СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD FOR PRODUCTION OF HOLLOW PRODUCTS

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении холодным радиальным обжатием пустотелых, с переменным профилем наружной поверхности, трубных поковок высокой точности.
Известен способ изготовления нарезного ступенчатого ствола (RU № 2060083, МПК B21D 41/00, опубл. 20.05.96, бюл. № 14), принятый за прототип. Способ включает изготовление исходной заготовки, ее механическую обработку с получением пустотелой заготовки, закрепление пустотелой заготовки между подпорным и поводковым устройствами радиально обжимной машины, деформирование пустотелой заготовки путем радиального обжатия на оправке, установленной в отверстии пустотелой заготовки при продольной подаче последней, и окончательную механическую обработку деформированной поковки.
Недостатки прототипа:
1. Поводковая часть заготовки радиальному обжатию не подвергается, металл не упрочняется пластической деформацией.
2. Для пустотелых изделий со ступенчатой цилиндроконической формой наружной поверхности, у которых ступень с максимальным диаметром расположена ближе к середине изделия по его длине, отрезок поковки от поводкового участка до ступени с максимальным диаметром изготавливается также с максимальным диаметром.
Предлагаемым изобретением решается задача: снижение материальных, трудовых и энергетических затрат при изготовлении пустотелых изделий.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании способа изготовления холодным радиальным обжатием трубных поковок высокой точности для изделий с переменным (ступенчатым) профилем наружной поверхности и отношением длины изделия к диаметру отверстия L<d>10, обеспечивающего пластическую деформацию заготовки по всей длине.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления пустотелых изделий с переменным профилем наружной поверхности, включающем изготовление исходной заготовки, ее механическую обработку с получением пустотелой заготовки, закрепление пустотелой заготовки между подпорным и поводковым устройствами радиально обжимной машины, деформирование пустотелой заготовки путем радиального обжатия на оправке, установленной в отверстии пустотелой заготовки при продольной подаче последней, и окончательную механическую обработку деформированной поковки, новым является то, что радиальное обжатие пустотелой заготовки осуществляют по всей ее длине за две операции, первую из которых осуществляют с получением полуфабриката с недеформированным участком, после первой операции радиального обжатия полученный полуфабрикат поворачивают на 180°, располагая недеформированным участком к подпорному устройству, и производят вторую операцию радиального обжатия, диаметр отверстия деформированной поковки меньше диаметра полуфабриката.
Деформация заготовки по всей длине за две операции радиального обжатия с поворотом ее после первой операции радиального обжатия на 180° позволяет изготавливать холодным радиальным обжатием пустотелые с переменным (ступенчатым цилиндро-коническим) профилем наружной поверхности трубные поковки высокой точности (с допусками на диаметры наружной поверхности 12…14 квалитета и с допуском на отверстие 6…8 квалитета по ГОСТ 25347-84), для изделий с отношением длины (L) к диаметру (d) отверстия L/d>10 и шероховатостью не грубее Rz 20.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое изобретение обладает "новизной" и "изобретательским уровнем".
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на
фиг.1 - пустотелая заготовка под радиальное обжатие, полученная механической обработкой, включающей глубокое сверление сквозного отверстия в исходной заготовке и обработку наружных поверхностей и базовых элементов,
фиг.2 - полуфабрикат после первой операции холодного радиального обжатия,
фиг.3 - поковка после второй операции радиального обжатия с размещенной в ней оправкой.
0
0
0
d; D; L - соответственно диаметр отверстия, наружный диаметр и длина заготовки под радиальное обжатие,
1
1
1
1
1
1
к
d; D; D', l; l'; L, l - соответственно диаметр отверстия, диаметры 1-й, 2-й ступеней, длина 1-й, 2-й ступеней, длина полуфабриката, длина конического участка полуфабриката после первой операции холодного радиального обжатия,
п
l - длина недеформируемого участка,
2
2
2
2
2
d; D; l; l; l' - соответственно диаметр отверстия, диаметр ступени, длины 1-й и 2-й ступеней, длина поковки после второй операции холодного радиального обжатия,
max
d - максимальный диаметр оправки;
1 - заготовка;
2 - полуфабрикат;
3 - поковка;
4 - подпорное устройство;
5 - поводковое устройство;
6 - оправка.
Способ реализуется следующим образом. Исходя из геометрических параметров ступенчатого профиля наружной поверхности изделия проектируют поковку 3 с формой наружной поверхности, максимально приближенной к форме наружной поверхности изделия с минимальными припусками на окончательную механическую обработку, которую необходимо получить после второй операции холодного радиального обжатия; затем проектируют полуфабрикат 2, который необходимо получить после первой операции холодного радиального обжатия.
H
1
max
С учетом допустимой степени деформации, удовлетворяющей условию 0≤ε<ψ, и максимального объема поковки проектируют пустотелую заготовку 1 под радиальное обжатие. Выбирают диаметр исходной заготовки из условия достаточности припусков на обработку наружной поверхности с учетом увода сверла при глубоком сверлении и устранения дефектного слоя с поверхности исходной заготовки. Исходную заготовку обрабатывают резанием в размеры пустотелой заготовки 1. Устанавливают пустотелую заготовку 1 в подпорное 4 и поводковое 5 устройство радиально обжимной машины и закрепляют ее. В отверстие заготовки вводят оправку 6 с конической рабочей поверхностью (конусность 0,1…0,05 мм на 100 мм длины) таким образом, чтобы калибрующий диаметр оправки находился в зоне калибрующего участка бойков. Производят холодное радиальное обжатие заготовки в размеры полуфабриката при ее вращении вокруг оси и продольной подаче в зону деформации. После выполнения операции оправку 6 извлекают из полуфабриката 2, полуфабрикат извлекают из радиально-обжимной машины. Меняют технологическую оснастку (оправку, копир, подпорное и поводковое устройства), поворачивают полуфабрикат на 180° (недеформированным участком L к подпорному устройству), закрепляют между подпорным и поводковым устройствами, вводят оправку в зону калибрующего участка бойков (аналогично первой операции) и производят холодное радиальное обжатие поковки 3. После второй операции холодного радиального обжатия наружная поверхность поковки имеет многоступенчатую, приближенную к геометрической поверхности изделия форму, а отверстие поковки 3, получаемое во второй операции холодного радиального обжатия, меньше отверстия полуфабриката 2, полученного в первой операции холодного радиального обжатия, на величину, близкую минимально необходимому зазору между диаметром отверстия полуфабриката и максимальным диаметром оправки, используемой во второй операции радиального обжатия (d-d). После радиального обжатия извлекают оправку из отверстия поковки, раскрепляют ее и извлекают деформированную по всей длине поковку из радиально-обжимной машины. Механической обработкой при необходимости устраняют перепад диаметров отверстия дорнованием или развертыванием, обрабатывают наружные поверхности в геометрические параметры изделия.