СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF MAKING RING ARTICLES

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, свободной ковке на гидравлических прессах, молотах и касается, в частности, способа производства кольцевых изделий из литых заготовок для ракетно-космической техники, авиадвигателестроения, подшипников, энергетического, атомного машиностроения и других отраслей машиностроения.
Оно может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.
Одним из известных способов производства кольцевых изделий является способ, включающий операции биллетировки слитка, осадки, прошивки и раскатки, опубликованный в книге В.А.Тюрин. «Теория и процессы ковки слитков на прессах», М.: Машиностроение. 1979, стр.83, табл.2.5. При биллетировке происходит сокращение размеров дендритов по радиусу поперечного сечения заготовки. Выравнивание формы дендритов снижает анизотропию механических свойств литой структуры заготовки. Однако эффект влияния на свойства и структуру металла от биллетировки заготовки незначителен, в связи с малыми степенями обжатия при этой операции. Таким образом, кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов получить нельзя.
Известен способ производства кольцевых изделий путем нагрева заготовки мерной длины, ее осадки плоскими бойками под прессом с применением колец-термостатов, последующей прошивки и разгонки или проточки, а также раскатки в теплом или горячем состоянии, с последующей калибровкой и термообработкой. Перед нагревом заготовки под осадку ее теплоизолируют обклеиванием двумя или тремя слоями асбестовой ткани с торцов и по боковой поверхности с последующей просушкой (патент RU №2342215, класс В21Н 1/06, Бюл. №36, 27.12.2008).
Однако осадка, осуществляемая плоскими бойками, приводит к образованию в области торцов заготовки массивных зон затрудненной деформации, что обусловливает значительную неравномерность деформации и механических свойств металла по объему заготовки. По этой причине получить кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов нельзя.
В другом способе кольцевые изделия изготавливают из бесприбыльных слитков при помощи осадки, прошивки и раскатки (см. Я.М.Охрименко. «Технология кузнечно-штамповочного производства». М.: Машиностроение, 1976, стр.239, рис.125). В данном способе осадку осуществляют плоскими бойками.
Однако при использовании данного способа производства кольцевых изделий необходимое качество и механические свойства металла кольцевых изделий можно получить только для поковок из углеродистых и среднелегированных сталей. Следовательно, кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов получить нельзя.
Таким образом, ни один из существующих известных способов получения кольцевых изделий не дает возможности достичь высококачественную макро- и микроструктуру металла из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.
Ближайшим из аналогов заявляемого способа является способ производства кольцевых изделий, опубликованный в книге В.А.Тюрин. «Теория и процессы ковки слитков на прессах». М.: Машиностроение, 1979, стр.83, табл.2.5.
Задачей настоящего изобретения является создание способа производства кольцевых изделий из литых заготовок для ракетно-космической техники, авиадвигателестроения, подшипников, энергетического, атомного машиностроения и других отраслей машиностроения с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.
Эта задача решается тем, что осадку заготовки осуществляют сначала коническими бойками с плоскими площадками диаметром, равным диаметру прошиваемого отверстия, затем плоскими бойками, после чего осуществляют прошивку осевого отверстия заготовки и раскачку до конечных размеров кольцевого изделия. Такая последовательность операций обеспечивает измельчение дендритной структуры и лучшую равномерность деформации заготовки по сравнению с осадкой только плоскими бойками.
В дальнейшем патентуемый способ производства кольцевых изделий поясняется конкретным примером его осуществления и иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых схематично изображены форма заготовок и форма инструмента по операциям ковки:
фиг.1 схематично изображает исходное положение заготовки перед осадкой коническими бойками с плоскими площадками, согласно изобретению;
фиг.2 схематично изображает заготовку после осадки коническими бойками с плоскими площадками согласно изобретению;
фиг.3 схематично изображает заготовку после осадки плоскими бойками согласно изобретению:
фиг.4 схематично изображает заготовку после прошивки согласно изобретению;
фиг.5 схематично изображает заготовку после просечки согласно изобретению;
фиг.6 схематично изображает кольцевое изделие после раскатки согласно изобретению.
0
0
1
Нагретую до температуры деформации заготовку 1 мерной длины, высотой Н и диаметром D устанавливают в конических бойках 2 и 3 (фиг.1) с плоскими площадками 4 и 5 диаметром d, равным диаметру прошиваемого отверстия, и осуществляют осадку до высоты H (фиг.2). В результате осадки коническими бойками 2 и 3 с плоскими площадками 4 и 5 в области торцов заготовки 1 массивные зоны затрудненной деформации не образуются и литая структура жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов подвергается интенсивной деформационной проработке по всему объему заготовки 1.
2
Затем заготовку 1 осаживают плоскими верхним 6 и нижним 7 бойками на высоту Н (фиг.3) до получения плоских торцов.
На торцах заготовки 1 остаются следы углублений 8 и 9 диаметром d, что позволяет улучшить точность установки и центровки прошивня 10 на заготовке 1 при прошивке (фиг.4).
кц
кц
кц
Далее выполняют операцию просечки перемычки 11 на плоском бойке 12 с отверстием 13 диаметром d для получения сквозного отверстия 14 в заготовке 1 (фиг.5), после чего производят окончательную раскатку, получая кольцевое изделие 15 с размерами Н, D, d (фиг.6).
Пример
0
0
1
2
Исходную заготовку диаметром D, равным 400 мм, и высотой Н, равной 400 мм, из стали 12Х18Н10Т нагрели перед деформацией до температуры 1200°С. Вначале ее осадили коническими бойками с углом при вершине 120°, с плоскими площадками диаметром d, равным 250 мм. Заготовку осадили до высоты H, равной 200 мм. Затем заготовку осадили плоскими бойками на высоту H, равную 210 мм, что позволило получить у заготовки плоские торцы с небольшим углублением в центре каждого из них. Глубина углубления составила 5 мм, диаметр составил 250 мм.
кц
кц
кц
После осадки заготовку прошили. Прошивку осуществили прошивнем диаметром d, равным 250 мм, до высоты перемычки h, равной 50 мм, которую затем просекли (удалили), получив в заготовке сквозное отверстие. Далее заготовку раскатали до кольцевого изделия с размерами: высота Н - 165 мм; внешний диаметр D - 1545 мм и внутренний диаметр d - 1430 мм.
Заявленный способ производства кольцевых изделий дает возможность предотвратить образование массивных зон затрудненной деформации в области торцов литой заготовки при осадке и подвергнуть литую структуру жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов интенсивной деформационной проработке по всему объему заготовки.
Совершенно очевидно, что применение в заявленном способе операции осадки заготовки сначала коническими бойками с плоскими площадками диаметром, равным диаметру прошиваемого отверстия, а затем плоскими бойками, обеспечивает производство кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.
Применение заявленного способа производства кольцевых изделий позволяет обойтись без предварительной ковки-протяжки как литых заготовок, отрезанных от слитка, так и самого слитка.
Кроме сокращения материальных затрат, связанных с предварительной ковкой-протяжкой как литой заготовки, отрезанной от слитка, так и самого слитка, заявленный способ обеспечивает производство кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой по параметрам интенсивной деформационной проработки и высокой изотропии механических свойств металла по всему объему заготовки.