СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
HOT FORGING OF SEMIS FROM CYLINDRICAL BILLETS

Предлагаемое изобретение относится к заготовительному производству и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах металлургических и машиностроительных заводов.
Известен способ горячего прессования полуфабриката из заготовки, при этом последняя смонтирована в капсуле. Такой способ часто используют для увеличения плотности предварительно спрессованных (или спеченных) заготовок из порошков металлических сплавов, обработки давлением металлических отливок для удаления внутренних несплошностей, образующихся при их затвердевании и т.п. (см. А. Прохоров. Изостатические для холодного и горячего прессования изделий, стр.5, опубл. 11.02.2013 - интернет-адрес: http//www/ruscastings.ru/work/168/5617/5664/ 6636).
Такой способ обеспечивает высокое качество полуфабрикатов и позволяет приблизить их свойства к полуфабрикатам, получаемым с использованием деформационных технологий.
Недостатком известного способа является трудность обеспечения равномерности свойств получаемых полуфабрикатов по всему их объему.
Известен способ горячего прессования полуфабриката из цилиндрической заготовки, при этом последняя смонтирована в металлической капсуле с цилиндрической стенкой и плоскими днищами, включающий размещение капсулы в сквозном отверстии ручья контейнера, закрепленного на станине пресса, при этом на части длины это отверстие выполнено с диаметральными размерами, соответствующими наружному диаметру цилиндрической стенки капсулы, причем к заготовке прикладывается осевое усилие нажимным пуансоном с диаметральными размерами, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, через одно из упомянутых днищ с ее опорой через второе из упомянутых днищ на закрепленный на станине пресса опорный пуансон (см. патент США №7037466, кл. 419/48, опубл. в 2006 г. - прототип).
Недостатком этого способа является нерациональная схема деформирования, не обеспечивающая «проработку» центральной зоны полуфабриката.
б
ос
м
Предлагаемый способ горячего прессования полуфабриката из цилиндрической заготовки, смонтированной в металлической капсуле с цилиндрической стенкой и плоскими днищами, включает размещение капсулы в сквозном отверстии ручья контейнера. На части длины это отверстие выполнено с диаметральными размерами D, соответствующими наружному диаметру цилиндрической стенки капсулы. К заготовке прикладывается осевое усилие Р нажимным пуансоном с диаметральными размерами D, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, через одно из упомянутых днищ с ее опорой через второе из упомянутых днищ на опорный пуансон, закрепленный на станине пресса.
м
м
Со стороны контейнера, обращенной к нажимному пуансону, на остальной части длины упомянутое отверстие ручья выполнено с диаметральными размерами D, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, капсулу монтируют в контейнере с осевым зазором Δ между обращенной к нажимному пуансону стороной первого из упомянутых днищ и частью упомянутого отверстия ручья с диаметральными размерами D. Величина этого зазора определена зависимостью
Δ=(0,02÷0,12)Н,
ос
где Δ и Н - соответственно величина упомянутого зазора и высота заготовки перед приложением усилия Р к заготовке.
м
м
Предлагаемый способ отличается от способа-прототипа тем, что со стороны контейнера, обращенной к нажимному пуансону, на остальной части длины упомянутое отверстие ручья выполнено с диаметральными размерами D, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, капсулу монтируют в контейнере с осевым зазором Δ между обращенной к нажимному пуансону стороной первого из упомянутых днищ и частью упомянутого отверстия ручья с диаметральными размерами D, при этом величина этого зазора определена зависимостью
Δ=(0,02÷0,12)Н,
ос
где Δ и Н - соответственно величина упомянутого зазора и высота заготовки перед приложением усилия Р к заготовке.
Технический результат использования предлагаемого изобретения - за счет оптимизации «проработки» центральной зоны полуфабриката и рационализации схемы деформирования обеспечивается получение полуфабриката высокого качества.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на рис.1 - капсула с заготовкой перед горячим прессованием;
на рис.2 схематически показан экспериментальный штамп в исходном положении (перед горячим прессованием);
на рис.3 - то же, в момент выборки зазора Δ;
на рис.4 - то же, в конечном положении (завершение горячего прессования).
Предлагаемое изобретение иллюстрируется на примерах осуществления способа горячего прессования полуфабриката на экспериментальных штампах.
б
м
Пример 1. Предварительно подготовленная заготовка 1 (рис.1) из «порошка» титанового сплава ВТ6, спрессованного до плотности 0,6 от плотности сплошного материала, размещена в стальной капсуле, состоящей из цилиндрической стенки 2 и вваренных в нее двух днищ 3 и 4, которая затем дегазирована и герметизирована. Размеры заготовки ⌀120 мм при высоте Н=160 мм. Экспериментальный штамп (рис.2) включает подогреваемый контейнер 5, закрепленный на станине 6 пресса. В контейнере выполнен ручей в виде сквозного круглого отверстия, часть 7 длины которого имеет диаметральные размеры D, соответствующие наружному диаметру цилиндрической стенки 2 капсулы. Часть 8 этого отверстия выполнена с диаметральными размерами D, соответствующими внутреннему диаметру стенки 2 капсулы. Капсулу с заготовкой нагревают и монтируют в части 7 отверстия ручья контейнера на опорном пуансоне 9, закрепленном на станине 6 пресса. В части 8 отверстия ручья размещают нажимной пуансон 10. Между обращенной к пуансону 10 стороной 11 днища 3 и частью 8 отверстия ручья предусматривается наличие зазора Δ. Зазор А в эксперименте выбран в диапазоне Δ=(5÷7) мм.
ос
ос
К заготовке 1 через днище 3 прикладывается нажимным пуансоном 10 осевое усилие Р (рис.3) с опорой через днище 4 на опорный пуансон 9. Происходит осадка заготовки 1. При этом цилиндрическая стенка 2 капсулы выдавливается в направлении, противоположном направлению усилия Р, и после выборки зазора Δ процесс выдавливания стенки 2 прекращается, заготовка прессуется в условиях всестороннего сжатия.
На завершающей стадии процесса (рис.4) опорный пуансон 9 вдавливается внутрь стенки 2 капсулы, а прилегающая к этому пуансону часть 12 стенки 2 выдавливается в часть 7 отверстия ручья контейнера. При упоре пуансона 10 в контейнер 5 процесс прессования заканчивается. Затем капсула извлекается из контейнера (не показано). Механической, например, обработкой отделяется стальная капсула от готового полуфабриката.
Готовый полуфабрикат имеет плотность 0,98÷0,99 от плотности сплошного материала.
Пример 2. Предварительно подготовленная заготовка 1 (рис.1) в виде отливки из алюминиевого сплава 1420 размещена в стальной капсуле аналогично примеру 1. Размеры заготовки ⌀170 мм; Н=200 мм.
Горячее прессование осуществляется, как в примере 1.
Готовый полуфабрикат не имеет внутренних несплошностей, таких как пористость, внутренняя усадка и междендритные трещины, которые образовались в процессе затвердевания отливки. Повышается пластичность и циклическая прочность.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономично изготавливать высококачественные полуфабрикаты. Особенное значение способ имеет в производстве конструктивных элементов современных летательных аппаратов.