Способ изготовления изделий

Способ изготовления изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

о и и с А н1 E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»722644

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.саид-ву р 279316 (22) Заявлено 2604.77 (21) 2480720/25-27 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет— (51) И. Кл.

В 21 J 1/06

В 21 3 5/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 5038 0. Бюллетень Но 1 1 (5З) 4Ê 621, 73 (088,8) Дата опубликования описания 280380 (72) Авторы изобретения

Ю.Н, думало, Б.Н. Каэаринов и В.П. Троицкий (7 1 ) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относитс я к обраб отк е металлов давлением и может быть использовано при получении изделий иэ малопластичных и труднодеформируемых сплавов объемной штамповкой, в том числе осадкой.

Известен способ изгстовления изделий иэоте1мической штамповкой, (в частности осадкой), в процессе которой дополнительно осуществляют электроконтактный нагрев заготовки, при которсм непрерывно изменяют силу тока в зависимости от усилия и температуры штамповки.

Недостатком этого способа является низкое качество получаемых иэделий. Это объясняется следующим. Рабочая поверхность штампа имеет темпералуру теплового фона. Температура фона может быть на несколько десятков или сотен градусов ниже требуемой для пластического деформирования заготовки ° Следовательно, торцы заготовки, соприкасаясь во время деформации с более холодным инструментом, остывают быстрее основной массы заготовки. При длительном процессе деформирования разность температур торцов заготовки и ее центра являет ся значительной. Особенно ярко это проявляется гри деформирсваний жаропрочных или титановых сплавов. Разница в температуре по объему деформируемого металла приводит к неравномерной деформации, неоднородной структуре и в некоторых случаях даже к термическим трещинам, Крсме того, при осадке заготовок в известном способе не удается устранить или хотя бы значительно уменьшить трение на контактных поверхностях. Это также приводит к неравномерной деформации и неоднородной структуре по объему заготовки.

Кроме того, недостатком известного способа является значительная энергоемкость процесса в связи с необходимостью постоянного подогрева заготовки, контактирукщей с более холодным инструментом (за счет поддержания постоянной температуры теплового фона) .

Цель изобретения — повышение качества изделий и снижение энергоемкости процесса .

Поставленная цель достигается тем, что перед штамповкой между поверхностью заготовки и рабочей поверхностью штампа псмещают нагретые до температуры заготовки прокладки из

722644 материала, выделяющего тепло под действием электрического тока.

Такие прокладки препятствуют передаче тепла от горячей заготовки к более холодному инструменту, При протекании электрического тока в заготовке и прокладках выделяется тепло, и таким образом н процессе деформации осуществляется дополнительный нагрев прокладок совместно с заготов— кой. Причем тепла в прокладке выделяется во столько раз больше, но скольko раэ электросопротинление материала прокладки, выполненной, например, из графита, больше сопротивления заготовки. Но прокладка в то же время интенсивнее охлаждается за счет контакта с холодным инструментом. Поэтому избыточное количество тепла, выделенное в прокладке при протекании элек трич еск or о тока, к омп енс ирует тепло, теряемое за счет контакта с холодным инструментом, Заготовка же в процессе всей деформации контактирует с нагретой до температуры деформации прокладкой. Поэтому температура ее в течение всего процесса деформирования будет постоянной ° Таким образом, прокладки являются,термокомпенсаторами. Помимо этого, они служат пластичными прокладками между заготовкой и рабочей поверхностью бойка. Применяя пластичные прокладки при осадке жаропрочных сталей и сплавов, удается почти полностью исключить трение по контактным поверхностям. Прокладки увеличивают равномерность деформации и снижают нерав-" номерность течения металла.

Температуру заготовки и прокладкитермокомпенсатора устанавливают путем регулировки по любому из выбранных параметров процесса. Достигаетс я это применением ионных или полупроводниковых преобразователей в сочетании с иэвестныч управляющим устройством, позволяющим изменять время прохождения тока в течение каждого полупериода. При характерном для изотермической штамповки условии постоянства скорости движения инструмента эа счет управляющего, устройства можно обеспечить саморегулирование процесса электроконтактного нагрева.

