,017 1 .

Следовательно, для обеспечения получения спиралевидной структуры угол удолжен быть больше 1 .

При обработке детали с размерами Н» =

20 мм, R„= 50 мм (для того же оборудования)

3 = ЯГс1Я (0,45 ) 0,5

2 50 0,3 50

=- arctg 0,084= О 30, о т,е. угол наклона должен быть больше 0 30 .

Для детали с H» = 4 мм. R» = 100 мм (остальные параметры те же) у = arctg ,3.4i

2,4О.

= arctg 0,042 = т,е. угол должен быть больше 2О, Следовательно, обработка последней детали на данном оборудовании, у которого угол у может быть изменен в пределах Π— 2О, нецелесообразна, так как эффект образования структуры не будет наблюдаться.

Для оборудования с неизменным углом наклона скорость рабочего хода (скорость осевого перемещения инструмента V) может изменяться. В этом случае для выполнения условия Л < 0,3 Н/R можно менять величину подачи.

Например, пресс С82,201 имеет регулируемую величину n = 60 — 200 об/мин, V =

50 — 150 ммlмин, угол наклона y=2 = const.

Тогда для заготовки, которая не может быть обработана на прессе PXN-100 (Н» = 4 мм, R» = 100 мм), можно путем уменьшения скорости V, а следовательно, подачи получить деталь с повышенным ресурсом работы.

Так, подача в этом случае должна быть меньше — — — — ю ъ (0,45 ) 1699689

При и = 200 об/мин скорость Ч должна быть Ч < 0,42 ° 200 = 84 мм/мин, т,е. уменьшив скорость Ч, получим деталь с желаемым эффектом образования текстуры, Способ позволяет повысить эксплуата- 5 ционные характеристики (срок службы), например,. пуансонов для холодновысадочных автоматов в 2-2,5 раза. Для металлической основы алмазных кругов срок службы возрастает в 1,5-2,0 раза. 10

Формула изобретения ,, Способ деформирования заготовки пу" тем приложения к ней осевого усилия кони ческого деформирующего инструмента с наклоненной продольной осью при одно- 15 временном сообщении ему обкатывающего движения, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы получаемых изделий эа счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению, отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки при определении угла наклона продольной оси инструмента и его подачи на оборот, выбирают иэ условия где л,- отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки;

R — конечный радиус заготовки;

Н вЂ” конечная высота заготовки.

Фиг.2

Составитель А. Башкин

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор 3, Лончакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 4425 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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