Патент на изобретение №2389582

(54) СПОСОБ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ СТАКАНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полуфабрикатов изделий типа стакана. Производят выдавливание цилиндрической заготовки через осесимметричный ручей. Ручей образован поверхностями дорна и сквозного ступенчатого отверстия контейнера. Заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра контейнера, а дорн – в зоне ступени большего диаметра. Ручей содержит зоны переменных и постоянных диаметральных размеров. В зоне переменных диаметральных размеров на участке, примыкающем к зоне постоянных диаметральных размеров, заготовку подвергают дополнительной пластической деформации. Для этого производят зигзагообразное в плоскости оси заготовки изменение направления выдавливания соответствующими одна другой выпукло-вогнутыми поверхностями. Данные поверхности ограничивают ручей снаружи и изнутри. Каждая из поверхностей содержит пару расположенных с касанием одна другой выпуклой и вогнутой поверхностей тороидов. Размеры ручья на этом участке определены приведенными зависимостями. В результате обеспечивается повышение качества готовых изделий. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полуфабрикатов изделий типа стаканов, труб и т.п.

Известен способ объемной штамповки стакана, включающий обратное выдавливание цилиндрической заготовки через осесимметричный канал, образованный поверхностями контейнера и дорна (Пат. Бельгии 551053, кл. В21С 25/08, публ. 1956).

Недостатком известного способа являются невысокие механические свойства материала получаемых стаканов из-за малой проработки его структуры при выдавливании.

Известен способ горячей объемной штамповки стакана, включающий выдавливание цилиндрической заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями дорна и сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн – в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия, причем упомянутый ручей содержит зоны переменных и постоянных диаметральных размеров (Пат. США 3263468, кл. 72-267, публ. 1966).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых изделий из-за недостаточно рациональной структуры при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики изделий в условиях их циклического нагружения при эксплуатации в экстремальных условиях.

Предлагаемый способ горячей объемной штамповки стакана включает выдавливание цилиндрической заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями дорна и сквозного ступенчатого отверстия контейнера. При этом заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн – в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия. Причем упомянутый ручей содержит зоны переменных и постоянных диаметральных размеров. В упомянутой зоне переменных диаметральных размеров на участке, примыкающем к упомянутой зоне постоянных диаметральных размеров, заготовку подвергают дополнительной пластической деформации путем зигзагообразного в плоскости оси заготовки изменения направления выдавливания соответствующими одна другой выпукло-вогнутыми на этом участке поверхностями, ограничивающими упомянутый ручей снаружи и изнутри. При этом каждая из последних упомянутых поверхностей содержит пару касательных одна другой выпуклой и вогнутой поверхностей тороидов.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что в упомянутой зоне переменных диаметральных размеров на участке, примыкающем к упомянутой зоне постоянных диаметральных размеров, заготовку подвергают дополнительной пластической деформации путем зигзагообразного в плоскости оси заготовки изменения направления выдавливания соответствующими одна другой выпукло-вогнутыми на этом участке поверхностями, ограничивающими упомянутый ручей снаружи и изнутри, при этом каждая из последних упомянутых поверхностей содержит пару касательных одна другой выпуклой и вогнутой поверхностей тороидов, а размеры упомянутого ручья на этом участке определены следующими зависимостями:

1,1R₁/R₂1,6, где

R₁ и R₂ – соответственно радиусы образующих поверхностей упомянутых тороидов: вогнутой, ограничивающей внешнюю поверхность ручья, и выпуклой, ограничивающей соответствующую последней внутреннюю поверхность ручья; и

0,32R₃/R₄0,84, где

R₃ и R₄ – соответственно радиусы образующих поверхностей упомянутых тороидов: выпуклой, ограничивающей внещнюю поверхность ручья, и вогнутой, ограничивающей соответствующую последней внутреннюю поверхность ручья.

