Способ объемной штамповки фасонных металлических изделий

Способ объемной штамповки фасонных металлических изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Сееетскик

Социалистичвскин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

871963 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 101279 (21) 2849274/25-27 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 15.1081. бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151081 (g1) 1(3

В 21 J 5/00

ГосудаРетненнмй номнтет

СССР но делам нзобретеннй н отнрмтнФ (53) УДК 621. 735 (088. 8) P2) Авторы изобретения

A. П.Матвеенков, С. Г. Стоянов, Ю.В. Гусев, В.В.Остапенко и В.И.Фролов

Калининградское производственно-конструкторское бюро "Стрела" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ФАСОННЫХ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении металлических деталей сложной формы путем объемной штамповки.

Известен способ объемной изотермической штамповки металлических изделий, включающий предварительное профилирование заготовки путем низкотемпературной (200-380 С для алюминиевых сплавов) деформации со скоростью 1-10 мм/с и песледующее формообразование изделия путем горячей деформации. При нагреве под горячую деформацию нли в процессе промежуточного рекристаллиэационного отжига в заготовке формируется достаточно стабильная мелкозернистая структура, благодаря чему при горячей штамповке в соответствующих температурно-скоростных условиях может проявляться эффект структурной сверхпластичности (11.

Недостатками известного способа являются слишком высокие усилия предварительной деформации и невысокое качество изделий из-эа пониженной пластичности металла при сравнительно низких температурах, а также невысокая производительность.

Известен способ объемной штампов ки фасонных металлических иэделий, включающий подготовку структуры и формы заготовки путем предварительного профилирования в штампе со скоростью, превышающей скорость сверхпластической деформации, а именно со скоростью деформации 10-200 с и последующее формообразование изде0 лия в режиме структурной сверхпластичности, т.е. со скоростью деформа". ции менее 1 с

Как правило, известный способ осуществляется за один нагрев заго15 товки и эа один переход (с переключением скорости пресса). При этом мелкозернистая структура, необходимая для обеспечения состояния сверхпластичности металла, формируется

20 в процессе предварительной деформации (21 .

Однако известный способ в ряде случаев не обеспечивает Формирования стабильной равномерной мелкозернистой структуры в объеме заготовки, в результате чего не достигается состояние сверхпластичности при окончательной штамповке. Это ведет к тому, что не заполняются отдельные участки

30 ручья штампа вследствие недостаточно

S71963 высокой пластичности металла, т.е. к низкому качеству иэделий. К тому же, при окончательном формообразовании требуются большие деформирующие усилия.

Целью изобретения является повышение качества иэделий и снижение

5 деформирующих vcHJIHA при окончательном формообразовании.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу объемной штамповки фасонных металлических иэделий, включающему подготовку структуры и формы заготовки путем предварительного ее профилирования в штампе со скоростью, превышающей скорость сверхпластической деформации, и последующее формообразование изделия в режиме структурной сверхпластичности, предварительное профилирование заготовки производят со скоростью более 200 с " . 20

Структура, которая формируется в металле в процессе высокоскоростной деформации или непосредственно после ее окончания, принципиально отлича.ется от структуРы, формирующейся при 25 скорости деформации менее 200 c ", в особенности для алюминиевых и магниевых сплавов, температура рекристаллизации которых сильно зависит от скорости деформации. Это объясняется тем, что при сверхвысоких скоростях деформации уровень наклепа достаточно высок для того, чтобы во всем объеме заготовки произошла динамическая или метадинамическая рекристаллизация с образованием однородной, ультрамелкозернистой структуры, обладающей высокой термичЕской стабильностью (поскольку при скорости деформации более 200 с "температура начала рекристаллиэаций превышает температу- 40 ру деформации),При этом степень деформации (по крайней мере в необходимых участках заготовки) должна быть достаточно. высокой (не менее 50%), чтобы исключить образование крупных зерен (в соответствии с диаграммой рекристаллизации).