Высоту прокладок-термок омпенсаторов (графитоных пластин) выбирают равной 10-129, от высоты осаживаемой заготовки. Перед деформацией заготовку Ч расположенными по торцам прокладками-термокомпенсаторами нагревают в печи до температуры деформации ° Затем устанавливают ее на нижнем бойке и осуществляют деформацию. Технологический ток включают в момент касания верхнего бойка с прокладкойтермок омпенсатором.

Прокладки являются термокомпенсаторами разового пользования. После деформации заготовки их выбрасывают.

q = — (t =t ) Р

А г

0,005 мг-площадь торца заготовки;

22 ккал/м г град — коэффициент теплопроводности при

900 Су

0,28 м — приведенная толщина стенки, м;

11 6 0 С вЂ” т емпера тура деф ормации, 400 С вЂ” температура наружной стенки.

25 где F

Л-г

22

% 0,2

8 (1160-40) ° О, 005=439, 7ккал/ч или 0,122 ккал/с.

Количество тепла q выделяемое н одном термокомпенсаторе (графитовой пластине) в единицу времени при протекании электрического тока, определяют по формуле

= 0,24Л В, г

45 где R =Д— где p = 9 "1 0 ом см — удель н ое электросопротивление r рафита; — 1,5 см — высота термокомпенсатора (прокладки);

S = 50,24 см —. площадь поперечу ного сечения; и 8 см — диаметр термокомпенсатора (прокладки);

140 A — сила тока.

q =0, 24 ° 9 10 ° 1 40 50 24=0, 126 ккал/c, а 1 5

Р

Согласно расчету, количество тепла, выделяемое при протек а нии злек трического тока в единицу времени в прокладке-термоксмпенсаторе, равно количеству тепла, расходуемому н единицу времени при контакте нагретой заготовки с более холодным инструментом q„ q . Следовательно, в процессе деформации температура .заготовки

5О

Таким образом, для каждой заготовки ис поль з уют св ои прок ладк и .

Пример . Предлагаемым способом была осажена заготовка иэ жаропрочного сплава ЭИ698 ВД диаметром

80 мм и высотой 150 мм. В качестве прокладок-термок омпенсаторон ис пользованы графитоные пластинки диаметром 80 мм и высотой 15 мм. Деформацию производили в изотермических условиях с дополнительным электроконтактным нагревом. Сила тока 3 = 140 A

Температура теплового фона 900 С . Заготовку и термокомпенсаторы нагревали н печи до температуры деформации

1160 С. Температуру заготовки и термоксмпенсаторон фиксировали в процессе деформации съемкой на цветную спектрозональную фотопленку °

Количество тепла q„, теряемое одним торцом заготовки в единицу време2О ни при стационарном теплообмене с холодным инструментом, определяют по формуле

722644

Формула изобретения

Составитель О. Корабельников

Редактор Т, Иванова Техред Н.Бабурка Корректор Я. Веселовская

Тираж 986 Подпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР п делам изобретений и открытий

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

Заказ 21 1/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 остается постоянной. Эксперименталь- ные данные подтверждают это.

Предлагаемый способ позволит улучшить аниэотропию механических свойств по всему объему металла, получить изделия с однородной структурой ° Применяя пластичные прокладки при осадке труднодеформируемых малопластичных металлов и сплавов, удается почти полностью исключить трение по контактным поверхностям. Прокладки увеличивают равномерность деформации и снижают неравномерность течения металла. При этом почти полностью отсутствуют сдвиговые процессы. Металл течет в радиальном направлении параллельными слоями, причем боковая поверхность не переходит на торцы, отсутствуют компоненты вращения элементарных объемов. Существенное снижение контактного трения в. сочетании с однородностью температурного поля заготовки вызывает резкое повышение. равномерности деформации, повышение пластичности обрабатываемого материала, снижаются потребные усилия.

Предлагаемый способ позволит Улучшить качество выпускаемых иэделий эа счет создания и сохранения в процессе деформации однородного температурного поля и исключения влияния контактного трения между инструментом и заготовкой. При этом потребные усилия деформирования снижаются более чем на

ЗОВ и улучшаются пластические свойства обрабатываемого материала. Снижается энергоемкость процесса.

Способ изготовления изделий по

15 авт. св. Р 279316, отличающ и и сятем,,что, с целью повышения качества изделий и снижения энергоемкости процесса, перед штамповкой между поверхностью заготовки

Я и рабочей поверхностью штампа помещают нагретые до температуры заготовки прокладки нэ материала выделяющего тепло под действием электрического тока.