Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ СО СТЕРЖНЕМ ШТАМПОВКОЙ(71) Заявитель Белорусский национальный технический университет(72) Авторы Качанов Игорь Владимирович Здор Геннадий Николаевич Исаевич Леонид Александрович Шарий Василий Николаевич Кудин Максим Валентинович Власов Вячеслав Владимирович(73) Патентообладатель Белорусский национальный технический университет(57) Способ изготовления детали со стержнем штамповкой, при котором в контейнер матрицы с кольцевой полостью и точечными отверстиями в криволинейном дне помещают предварительно нагретые до температуры штамповки плакирующую пластину и стержневую заготовку и осуществляют высокоскоростное выдавливание до соударения торца стержневой заготовки с донной полостью матрицы с получением торца вогнутой формы за счет опережающего перемещения поверхностных слоев металла стержневой заготовки по отношению к центральным слоям, затем осуществляют ударное формообразование торца со скоростью соударения вогнутого торца с донной полостью матрицы от 100 до 140 м/с с пластическим течением металла плакирующей пластины и стержневой заготовки через точечные отверстия в криволинейном дне матрицы и образованием отростков на торце стержневой заготовки так, что соотношение суммы площадей выдавливаемых через точечные отверстия отростков к площади поперечного сечения стрежневой заготовки составляет от 1/10 до 1/20, и с формированием неразъемного соединения между плакирующей пластиной и стержневой заготовкой за счет совместного радиального пластического течения их металла в кольцевую полость матрицы. 18113 1 2014.04.30 Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве изделий, имеющих стержневую часть. Известен способ штамповки стержневых деталей 1, включающий нагрев заготовки и последующее ее высокоскоростное выдавливание в матрице. Недостатком известного способа является низкое качество изделий, так как торцовая часть стержня при выдавливании не деформируется. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ штамповки деталей со стержнем 2, включающий нагрев заготовки и последующее высокоскоростное выдавливание с соударением стержневой части выдавливаемого стержня с донной полостью матрицы, при котором одновременно с соударением торцовой части стержня с донной полостью матрицы осуществляют точечное выдавливание поверхностных слоев торцовой части стержня при соотношении суммы площадей выдавливаемых точечных отростков к площади поперечного сечения стержня 1/30-1/60. Недостатком прототипа является относительно высокая, порядка 150-250 м/с, скорость соударения торца заготовки с донной частью матрицы, что приводит к росту инерционных нагрузок и дополнительному избыточному тепловыделению при соударении с дном матрицы, способствующих разрушению стержневой части детали и снижению стойкости всего изделия. Кроме того, используемая конструкция матрицы позволяет изготавливать стержневые детали только целиком из инструментальной стали, что приводит к ее перерасходу, а следовательно, снижает экономическую эффективность способа. Задачей изобретения является повышение качества изготавливаемых изделий при снижении материалоемкости. Поставленная задача достигается способом изготовления детали со стержнем штамповкой, при котором в контейнер матрицы с кольцевой полостью и точечными отверстиями в криволинейном дне помещают предварительно нагретые до температуры штамповки плакирующую пластину и стержневую заготовку и осуществляют высокоскоростное выдавливание до соударения торца стержневой заготовки с донной полостью матрицы с получением торца вогнутой формы за счет опережающего перемещения поверхностных слоев металла стержневой заготовки по отношению к центральным слоям, затем осуществляют ударное формообразование торца со скоростью соударения вогнутого торца с донной полостью матрицы от 100 до 140 м/с с пластическим течением металла плакирующей пластины и стержневой заготовки через точечные отверстия в криволинейном дне матрицы и образованием отростков на торце стержневой заготовки так, что соотношение суммы площадей выдавливаемых через точечные отверстия отростков к площади поперечного сечения стержневой заготовки составляет от 1/10 до 1/20, и с формированием неразъемного соединения между плакирующей пластиной и стержневой заготовкой за счет совместного радиального пластического течения их металла в кольцевую полость матрицы. Сущность изобретения поясняется фигурами, где изображена последовательность осуществления способа, при этом на фиг. 1 - укладка плакирующей пластины и заготовки в контейнер матрицы, на фиг. 2 - промежуточная стадия процесса - формирование вогнутой параболической полости на торце стержня, на фиг. 3 - завершающая стадия процесса ударное формообразование торца с течением металлов плакирующей пластины и заготовки в кольцевую полость матрицы и последующее точечное выдавливание поверхностных слоев торцовой части стержня. Плакирующую пластину 1 и заготовку 2 нагревают до температуры