Патент на изобретение №2396141

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТИКСОШТАМПОВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

(57) Реферат:

Изобретения относятся к обработке давлением и могут быть использованы при производстве изделий из цилиндрических заготовок, преимущественно, из сплавов цветных металлов. Предварительно нагретую цилиндрическую заготовку подвергают скальпированию, а затем деформируют в матрице предварительно нагретого штампа. Заготовку нагревают в стакане, выполненном со сквозным осевым отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку. Для осуществления скальпирования стакан с предварительно нагретой заготовкой размещают под штампом концентрично ему и поднимают заготовку. В процессе подъема с заготовки удаляют окисный слой кольцевой режущей кромкой стакана и размещают заготовку с удаленным окисным слоем в матрице штампа. Для тиксоштамповки используют устройство, содержащее штамп в виде пуансона, закрепленного на подвижной траверсе, и матрицы. Матрица запрессована в контейнер, размещенный на неподвижной траверсе. Под неподвижной траверсой установлен толкатель. Стакан с цилиндрической заготовкой размещают соосно толкателю на упоре. Пуансон имеет осевую расточку для пробки, размещаемой в осевом отверстии стакана. В результате обеспечивается повышение качества полученных изделий. 2 н.з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области металлургического машиностроения и используется при производстве изделий преимущественно из сплавов цветных металлов тиксоштамповкой цилиндрических заготовок.

Известно скальпирующее устройство (см. авторское свидетельство 808182, 1972 г.) для обработки катанки, предназначенной для изготовления ответственных деталей повышенной прочности.

Следует отметить, что скальпированию подвергается длинномерная заготовка в холодном состоянии перед последующим ее деформированием (волочением) также в холодном состоянии.

Известен способ тиксоштамповки цилиндрических заготовок, включающий нагрев заготовки в индукторе и ее последующее деформирование в предварительно нагретом штампе (см. патент RU 2248857 С2, 2005.03.27).

Недостатком известного способа является то, что при длительном и высокотемпературном нагреве, который необходим для перевода заготовки в твердо-жидкое состояние перед тиксоштамповкой, на ее поверхности интенсивно образуется окисный слой. При последующем деформировании окисный слой разрушается и переходит в готовое изделие, что снижает его качество.

Техническим результатом изобретения является повышение качества готового изделия за счет удаления поверхностного слоя окислов с нагретой цилиндрической заготовки перед ее деформированием.

Технический результат достигается способом тиксоштамповки цилиндрических заготовок, при котором осуществляют скальпирование цилиндрической заготовки, предварительно нагретой в стакане, выполненном со сквозным отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, а затем ее деформирование, при этом скальпирование производят путем размещения стакана с предварительно нагретой заготовкой под штампом концентрично ему и подъема заготовки, в процессе которого осуществляют удаление с нее окисного слоя кольцевой режущей кромкой стакана и размещение заготовки с удаленным окисным слоем в матрице штампа, и устройством для тиксоштамповки цилиндрических заготовок, которое снабжено неподвижной траверсой с контейнером, в который запрессована матрица, а также установленным под траверсой толкателем, стаканом со сквозным отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, размещенной в упомянутом отверстии стакана пробкой и закрепленным на неподвижной траверсе упором, при этом стакан выполнен с возможностью размещения открытым торцем на упоре соосно толкателю, а пуансон выполнен с осевой расточкой по размерам пробки, которая имеет возможность осевого перемещения и расположения в упомянутой осевой расточке пуансона.

Изобретение поясняется графическими материалами, на которых показаны:

фиг.1 – общий вид устройства;

фиг.2 – заготовка в стакане (слева от оси – до нагрева, справа от оси – после нагрева);

фиг.3 – размещение заготовки в полости штампа;

фиг.4 – окончание тиксоштамповки;

фиг.5 – удаление готового изделия;

фиг.6 – удаление стакана со снятым окисным слоем.

Устройство для тиксоштамповки (см. фиг.1) заготовки 1 содержит штамп, пуансон 2 которого закреплен на подвижной траверсе 3, а матрица 4 запрессована в контейнер 5 неподвижной траверсы 6. Под штампом концентрично ему на неподвижной траверсе смонтирован П-образный упор 7 с отверстием 8 для толкателя 9 и гнездом 10 для стакана 11. В сквозном осевом отверстии 12 стакана установлена пробка 13. Внутренняя кольцевая кромка 14 стакана выполнена режущей. На неподвижной траверсе обработана расточка 15 для центрирования стакана. В пуансоне по размерам пробки (диаметр и высота) выполнена расточка 16.

Сущность предложенного изобретения поясняется примером конкретного осуществления способа тиксоштамповки фланца из цилиндрической заготовки:

1. Размеры фланца: диаметр – 180 мм, высота – 25 мм.

2. Размеры заготовки: диаметр – 63 мм, высота – 83 мм.

3. Материал заготовки – алюминиевый сплав Al9.

