СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ ЧАШИ
METHOD OF PRODUCING AXIALLY SYMMETRIC CUP PARTS

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении деталей типа чаш и стаканов.
Известен способ изготовления колеса транспортного средства, включающий формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, а также термическую и механическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - формирование плоской исходной заготовки из слитка осадкой, и заключительный - формирование обода и дисковой части (см. патент РФ № 2042467, Кл. В21К 1/28, опубл. 1995).
Недостатком известного способа является неудовлетворительная проработка слитка при осадке. Текстура исходной заготовки не обеспечивает получения оптимальных свойств готовых изделий. Особенно это важно при производстве изделий, пригодных для эксплуатации в условиях экстремальных нагрузок. Соответственно, приходится увеличивать их массу, что приводит к их удорожанию.
Известен способ изготовления деталей типа осесимметричной чаши, включающий формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката колеса, а также термическую и механическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - с изменением габаритных размеров исходной цилиндрической заготовки: уменьшением ее высоты и увеличением диаметральных размеров, и заключительный - формированием стенки чаши и ее донной части.
Исходную заготовку формируют из прессованного прутка(см. патент ЕР № 0509610, кл. В21К 1/28, опубл. 1992, прототип).
Недостатками этого известного способа являются:
- высокая стоимость прессованного прутка;
- диаметральный размер прессованного прутка ограничен технологическими возможностями производящего его оборудования. При этом формирование исходной заготовки из прутка малого диаметра сопряжено с потерей устойчивости прутка при приложении деформирующего усилия в направлении вдоль его оси. Соответственно для сохранения устойчивости такой исходной заготовки при деформировании требуются дополнительные мероприятия, что также приводит к удорожанию получаемых изделий.
Последние соображения приобретают особую важность при изготовлении изделий больших размеров как диаметральных, так и по ширине.
Предлагаемый способ изготовления деталей типа осесимметричной чаши включает формирование горячей объемной штамповкой полуфабриката, его термическую и механическую обработку. При этом формирование полуфабриката ведут в два этапа, на предварительном этапе производят изменение габаритных размеров исходной цилиндрической заготовки с уменьшением ее высоты и увеличением диаметральных размеров, а на заключительном - формирование стенки чаши и ее донной части.
Изменение габаритных размеров исходной цилиндрической заготовки на предварительном этапе осуществляют путем осадки по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей, причем заготовку перекладывают перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на поверхность вогнутого бойка.
Размеры полуфабриката перед заключительным этапом его формирования и после него выбирают из приведенного соотношения.
Перед упомянутым предварительным этапом могут проводить гомогенизацию упомянутой исходной заготовки при 300-448°С с последующим охлаждением до 18-35°С со скоростью не менее 100°C/ч и нагревом до температуры выделения упрочняющих фаз.
На упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката могут вести со степенью деформации не более 75% за один нагрев.
Последний из упомянутых переходов осадки могут завершать в условиях всестороннего сжатия.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что изменение габаритных размеров исходной заготовки на предварительном этапе осуществляют путем осадки по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей, причем заготовку перекладывают перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на поверхность вогнутого бойка.
Размеры полуфабриката перед заключительным этапом его формирования и после него выбирают из соотношения:
2
2
2
н
вн
1,4≤d/(D -D )≤8,3,
где d - габаритный диаметральный размер полуфабриката перед заключительным этапом его формирования;
н
вн
D и D - соответственно наружный и внутренний диаметральные размеры полуфабриката после заключительного этапа его формирования.
Способ может отличаться тем, что перед упомянутым предварительным этапом проводят гомогенизацию упомянутой исходной заготовки при 300-448°С с последующим охлаждением до 18-35°С со скоростью не менее 100°C/ч и нагревом до температуры выделения упрочняющих фаз.
Способ может отличаться и тем, что на упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката ведут со степенью деформации не более 81% за один нагрев или тем, что последний из упомянутых переходов осадки завершают в условиях всестороннего сжатия.
Технический результат предлагаемого изобретения - удовлетворительная проработка всего объема заготовки при осадке на конусных бойках с перекладкой по переходам с получением текстуры, обеспечивающей достижение оптимальных свойств получаемых из полуфабрикатов изделий. Это особенно значимо, если исходная заготовка не обладает требуемыми свойствами, например выполнена из слитка.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны:
на фиг.1 - первый переход осадки: слева - до осадки;
справа - после осадки;
на фиг.2 - последний переход осадки: слева - до осадки,
справа - после осадки;
на фиг.3 - формирование стенки чаши и ее донной части.