Деформация с максимальной скоростью с одновременным приближением формы заготовки к окончательной позволяет сократить время подготовки структуры, получать более благоприятное ее распределение по профилю заготовки и более мелкие составляющие, что повышает уровень сверхпластических свойств материала, стабилизирует сверхпластическую стадию формообразования и дает возможность вести ее со скоростью, приемлемой для промышленного серийного производства. Использование при окончательной штам- 40 повке заготовки со структурой, полученной при предварительной деформации, позволяет исключить операцию фиксации структуры и операцию вторичного нагрева с его отрицательным вли- 65 янием на сверхпластическое формообразование, что также ведет к общему сокращению цикла изготовления и дает возможность изготовлять детали за один нагрев.

На чертеже приведены кривые упрочнения для двух одинаковых заготовок.

Скорость предварительной деформации первой заготовки (участок ОА) выше, чем скорость предварительной деформации второй заготовки (участок

ОС). Последующее деформирование заготовок в состоянии сверхпластичности с одинаковой скоростью показывает, что сопротивление деформированию меньше для заготовки с более высокой скоростью при предварительной деформации (при равной степени деформации).

Испытание образцов, вырезанных из этих заготовок, показывает, что сверхпластические свойства материалов (относительное удлинение, приближение к вязкому течению), подвергнутых деформации на высокоскоростном молоте в 1,2 2 раза выше, чем для материалов, подвергнутых деформации на кривошипных и гидравлических прессах.

Способ осуществляется следующим образом.

Нагретую в печи заготовку помещают в ручеЙ предварительного штампа и осуществляют высокоскоростную деформацию заготовки (со скоростью более 200 с). Затем заготовку быстро перемещают в расположенный рядом изотермический штамп и осуществляют окончательное деформирование в состоянии сверхпластичности. При наличии соответствующего оборудования предварительную и окончательную деформацию можно производить в одном штампе.

Пример. Для изготовления кольцевой детали сложной формы из алюминиевого сплава АМГ-5 используют литую заготовку. Подготовку структуры осуществляют в предварительном ручье подогретого до 150-200 С штампа на высокоскоростном молоте.

После подготовки структуры заготовку перемещают в окончательный ручей штампа, помещенного в изотермический нагревательный блок, расположенный на гидравлическом прессе усилием 600 т. Температура штампа

450+10 С. Скорость деформирования

20 мм/мин. Удельное усилие при штамповке составляет 4-5 кг/мм . Все конструктивные элементы штамповки пол- ностью оформляются.

При штамповке же подобной детали после предварительной деформации на кривошипном прессе фиксация структуры и повторного нагрева под окончательное формообразование, удельное усилие при той же скорости и темпе ратуре деформирования составляет

871963

Формула изобретения

Составитель O.Êîðàáåëüíèêîâ

Редактор Н.Горват Техред.Л.Пекарь

Корректор Ю.Макаренко

Подписное

Заказ 8879/11 Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 уже 10-.12 кг/мм . В некоторых слу:чаях наблюдается незаполнение тонких конструктивных элементов штамповки.

Использование предложенного способа позволяет значительно сократится цикл изготовления фасонных деталей сложной формы, повысить коэффициент использования материала, расширить номенклатуру сложных деталей, получаемых объемной штамповкой.

Способ объемной штамповки фасонных металлических изделий, включающий подготовку структуры и форма заготовки путем предварительного ее профилирования в штампе со скоростью, превышающей скорость сверхпластической деформации, и последующее формообразование иэделия в режиме структурной сверхпластичности, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью. повышения качества иэделиЯ и снижения деформирукиЖх усилий при окончательном формообразовании, предварительное профилирование заготовки производят со скоростью деформации более

200 с"

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

638411, кл. В 21 J 5/00, 1977.

15 2. Патент США 9 4040286, кл. 72/377, 1977.