4. Температура нагрева заготовки – 575°С.

5. Продолжительность нагрева заготовки – 40 мин.

6. Температура штампа – 450°С.

7. Материал стакана и пробки – титановый сплав.

Заготовку 1 опускают в стакан 11, отверстие 12 которого закрыто пробкой 13, и размещают в электрической печи (см. фиг.2 слева от оси). В процессе высокотемпературного и длительного нагрева заготовка переходит в твердо-жидкое состояние, при этом она проседает под собственным весом, а в ее нижней части образуется кольцевой наплыв, именуемый «слоновья нога» (см. фиг.2 справа от оси). При свободном нагреве заготовки (без стакана) с указанными ранее размерами диаметр наплыва равен 68 мм, а его высота – 20 мм. Очевидно, что внутренний диаметр стакана должен быть меньше 68 мм для обеспечения надежной фиксации заготовки в стакане при ее установке на упор 7. Стакан 11 с нагретой заготовкой 1 переносят к прессу. Поворачивают стакан 11 с заготовкой 1 в его осевой плоскости на 180° и устанавливают в гнездо 10 упора 7 (см. фиг.1). Поднимают толкатель 9, который, упираясь в заготовку 1, центрирует стакан 11 в расточке 15 неподвижной траверсы 6. Продолжая подъем толкателя 9, заготовку 1 скальпируют (удаляют с нее окисный слой) кольцевой режущей кромкой 14 и размещают вместе с пробкой 13 в матрице 4 предварительно нагретого штампа. Снятый с заготовки окисный слой 17 остается в стакане 11 (см. фиг.3). Особо следует подчеркнуть, что скальпирование заготовки, находящейся в твердо-жидком состоянии, стало возможным благодаря ее размещению в условиях стесненного пространства (в стакане). Опускают подвижную траверсу 3. При этом пробка 13 размещается в расточке 16 пуансона 2, который деформирует цилиндрическую заготовку в готовое изделие – фланец 18 (см. фиг.4). Поднимают подвижную траверсу 3 с пуансоном 2. Готовое изделие толкателем удаляют из зоны штамповки и снимают с него пробку 13 (см. фиг.5). Толкатель 9 опускают в нижнее положение, стакан 11 снимают с упора 7 и освобождают его от окисного слоя. Процесс тиксоштамповки закончен.

Способ тиксоштамповки цилиндрических заготовок, при котором осуществляют скальпирование цилиндрической заготовки, предварительно нагретой в стакане, выполненном со сквозным отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, а затем ее деформирование, при этом скальпирование производят путем размещения стакана с предварительно нагретой заготовкой под штампом концентрично ему и подъема заготовки, в процессе которого осуществляют удаление с нее окисного слоя кольцевой режущей кромкой стакана и размещение заготовки с удаленным окисным слоем в матрице штампа, и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок, которое снабжено неподвижной траверсой с контейнером, в который запрессована матрица, а также установленным под траверсой толкателем, стаканом со сквозным отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, размещенной в упомянутом отверстии стакана пробкой и закрепленным на неподвижной траверсе упором, при этом стакан выполнен с возможностью размещения открытым торцем на упоре соосно толкателю, а пуансон выполнен с осевой расточкой по размерам пробки, которая имеет возможность осевого перемещения и расположения в упомянутой осевой расточке пуансона, позволяют повысить качество готового изделия:

– путем удаления с поверхности нагретой заготовки окисного слоя перед ее деформированием;

– за счет поддержания температуры в необходимом диапазоне, поскольку нагрев заготовки и ее транспортировка в зону штамповки осуществляются в стакане.

Формула изобретения

1. Способ тиксоштамповки цилиндрических заготовок, включающий деформирование предварительно нагретой цилиндрической заготовки в матрице предварительно нагретого штампа, отличающийся тем, что осуществляют скальпирование цилиндрической заготовки, предварительно нагретой в стакане, выполненном со сквозным осевым отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, а затем ее деформирование, при этом скальпирование производят путем размещения стакана с предварительно нагретой заготовкой под штампом концентрично ему и подъема заготовки, в процессе которого осуществляют удаление с нее окисного слоя кольцевой режущей кромкой стакана и размещение заготовки с удаленным окисным слоем в матрице штампа.

2. Устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок, содержащее штамп в виде пуансона, закрепленного на подвижной траверсе, и матрицы, отличающееся тем, что оно снабжено неподвижной траверсой с контейнером, в который запрессована матрица, установленным под неподвижной траверсой толкателем, стаканом со сквозным осевым отверстием, имеющим внутреннюю кольцевую режущую кромку, размещенной в упомянутом отверстии стакана пробкой и закрепленным на неподвижной траверсе упором, при этом стакан выполнен с возможностью размещения открытым торцом на упоре соосно с толкателем, а пуансон выполнен с осевой расточкой по размерам пробки, которая имеет возможность осевого перемещения и расположения в упомянутой осевой расточке пуансона.

РИСУНКИ