ШТАМП ДЛЯ КОНЦЕНТРИЧНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА СТАКАНОВ ИЛИ ЧАШ
METHOD OF CONCENTRIC ANGULAR FORMING OF BARREL- OR CUP-TYPE PARTS

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.
Известен инструмент для концентричного углового прессования деталей типа стакана, содержащий контейнер и закрепленный на столе пресса соосный контейнеру дорн, при этом в контейнере выполнен сквозной канал для приводного пуансона, а между оппозитными торцами пары: контейнер и дорн образован осесимметричный ручей (пат. США № 3263468, кл. 72-267, публ. 1966).
Недостатком известного инструмента является трудность обеспечения нужного качества готовых деталей из-за недостаточно рациональной структуры при деформации, что ухудшает прочностные характеристики деталей в условиях их нагружения в экстремальных условиях.
Известен штамп, содержащий наружный контейнер и закрепленный на столе пресса в отверстии этого контейнера дорн, а также смонтированный с возможностью осевого перемещения вдоль этого контейнера внутренний контейнер со сквозным каналом для приводного пуансона, при этом между оппозитными торцами пары: внутренний контейнер и дорн образован осесимметричный ручей (Изготовление осесимметричных оболочек с интенсификацией деформации сдвига. Басюк С.Т. Левочкин С.Б., Гринберг И.В. Технология легких сплавов, №3, 2009 г., с.110-115 - прототип).
Недостатком известного штампа является то, что исходные размеры в осевом направлении упомянутого осесимметричного ручья соответствуют осевым размерам данной части готовой детали. Это обстоятельство сужает технологические возможности в начальной стадии деформирования исходной заготовки и, соответственно, не обеспечивает получение рациональной структуры.
Предлагаемый штамп для концентричного углового прессования деталей типа стаканов или чаш содержит смонтированный на столе пресса наружный контейнер с отверстием, закрепленный на столе пресса и размещенный в отверстии упомянутого наружного контейнера дорн, внутренний контейнер со сквозным каналом, смонтированный внутри наружного контейнера с возможностью осевого перемещения и образования между его торцом и торцом дорна осесимметричного ручья, и приводной пуансон, размещенный в сквозном канале внутреннего контейнера.
Предлагаемый штамп отличается тем, что внутренний контейнер выполнен с возможностью прижатия его к упору, выполненному с возможностью регулирования его положения по вертикали относительно стола пресса и фиксирования в этом положении посредством силового элемента для регулирования в осевом направлении исходных размеров осесимметричного ручья.
Технический результат изобретения - возможность установки в исходном положении осевых размеров упомянутого ручья, больших, чем соответствующие размеры донной части готовой детали, и, соответственно, обеспечивает получение рациональной структуры, то есть повышение качесчтва готовых деталей.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии горячей объемной штамповки деталей.
Для детали без дополнительного участка кольцевой стенки:
на фиг.1 - слева - начало первой стадии;
справа - конец первой стадии и начало второй стадии;
на фиг.2 - слева - конец второй стадии и начало третьей стадии;
справа - конец третьей стадии.
Для детали с дополнительным участком кольцевой стенки:
на фиг.3 - слева - начало первой стадии;
справа - конец первой стадии и начало второй стадии;
на фиг.4 - слева - конец второй стадии и начало третьей стадии;
справа - конец третьей стадии.
В варианте изготовления детали 1 типа чаши (фиг.2) из исходной заготовки 2 штамп содержит закрепленный на столе 3 пресса дорн 4, а также смонтированный на столе пресса наружный контейнер 5. Внутри контейнера 5 смонтирован с возможностью осевого перемещения внутренний контейнер 6 со сквозным каналом для размещения заготовки 2. Дорн 4 размещен в отверстии контейнера 5. Приводной пуансон 7 размещен в канале контейнера 6. Для фиксации контейнера 6 в верхнем положении в осевом направлении усилием Рк, прижимающим его к упору 8, предусмотрен силовой элемент (пружина 9). Это положение может регулироваться по вертикали звеном 10 относительно стола пресса, а соответственно обеспечена регулировка исходных размеров в осевом направлении осесимметричного ручья между оппозитными торцами пары: внутренний контейнер 6 и дорн 4. Усилие упора Ру>Рк.
На примерах изготовления деталей иллюстрируется функционирование элементов штампа.
Примеры.
1. Изготавливали деталь 1 типа чаши (фиг.2) наружным диаметром Dн=450 мм, внутренним диаметром Dвн=360 мм из алюминиевого сплава АК-6. Исходная подготовленная заготовка 2 имела диаметр D=350 мм. Последняя нагревалась и укладывалась в сквозной канал контейнера 6. При приложении к пуансону 7 усилия Рк начинается первая стадия формирования промежуточной заготовки: материал заготовки 2 осаживается на дорне 4 с образованием у торца заготовки 2 утолщения 11 в зоне, прилегающей к дорну 4. Образование утолщения 11 в упомянутом осесимметричном ручье приводит к появлению усилия Ро, воздействующего на контейнер 6 в направлении, противоположном направлению усилия Рк. Когда величина усилия Ро превышает величину усилия Рк, контейнер 6 «всплывает». При этом в утолщении 11 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это начало второй стадии. На этой стадии завершается формирование пуансоном 7 на дорне 4 с одновременным приложением в зоне больших диаметральных размеров формируемой шайбы 12 через контейнер 6 усилия Рк в том же направлении, что и усилие Рп. При этом габаритные диаметральные размеры Dн шайбы 12 ограничивают внутренней поверхностью отверстия контейнера 5. «Всплывающий» контейнер 6 перестает контактировать с упором 8. Эта стадия завершается при достижении упором 13 ответной поверхности ползуна 14, на котором смонтирован пуансон 7. На третьей стадии совместным перемещением пуансона 7 и контейнера 6 выдавливали кольцевую стенку 15 детали 1 типа чаши из шайбы 12. Стенку 15 выдавливали в кольцевой зазор, ограниченный поверхностями вращения: изнутри - наружной поверхностью внутреннего контейнера 6, снаружи - внутренней поверхностью наружного контейнера 5. В конце этой стадии упор 8 «утапливается» внутренним контейнером 6 и происходит оформление окончательной формы и размеров готовой детали 1 типа чаши. Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения готовой детали.
2. Изготавливали деталь 16 типа стакана (фиг.4) наружным диаметром Dн=430 мм, внутренним диаметром Dвн=360 мм из магниевого сплава МА2-1.
Исходная заготовка имела диаметр D=300 мм.
Горячее концентричное угловое прессование нагретой исходной заготовки осуществляли аналогично описанному в предыдущем примере, но на третьей стадии одновременно с формированием обратным выдавливанием кольцевой стенки 15 прямым выдавливанием формировали дополнительный участок этой стенки в кольцевом зазоре, образованном поверхностями вращения: изнутри - наружной поверхностью дорна 17, снаружи - внутренней поверхностью внешнего контейнера 5.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемых деталей за счет интенсификации деформаций сдвига.