СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПОКОВОК
METHOD FOR PRODUCTION OF HOLLOW FORGED PIECES

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления полых поковок на гидравлических ковочных прессах.
Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве полых поковок из полых заготовок на гидравлических ковочных прессах, оснащенных четырехбойковыми ковочными устройствами.
Известен способ изготовления полых поковок, включающий получение полой заготовки, нагрев и последующие ее обжатия с четырех сторон на радиально-ковочной машине (РКМ) с подачами и кантовками [1].
Этот способ позволяет получать точные полые поковки с постоянным и переменным поперечным сечением по длине поковки. Однако недостатком этого способа является то, что для его осуществления требуются специальные радиально-ковочные машины, которые относятся к уникальному и дорогостоящему оборудованию.
Известен также способ изготовления крупногабаритных полых поковок из легированных сталей, включающий изготовление полого слитка-заготовки, изготовление пластичной технологической вставки, нагрев заготовки, установку вставки в полость заготовки, пластическую деформацию ковкой на гидравлическом ковочном прессе полой заготовки со вставкой и последующее удаление вставки [2].
Известный способ позволяет получать полые поковки из легированных сталей с высоким качеством металла.
Недостатками известного способа являются невозможность получения ковкой на ковочном прессе полых поковок из заготовок с тонкой стенкой без пластичной технологической вставки, деформируемой вместе с заготовкой (δ/d≤0,1, где δ - толщина стенки заготовки, d - наружный диаметр заготовки), а также сложность осуществления процесса, т.к. требуется извлечение деформированной вставки и подбор материала этой вставки. В основу изобретения поставлена задача: путем использования четырехбойкового ковочного устройства, позволяющего пластически деформировать полую заготовку с четырех сторон, и применения регламентированных режимов деформирования, обеспечить упрощение процесса и возможность изготовления полых поковок из тонкостенных заготовок.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления полых поковок, включающем получение полой заготовки, нагрев ее, зажим и удержание заготовки с одного конца манипулятором, и последующую пластическую деформацию ковкой на гидравлическом ковочном прессе с подачами и кантовками, новым является то, что пластическую деформацию ковкой осуществляют в четырехбойковом ковочном устройстве со степенью деформации при каждом единичном обжатии 2-15%.
Поставленная задача достигается также тем, что перед зажимом полой заготовки манипулятором на ее конце устанавливают технологическую вставку, диаметр которой равен внутреннему диаметру полой заготовки.
Поставленная задача достигается также тем, что полую заготовку получают из цельнотянутой трубы.
На фиг.1, 2 представлены схемы удержания полой заготовки губками манипулятора, где 1 - полая заготовка, 2 - технологическая вставка, 3 - губки манипулятора.
Патентуемый способ осуществляют следующим образом.
Нагретую до ковочной температуры полую заготовку, например трубу, зажимают с одного конца губками манипулятора и подают в рабочую зону ковочного пресса, где предварительно установлено четырехбойковое ковочное устройство [3]. С помощью пресса четырехбойковое ковочное устройство раскрывают, подают на его бойки полую заготовку и производят ее пластическую деформацию ковкой. В процессе ковки полую заготовку одновременно обжимают с четырех сторон, а между обжатиями осуществляют подачи и кантовки заготовки. При этом единичные обжатия полой заготовки в четырехбойковом ковочном устройстве осуществляют со степенью деформации 2-15%.
При обжатиях со степенью деформации менее 2% существенно удлиняется процесс ковки, температура заготовки может существенно понизиться, что потребует ее дополнительного подогрева.
При обжатиях со степенью деформации более 15% возможно появление на заготовке зажимов, что приведет к ее браку.
При зажиме тонкостенной полой заготовки губками манипулятора возможно значительное искажение ее геометрии. Поэтому перед зажимом тонкостенной трубной заготовки губками манипулятора на ее конце устанавливают технологическую вставку, диаметр которой равен внутреннему диаметру полой заготовки (фиг.1, 2).
Полую заготовку можно также получить из цельнотянутой трубы, если подходят размеры этой трубы.
После ковки полученную полую поковку, при необходимости, подвергают термической обработке.
Пример.
Полую заготовку с наружным диаметром 425 мм из стали 17Г1С, изготовленную из цельнотянутой трубы с толщиной стенки 20 мм, нагрели в газовой камерной печи до температуры 1150°С в течение 40 мин. Затем нагретую заготовку достали из печи и со стороны одного ее конца установили технологическую вставку из стали 20, диаметр которой равнялся внутреннему диаметру полой заготовки, т.е. диаметру 405 мм. Губками манипулятора зажали технологическую вставку, выступающую из заготовки, и подали заготовку к гидравлическому ковочному прессу силой 20МН. Предварительно в рабочую зону пресса установили четырехбойковое ковочное устройство. Включили пресс и стали подавать манипулятором полую заготовку в рабочую зону ковочного устройства. Каждое единичное обжатие полой заготовки осуществляли со степенью деформации: 5,9% - на первом проходе; 5% - на втором проходе; 5,3% - на третьем проходе; 5,6% - на четвертом проходе и 2,9% - на пятом проходе. После каждого обжатия заготовку кантовали на угол 15-20°, а подачу осуществляли на 120-140 мм. Со стороны, противоположной манипулятору, заготовку проковали на поковку с наружным диаметром 330 мм с допуском ±1,5 мм. Затем из полученной поковки извлекли технологическую вставку. Полученная после такой пластической деформации поковка имела в поперечном сечении геометрию круга, а ее поверхность была гладкой, без зажимов и трещин.
Таким образом, патентуемый способ изготовления полых поковок, обеспечивает получение полых поковок из тонкостенных заготовок без использования пластичной технологической оправки, деформируемой вместе с заготовкой, и упрощение технологического процесса.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Ростовщиков В.А. Производство стальных труб на радиально-ковочных машинах фирмы GFM // Сб. тр. Международной конференции «Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке». М., 1994, т.4, с.99-101.
2. Авторское свидетельство СССР №1559538, МКИ В21J 5/00, 1989 г.
3. Патент РФ №2242322 от 16.04.2003 г., МКИ В21J 13/02, 7/16.