СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ ПОКОВОК С ФЛАНЦЕМ
METHOD OF MANUFACTURING OF HOLLOW FORGINGS WITH FLANGE

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению поковок с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца.
Известен способ изготовления поковок с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца (см. Н.Л. Соколов «Горячая штамповка выдавливанием стальных деталей», «Машиностроение», Москва, 1967 г., стр. 120-122), принятый за прототип. Способ включает изготовление исходной заготовки и последующую объемную штамповку в закрытых штампах (ручьях) за четыре операции (перехода): фасонную осадку заготовки в первой операции; предварительную прошивку отверстия во второй операции; прямое выдавливание полой поковки с формированием фланцевой части в третьей операции и окончательную штамповку фланца в четвертой операции.
Недостатки прототипа:
1. Способ сложен в производстве, так как требуется точное исполнение поковки по переходам во избежание просечки или деформации донной части поковки;
2. Способ ограничен возможностью изготовления поковок высотой менее 0,5 хода ползуна пресса в третьей операции и менее 0,65 хода ползуна пресса в четвертой операции (из условия удаления поковки из штампа);
3. Для изготовления поковок с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца и глубиной полости 90 мм и более, как правило, необходимо использовать дорогие, громоздкие энергоемкие кривошипные горячештамповочные прессы (КГШП) с большим ходом ползуна и выталкивателя и сложные в изготовлении и эксплуатации штампы.
Предлагаемым изобретением решается задача: снижение себестоимости изготовления поковок с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца.
Технический результат, получаемый при использовании предложенного технического решения, заключается в изготовлении на чеканочных прессах цилиндроконических поковок с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца, высотой более 0,65 хода ползуна пресса.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления поковок с фланцем и глухой полостью, включающем изготовление исходной заготовки, ее нагрев и пластическое деформирование на прессе, новым является то, что пластическое деформирование осуществляют за две операции, на первой из которых получают поковку-полуфабрикат высотой менее 0,5 хода ползуна пресса, имеющей фланец и глухую полость, путем осуществления в закрытом штампе совмещенных осадки исходной заготовки, прошивки полости и формовки фланца, а на второй операции обратным выдавливанием в открытом штампе окончательно формуют полость и дно поковки.
Для обеспечения фиксации фланца от перекоса в процессе обратного выдавливания на наружной поверхности поковки-полуфабриката могут быть сформованы по меньшей мере три выступа, расположенные равномерно по окружности поковки-полуфабриката от нижнего торца его фланца вдоль оси.
При обратном выдавливании для обеспечения вхождения пуансона в глухую полость поковки-полуфабриката перед второй операцией пластического деформирования ее предпочтительно растачивать до дна концентрично наружной поверхности.
Изготовление поковки с фланцем и глухой полостью, открытой со стороны фланца, за две операции (перехода), когда в первой операции в закрытом штампе осуществляют осадку, прошивку полости и формовку фланца, возможно изготовление поковки-полуфабриката с фланцем цилиндроконической формы с глубокой конической полостью у открытого торца, а выполнение второй операции методом обратного выдавливания в окончательные размеры полости в открытом штампе позволяет изготавливать поковку высотой более 0,65 хода ползуна пресса, и, как следствие, появляется возможность ряд поковок изготавливать на чеканочных прессах, ход ползуна которых в 1,75 раза меньше, чем у равных им по усилию КГШП, при этом значительно снижаются затраты на изготовление поковки.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где
- на фиг. 1 изображена поковка-полуфабрикат с фланцем и глухой конической полостью, открытой со стороны фланца (находящаяся в закрытом штампе и в момент ее извлечения из штампа),
- на фиг. 2 изображена поковка с фланцем и глухой полостью, открытой со стороны фланца (находящаяся в открытом штампе и в момент ее извлечения из штампа).
1. В левой части чертежа (фиг. 1) поковка-полуфабрикат 1 находится в закрытом штампе в полости, образованной стенками матрицы 2 и пуансона 3, находящегося в нижней мертвой точке (Н.М.Т.), в правой части чертежа изображена поковка-полуфабрикат 1 между верхним торцом матрицы 2 и нижним торцом пуансона 3, находящегося в верхней мертвой точке (В.М.Т.), в момент ее извлечения из штампа.