штамповки и помещают в разъемную матрицу 3 штампа для закрытого выдавливания. Формовочная полость 4 матрицы 3 имеет чистоту поверхности (0,63-0,32) и состоит из конического участка, переходящего в цилиндрическую полость 5, имеющую такую же чистоту поверхности. За цилиндрической полостью имеется коническая полость 6 с повышенной чистотой обработки поверхности (0,25-0,063). Для деформации плакирующей пластины 1 2 18113 1 2014.04.30 и заготовки 2 пуансон 7 разгоняют, например, в стволе порохового копра (на схеме не показан) до скорости 60-80 м/с. В результате он получает запас энергии, обеспечивающий высокоскоростную деформацию плакирующей пластины и заготовки, заканчивающуюся соударением выдавленного переднего торца стержня с днищем матрицы со скоростью 100-140 м/с. Получение торца стержня вогнутой формы обеспечивается путем продавливания стержневой части изделия через коническую полость 6 (конусность 1100), имеющую повышенную чистоту обработки поверхности. В результате поверхностные слои выдавливаемого стержня перемещаются с большей скоростью, чем центральные, вследствие чего передняя часть принимает форму параболоида вращения с углом конусности при вершине 100-120. При соударении вогнутого параболического торца стержня с днищем матрицы 3 происходит кумулятивное схлопывание выемки. Причем величина угла конусности при вершине 100-120, является оптимальной, что обеспечивает получение максимальной плотности энергии и скорости. В результате на границе раздела плакирующей пластины и заготовки происходит их сваривание. При этом металл, находящийся в передней части выдавленного стержня в объеме параболического торца, не испытывая воздействия сил статического трения покоя, растекается как вязкая жидкость по днищу матрицы. Обладая при этом достаточной энергией, металл устремляется в кольцевую полость 8, выполненную в матрице, что позволяет интенсифицировать процесс совместного радиального течения двух металлов на их границе для создания неразъемного соединения. После заполнения кольцевой полости 8, давление в металле все еще достаточно велико настолько, что металл, затекая в точечные отверстия 9 криволинейного днища матрицы, образует отростки на рабочем торце. При этом соотношение суммы площадей поперечных сечений отверстий к площади поперечного сечения стержня составляет 1/10-1/20. При отношении площадей меньше 1/20 течение металла в отверстия требует больших нагрузок, которые могут вывести из строя штамповый инструмент при отношении площадей больше 1/10 имеют место нерациональные затраты штампуемого материала, затекающего в отверстия. Экспериментально установлено, что соударение переднего торца стержня, имеющего вогнутую параболическую форму, с дном матрицы со скоростью меньше 100 м/с не приводит к локализации деформации в области соударения, и торец с параболической формой внедряется в стержень, а сам при этом практически не деформируется, в результате этого на переднем торце стержня сохраняется непроработанная крупнозернистая структура. При соударении переднего торца выдавленного стержня, имеющего параболическую форму, с дном матрицы в диапазоне скоростей 100-140 м/с происходит искривление линий тока, которое сопровождается дроблением зерен и межкристаллитных включений. При этом происходит интенсивное растекание металла в радиальном направлении с формированием качественного неразъемного соединения по границе соприкосновения материалов плакирующей пластины и заготовки с образованием плотной волокнистой структуры на переднем торце стержня. Толщина защитного слоя, который образуется на переднем торце стержня готового изделия, обычно составляет половину высоты параболического торца. При скоростях соударения выше 140 м/с имеют место разрывы стержневой части поковки под действием сил инерции и локальных термических разогревов. Полученная деталь имеет высокую проработку структуры торцовой части стержня,что повышает стойкость изделия. Использование изобретения позволяет достичь значительной экономии дорогостоящих штампо-инструментальных сталей (до 95 ) при изготовлении из них только плакирующей пластины, а заготовки из конструкционных сталей, а также улучшить качество изделий за счет объемной проработки структуры. При этом повышаются эксплуатационные характеристики детали со стержнем. 18113 1 2014.04.30 Источники информации1. Перевозчиков Б.С., Мещанчук П.А., Новиков В.М., Логунов В.Г. Высокоскоростная штамповка заготовок из быстрорежущей стали. Прогрессивные техпроцессы обработки металлов давлением. Вып. 24. - М. Машиностроение, 1971. - С. 100-119. 2. А.с. СССР 893368, МПК 21 5/00,21 6/00, 1981 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: B21J 5/08

Метки: штамповкой, способ, стержнем, детали, изготовления

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-18113-sposob-izgotovleniya-detali-so-sterzhnem-shtampovkojj.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ изготовления детали со стержнем штамповкой</a>

Похожие патенты