СПОСОБ КОНЦЕНТРИЧНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА СТАКАНА ИЛИ ЧАШИ
METHOD OF CONCENTRIC ANGULAR FORMING OF BARREL- OR CUP-TYPE PARTS

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.
Известен способ концентричного углового прессования деталей типа стакана, включающий выдавливание приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия неподвижного контейнера с формированием утолщения у торца заготовки в ручье между торцом неподвижного дорна и переходной поверхностью между ступенями отверстия контейнера, а также формирование кольцевой стенки детали (Патент США №3263468, кл. 72-267, публ. 1966).
Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых деталей из-за недостаточно рациональной структуры при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики деталей при их экстремальном нагружении.
Известен способ концентричного углового прессования деталей типа стакана или чаши, включающий последовательные стадии:
стадию выдавливания приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера с формированием промежуточной заготовки с утолщением у ее торца, ограниченного осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом закрепленного на столе пресса дорна и переходной поверхностью между меньшей и большей ступенями упомянутого отверстия контейнера, стадию осадки промежуточной заготовки, а также стадию формирования кольцевой стенки детали выдавливанием осаженной промежуточной заготовки (пат. РФ №2371276, кл. В21К 21/02, публ. 2009 - прототип).
Недостатком известного способа является то, что исходные осевые размеры упомянутого осесимметричного ручья определяются осевыми размерами донной части готовой детали (стакана или чаши) и не обеспечивают требуемого качества готовых деталей из-за нерациональной схемы деформирования. Особенно сильно этот недостаток проявляется при изготовлении деталей с тонким дном. Предлагаемый способ концентричного углового прессования деталей типа стакана или чаши включает последовательные стадии: стадию выдавливания приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера с формированием промежуточной заготовки с утолщением у ее торца. Утолщение ограничивают осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом закрепленного на столе пресса дорна и переходной поверхностью между меньшей и большей ступенями упомянутого отверстия контейнера. Затем выполняются: стадия осадки промежуточной заготовки, а также стадия формирования кольцевой стенки детали выдавливанием осаженной промежуточной заготовки. Перед началом упомянутой стадии выдавливания исходной заготовки ограничивают исходные размеры упомянутого осесимметричного ручья в осевом направлении регулировкой положения контейнера относительно стола пресса, причем диаметральные размеры исходной заготовки и детали связаны определенной зависимостью.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что перед началом упомянутой стадии выдавливания исходной заготовки ограничивают исходные размеры упомянутого осесимметричного ручья в осевом направлении регулировкой положения контейнера относительно стола пресса, причем диаметральные размеры исходной заготовки и детали связаны следующим соотношением
н
вн
0,87<d/(D-D)<9,5, где
d - диаметр заготовки перед штамповкой;
н
вн
D и D - соответственно наружный и внутренний диаметральные размеры упомянутой детали.
Технический результат предлагаемого решения - повышение качества готовых деталей.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии прессования деталей.
На фиг.1 - слева - начало первой стадии.
- справа - конец первой стадии и начало второй стадии.
На фиг.2 - вид А на фиг.1.
На фиг.3 - слева - конец второй стадии и начало третьей стадии.
- справа - конец третьей стадии.
На фиг.4 - вид В на фиг.3.
Примеры.
н
вн
к
у
1. Изготавливали стакан 1 (фиг.3) наружным диаметром D=440 мм, внутренним диаметром D=400 мм из алюминиевого сплава АК-6. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=320 мм. Последняя нагревалась и укладывалась в экспериментальный штамп, содержащий закрепленный на столе 3 пресса (не показан) дорн 4, а также смонтированный на столе пресса с возможностью перемещения вдоль его оси контейнера 5. Исходная заготовка 2 размещалась в ступени 6 (меньшей) ступенчатого отверстия контейнера 5, а дорн 4 - в зоне ступени 7 (большей) этого отверстия. Приводной пуансон 8 размещают у заднего торца заготовки 2 в упомянутой ступени 6 отверстия 8 контейнера 5. К контейнеру 5 прикладывается в осевом направлении усилие Р, прижимающее к упору 9, размещенному на столе пресса. Упор 9 прижат усилием Р к ответному элементу 10, закрепленному на контейнере 5 с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении. Выполняется условие
у
к
Р>Р.
п
о
к
о
к
к
п
При приложении к пуансону 8 усилия Р материал заготовки осаживается на дорне 4 с образованием у переднего торца заготовки 2 в ее зоне, прилегающей к дорну 4, утолщения 11. При этом размеры утолщения 11 в осевом направлении ограничиваются осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом дорна 4 и переходной поверхностью 12 между большей 7 и меньшей 5 ступенями отверстия контейнера 5. Образование утолщения 11 приводит к появлению усилия Р, воздействующему на контейнер 5 в направлении, противоположном усилию Р. Когда величина усилия Р превышает величину усилия Р, контейнер «всплывает» и появляется зазор «С» между упором 9 и ответным элементом 10. При этом в утолщении 11 заготовки 2 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это - начало второй стадии. На этой стадии завершается формирование шайбы 13 приводным пуансоном 8 на дорне 4 с одновременным приложением к зоне больших диаметральных размеров формируемой шайбы 13 через контейнер осевого усилия Р в том же направлении, что и усилие Р. При этом габаритные диаметральные размеры шайбы 13 ограничивают внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 5. На третьей стадии выдавливали из шайбы 13 через кольцевой ручей 14, образованный боковой поверхностью дорна 14 и внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 5, кольцевую стенку 15 детали 1 совместным перемещением пуансона 8 и контейнера 5, когда упор 16 достигает опорной площадки (не показана) ползуна пресса 17. Процесс изготовления детали завершается, когда контейнер 5 смыкается со столом 3 пресса. При этом упор 9 «утапливается», не препятствуя перемещению контейнера 5.
н
вн
В этом примере d/(D-D)=8.
Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения стакана.
н
вн
2. Изготавливалась аналогичная деталь из сплава 1420 наружным диаметром D=460 мм, внутренним диаметром D=420 мм. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=300 мм.
н
вн
В этом примере d/(D-D)=7,5.
н
вн
3. Изготавливалась деталь из сплава МА-15 наружным диаметральным габаритом D=270 мм, внутренним диаметром D=130 мм. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=130 мм.
н
вн
В этом примере d/(D-D)=0,929.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемых деталей за счет интенсификации пластической деформации.