Извлечение поковки-полуфабриката из закрытого штампа возможно при соблюдении соотношения
где Х - ход ползуна пресса,
П
t - толщина дна поковки-полуфабриката,
П
h - глубина полости поковки-полуфабриката,
П
П
(t+h) - высота поковки-полуфабриката,
П
П
[t+h+(3-10)] - глубина полости в матрице.
2. В левой части чертежа (фиг. 2) поковка 4 находится в открытом штампе между стенками матрицы 5 и пуансона 6, находящегося в нижней мертвой точке (H.М.Т.), в правой части чертежа изображена поковка 4 между верхним торцом матрицы 5 и нижним торцом пуансона 6, находящегося в верхней мертвой точке (В.М.Т.) в момент ее извлечения из штампа.
Извлечение поковки из открытого штампа возможно при соблюдении соотношения
где Х - ход ползуна пресса,
t - толщина дна поковки,
h - глубина полости поковки,
(t+h) - высота поковки,
П
[t+(3-5)] - глубина полости в матрице, необходимая для реализации обратного выдавливания.
Способ реализуется следующим образом:
Проектируют чертеж поковки с фланцем и глухой полостью, открытой со стороны фланца, с дном t и глубиной полости h.
Из равенства объемов проектируют чертеж полой поковки-полуфабриката с фланцем, которую необходимо изготовить в первой операции.
Согласно зависимостям 1 и 2 проверяют возможность извлечения поковки-полуфабриката и поковки из закрытого (фиг. 1) и открытого (фиг. 2) штампов. Определяют исходную заготовку.
Пример изготовления на чеканочном прессе К849А усилием 2000 т с ходом ползуна пресса Х=200 мм поковки с фланцем с глухой полостью, открытой со стороны фланца, с полостью цилиндроконической формы, как на фиг. 2 из ст.30ХГСА с геометрическими размерами:
t=5 мм; h=145 мм; (высота поковки = 0,75 хода ползуна пресса), внутренний диаметр конуса у открытого торца ⌀105 мм; диаметр фланца ⌀124,5 мм; толщина фланца 14 мм; наружный диаметр конуса под фланцем ⌀113 мм; угол наклона образующей конуса 6°; диаметр цилиндрического участка внутренней полости ⌀87 мм; наружный диаметр цилиндрического участка ⌀97,5 мм. На наружной поверхности равномерно по окружности от нижнего торца фланца вдоль оси расположены четыре выступа, являющиеся конструктивными элементами поковки, фиксирующими фланец от перекоса.
Мерный отрезок прутка с размерами ⌀103×53 мм нагревают до температуры 870°С, помещают в полость матрицы штампа и, совмещая осадку, прошивку полости и формовку фланца, изготавливают полую поковку-полуфабрикат (как на фиг. 1) цилиндроконической формы наружной поверхности с глухой конической полостью, открытой со стороны фланца, с диаметром конической полости у открытого торца ⌀105 мм, глубиной полости 60 мм, размерами фланца ⌀124,5×14 мм, наружным диаметром конуса под фланцем ⌀113 мм, диаметр цилиндрической части ⌀97 мм, толщина дна 33 мм. Высота поковки-полуфабриката с торцевым заусенцем 98 мм.
На наружной поверхности поковки-полуфабриката равномерно по окружности от нижнего торца фланца вдоль оси расположены четыре выступа. После охлаждения у поковки- полуфабриката точением на токарном станке удаляют торцовый заусенец и растачивают концентрично наружному диаметру внутреннюю полость диаметром ⌀88 мм заподлицо с торцом полости для обеспечения свободного вхождения пуансона на второй операции. Заготовку нагревают до температуры 840°С, устанавливают в матрицу открытого штампа, совмещая выступы на наружной поверхности поковки-полуфабриката с соответствующими им пазами в матрице, и выдавливают цилиндрический участок поковки диаметром ⌀87 мм до толщины дна t=5 мм, при этом глубина полости h=145 мм. После выдавливания поковку подвергают термообработке и обработке резанием.