Исходную цилиндрическую заготовку 1 (фиг.1) (проточенный слиток) плоским торцом 2 укладывают на вогнутую коническую поверхность 3 нижнего бойка 4, смонтированного в контейнере 5 с опорой на проставку 6. Контейнер закреплен на столе 7 пресса (не показан).
1
При перемещении ползуна 8 пресса боек 11 касается верхнего торца 9 заготовки 1 выпуклой конической поверхностью 10 и усилием P деформирует ее, формируя осаженную заготовку 12 первого перехода осадки с соответствующими по форме коническим поверхностям 3 и 10 противоположными сторонами. Переходов осадки может быть два или больше (обычно не более пяти).
Перед последним переходом осадки (фиг.2) осаженная на предыдущем переходе осадки заготовка 12 вогнутой стороной 13 укладывается на вогнутую поверхность 3 бойка 4. При этом выпуклая поверхность 14 заготовки 12 обращена к выпуклой поверхности 10 бойка 11.
посл
На заключительном переходе осадки усилием Р формуют окончательные размеры и форму заготовки 15. При этом предпочтительно на вогнутом торце 16 заготовки 15 выполнить уступ 17. Окончательные размеры заготовки 15 на этом переходе формируются поверхностями 3, 10, а также внутренней поверхностью 18 контейнера 5.
пуан
Полуфабрикат 19 (фиг.3) формируют усилием Р из заготовки 15 приводным пуансоном 20. Центрирование пуансона 20 по уступу 17 на заготовке 15 осуществляют с помощью обоймы 21. Последняя одновременно является упором, ограничивающим перемещение пуансона 20, обеспечивая нужные размеры стенки 22 и донной части 23.
Размеры полуфабриката перед заключительным этапом его формирования и после него выбирают из приведенного выше соотношения.
Перед упомянутым предварительным этапом могут провести гомогенизацию упомянутой исходной заготовки при 300-448°С с последующим охлаждением до 18-35°С со скоростью не менее 100°C/ч и нагревом до температуры выделения упрочняющих фаз.
На упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката могут вести со степенью деформации не более 81% за один нагрев.
Последний из упомянутых переходов осадки могут завершить в условиях всестороннего сжатия.
Примеры осуществления способа.
1. Полуфабрикат - чашу из сплава АМГ-6 - выполняли с соотношением размеров
2
2
2
н
вн
d/(D -D )=2,8.
Перед упомянутым предварительным этапом проводили гомогенизацию упомянутой исходной заготовки при 420°С с последующим охлаждением до 20°С со скоростью 150°С/ч и нагревом до температуры выделения упрочняющих фаз.
На упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката вели за один нагрев со степенью деформации 60%.
Последний из упомянутых переходов осадки завершили в условиях всестороннего сжатия.
2. Полуфабрикат - чашу из сплава АК-6 - выполняли с соотношением размеров
2
2
2
н
вн
d/(D -D )=5,1.
На упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката вели со степенью деформации 25% за один нагрев.
Последний из упомянутых переходов осадки завершили в условиях всестороннего сжатия.
3. Полуфабрикат - чашу из сплава В96ц - выполняли с соотношением размеров
2
2
2
н
вн
d/(D -D )=8,2.
Перед упомянутым предварительным этапом проводили гомогенизацию упомянутой исходной заготовки при 370°С с последующим охлаждением до 20°С со скоростью 150°C/ч и нагревом до температуры выделения упрочняющих фаз.
На упомянутом заключительном этапе формирование полуфабриката вели за один нагрев со степенью деформации 60%.
Последний из упомянутых переходов осадки завершили в условиях всестороннего сжатия.
Во всех примерах после формирования полуфабриката его подвергали термической и механической обработкам.
Таким образом предлагаемый способ позволяет экономично выполнять оптимальную проработку исходной цилиндрической заготовки при осадке на выпуклом и вогнутом бойках с перекладкой по переходам.
Максимальный эффект применения предлагаемого изобретения получают при изготовлении изделий больших размеров, преимущественно, из труднодеформируемых сплавов.