Технический результат предлагаемого изобретения – повышение качества готовых изделий, что позволяет расширить диапазон скоростных возможностей узлов, содержащих такие изделия.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где

показаны: слева – заготовка в контейнере; справа – формообразование стакана.

Примеры

1. Изготавливался стакан 1 диаметром Д=320 мм, толщиной стенки S=12 мм из алюминиевого сплава В96ц. Исходная цилиндрическая заготовка 2 размерами Д₁=270 мм, Н=185 мм при массе 30,5 кг нагревалась и укладывалась в экспериментальный штамп, содержащий закрепленные на столе пресса (не показан) дорн 3 и контейнер 4. При этом заготовка 2 размещалась в ступени 5 ступенчатого отверстия контейнера 4, а дорн 3 – в зоне ступени 6 этого отверстия. Диаметральные размеры ступени 5 меньше, чем диаметральные размеры ступени 6. При приложении усилия Р к пуансону 7 металл заготовки 2 выдавливается через осесимметричный ручей 8, образованный поверхностями дорна 3 и сквозного отверстия контейнера 4, имеющего ступени 5 и 6. Этот ручей имеет зоны переменных 9 и постоянных 10 диаметральных размеров. В упомянутой зоне переменных диаметральных размеров на участке 11, примыкающем к зоне 10, заготовку подвергают дополнительной пластической деформации путем зигзагообразного в плоскости оси заготовки изменения направления выдавливания выпукло-вогнутыми на этом участке поверхностями 12 и 13 – на контейнере и 14 и 15 – на дорне. Поверхности 12 и 14, а также 13 и 15 попарно соответствуют одна другой. Упомянутые поверхности попарно 12 и 13, а также 14 и 15 – это соответственно попарно касательные поверхности тороидов. При этом R₁/R₂=1,36, a R₃/R₄=0,53, где соответственно R₁, R₂, R₃ и R₄ – радиусы образующих тороидов – поверхностей 13, 15, 12 и 14. Внешняя поверхность ручья ограничена соответственно вогнутой поверхностью 13 и выпуклой – 12, а внутренняя поверхность ручья ограничена соответственно выпуклой поверхностью 15 и вогнутой – 14. Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения стакана.

2. Изготавливался аналогичный стакан 1 диаметром Д=360 мм, толщиной стенки S=11 мм из сплава системы магний-литий. Исходная цилиндрическая заготовка размерами Д₁=290 мм, Н=350 мм при массе 36,5 кг.

R₁/R₂=1,45; R₃/R₄=0,41.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество готовых изделий за счет интенсификации пластической деформации.

Формула изобретения

Способ горячей объемной штамповки стакана, включающий выдавливание цилиндрической заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями дорна и сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра отверстия контейнера, а дорн – в зоне ступени большего диаметра, причем упомянутый осесимметричный ручей имеет зоны переменных и постоянных диаметральных размеров, отличающийся тем, что в зоне переменных диаметральных размеров ручья на участке, примыкающем к зоне постоянных диаметральных размеров, заготовку подвергают дополнительной пластической деформации путем зигзагообразного в плоскости оси заготовки изменения направления выдавливания соответствующими одна другой выпукло-вогнутыми на этом участке поверхностями, ограничивающими осесимметричный ручей снаружи и изнутри, при этом каждая из упомянутых поверхностей имеет пару расположенных с касанием одна другой выпуклой и вогнутой поверхностей тороидов, а размеры ручья на этом участке определены следующими зависимостями:
1,1R₁/R₂1,6 и 0,32R₃/R₄0,84,
где R₁ и R₂ – радиусы образующих, соответственно, вогнутой поверхности тороида, ограничивающей внешнюю поверхность ручья, и выпуклой поверхности тороида, ограничивающей соответствующую последней внутреннюю поверхность ручья;
R₃ и R₄ – радиусы образующих, соответственно, выпуклой поверхности тороида, ограничивающей внешнюю поверхность ручья, и вогнутой поверхности тороида, ограничивающей соответствующую последней внутреннюю поверхность ручья.

РИСУНКИ