СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПОКОВОК ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
METHOD FOR MANUFACTURE OF HOLLOW FORGED PIECES OF RECTANGULAR CROSS SECTION

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления полых поковок на гидравлических ковочных прессах и радиально-ковочных машинах (РКМ).
Изобретение может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве полых поковок прямоугольного поперечного сечения из различных сталей и сплавов из полых заготовок на гидравлических ковочных прессах, оснащенных приспособлениями или устройствами для четырехстороннего обжатия и РКМ.
Известен способ изготовления полых поковок, включающий изготовление полой заготовки круглого поперечного сечения, нагрев заготовки, установку в полость заготовки холодной оправки и последующее обжатие заготовки с четырех сторон на радиально-ковочной машине на холодной оправке с подачами и кантовками /1/.
Этим способом можно получать точные полые поковки с постоянным и переменным круглым поперечным сечением по длине поковки. Однако недостатком этого способа является то, что он не позволяет получать полые поковки прямоугольного поперечного сечения.
Известен также способ изготовления полых поковок прямоугольного поперечного сечения, включающий изготовление полой заготовки круглого поперечного сечения, установку в ее полости холодной оправки, имеющей рабочую поверхность с гранями, и последующие обжатия участков заготовки с подачами /2/. Известный способ осуществляется в специальном устройстве для изготовления гильз прямоугольного сечения, которое имеет несколько механизмов со своими приводами.
Недостатками известного способа является то, что он не обеспечивает высокий выход годного поковок прямоугольного поперечного сечения из легированных сталей и сплавов, не позволяет получать изделия в широком размерном диапазоне, а для его осуществления требуется специальное сложное устройство.
В основу изобретения поставлена задача путем изменения схемы деформирования и использования другого оборудования повысить выход годного поковок прямоугольного поперечного сечения из легированных сталей и сплавов, расширить технологические возможности способа и упростить процесс.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления полых поковок прямоугольного поперечного сечения, включающем изготовление полой заготовки круглого поперечного сечения, установку в ее полости холодной оправки, имеющей рабочую поверхность с двумя широкими гранями, и последующие обжатия участков заготовки с подачами, новым является то, что производят нагрев полой заготовки, а обжатия каждого ее участка осуществляют в два этапа, на первом из которых заготовку деформируют с двух сторон с формированием на наружной поверхности обжимаемого участка широких граней поковки прямоугольного поперечного сечения, а на втором этапе производят окончательное формирование прямоугольного поперечного сечения поковки путем обжатия участка заготовки с четырех сторон с деформированием его широких граней до полного контакта внутренней поверхности упомянутого участка с широкими гранями рабочей поверхности оправки.
Поставленная задача достигается также тем, что обжатия участков заготовки осуществляют в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе.
На фиг.1 показана схема обжатия участка полой заготовки на первом этапе; на фиг.2 - схема обжатия участка полой заготовки на втором этапе; на фиг.3 - схема обжатия участка полой заготовки на втором этапе в четырехбойковом ковочном устройстве, где 1 - полая заготовка, 2 - заготовка после первой стадии обжатия, 3 - штамп или устройство, 4 - боек пресса, 5 - оправка. Пунктиром показано поперечное сечение полой заготовки 1, 6 - поперечное сечение полой поковки.
Патентуемый способ осуществляют следующим образом. В нагретую до ковочной температуры полую заготовку 1, например трубу, устанавливают холодную оправку 5, зажимают с одного конца губками манипулятора (на фиг. не показано) и подают в рабочую зону ковочного пресса или РКМ (фиг.1). В рабочей зоне ковочного пресса заготовку 1 располагают в специальном штампе или устройстве 3 и с помощью бойка 4 производят обжатие участка заготовки, расположенного в штампе 3 (фиг.1). Обжатия каждого участка заготовки осуществляют в два этапа. На первом этапе деформирование заготовки 1 производят с двух сторон с формированием широких граней поковки 2 на ее наружной поверхности (фиг.1). Окончательное формирование прямоугольного поперечного сечения поковки 6 осуществляют на втором этапе, при котором заготовку обжимают с четырех сторон (фиг.2). При этом на втором этапе обжатия осуществляют деформирование заготовки в направлении широких граней до полного контакта участка внутренней поверхности заготовки 6 с широкими гранями рабочей поверхности оправки 5 (фиг.2). Предложенный способ изготовления полых поковок прямоугольного поперечного сечения может быть также осуществлен при обжатиях в четырехбойковом ковочном устройстве (открытом штампе) с использованием специальных бойков и оправки, обеспечивающих требуемую форму поковки /3/ (фиг.3).
Такая схема двухэтапного формования прямоугольного профиля полой поковки обеспечивает:
- получение полой поковки из легированных сталей и сплавов без разрывов заготовки и за счет этого высокий выход годного поковок прямоугольного поперечного сечения;
- расширение технологических возможностей способа и упрощение процесса.
Пример.
3
Полую заготовку с наружным диаметром 345-1 мм, толщиной стенки 30 мм, длиной 600 +  мм из стали 09Г2С, изготовленную из трубы, нагревают в газовой камерной печи до температуры 1000°С в течение 40 мин. Затем нагретую заготовку достают из печи и с помощью крана подают к ковочному прессу усилием 2000 т.с., на который предварительно устанавливают четырехбойковое ковочное устройство (открытый штамп) для ковки полых заготовок. Губками манипулятора зажимают с одного конца заготовку, устанавливают в рабочую зону четырехбойкового ковочного устройства, а в полость заготовки помещают оправку. После этого включают пресс и производят обжатие участка заготовки, расположенного в устройстве, в два этапа. Вначале заготовку деформируют с двух сторон с формированием на наружной поверхности обжимаемого участка широких граней поковки прямоугольного поперечного сечения, с подачами между обжатиями 150 мм. Затем, на втором этапе, производят окончательное формирование прямоугольного поперечного сечения поковки. При этом участок заготовки обжимают одновременно с четырех сторон с деформированием его широких граней до полного контакта внутренней поверхности упомянутого участка с широкими гранями рабочей поверхности оправки. В процессе такой обработки получают заготовку патрубка с наружными размерами поперечного сечения 240±2×390±2 мм. После окончания ковки из изделия извлекают оправку.
На поверхности полой поковки отсутствовали разрывы, трещины и какие-либо другие дефекты. По патентуемой технологии, в одном четырехбойковом ковочном устройстве, была также изготовлена из 15 трубных заготовок партия поковок прямоугольного поперечного сечения в количестве 15 штук. Все поковки были без дефектов. При этом поковки, в соответствии с требованиями заказчика, изготовили с разными размерами поперечного сечения: 240×390 мм, 230×375 мм, 220×390 мм, 200×370 мм, 210×350 мм. Переналадка штампа в этом случае не понадобилась.
По сравнению со способом, принятым в качестве прототипа, патентуемый способ позволяет значительно упростить процесс изготовления полых поковок прямоугольного поперечного сечения, расширить технологические возможности способа и повысить выход годного поковок из легированных сталей и сплавов.
Источники информации
1. Ростовщиков В.А. Производство стальных труб на радиально-ковочных машинах фирмы GFM // Cб. тр. Международной конференции «Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке». М., 1994, т.4, с.99-101.
2. Патент РФ №2047417 от 03.03.1993 г., МКИ В21К 21/00.
3. Патент РФ №2242322 от 16.04.2003 г., МКИ B21J 13/02, 7/16.