СПОСОБ ШТАМПОВКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
METHOD OF PUNCHING AXIALLY SYMMETRIC THIN-WALL PARTS FROM POWDER MATERIALS

Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов относится к обработке металлов давлением и предназначен для получения круглых в плане изделий с мелкозернистой структурой.
Известен способ обработки металлов, заключающийся в размещении заготовки в штампе, состоящем из пуансона и матрицы, расположенных соосно один к другому, и последующем ее деформировании пуансоном, который совершает поступательное перемещение со скоростью (ν) и вращается с угловой скоростью (ω). При вращении пуансона на заготовку действует крутящий момент, который изменяет условия контактного трения между заготовкой и инструментом, облегчая радиальное течение металла, а также вызывает возникновение тангенциальных сдвиговых деформаций внутри заготовки (Субич В.Н. Пластическое течение материалов в тонком слое при комбинированном нагружении. - Кузнечно-штамповочное производство. 1986. №10. С.5-7). Этот способ принят за прототип.
Недостатком применения известного способа производства деталей из порошковых спеченных заготовок являются значительные энергозатраты процесса на нагрев заготовки, низкое качество деталей из-за окисления внутрипорового пространства и недостаточные термомеханические условия.
Предлагаемый способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых деталей обеспечивает снижение технологической силы деформации, повышение качества деталей, уменьшение величины зерна заготовки и устранение пористости.
i
i
Технический результат, на который направлен заявляемый способ, обеспечивается тем, что при штамповке осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов процесс ведут в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, который включает в себя два этапа. На первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа. На втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей  где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей L и ее толщины S (табл.1).
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом и фотографиями:
- на фиг.1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа;
- на фиг.2 приведены предварительно спеченные заготовки из порошкового материала перед штамповкой;
- на фиг.3 - внешний вид изделий после штамповки.
Осуществление способа производится в устройстве (фиг.1), содержащем штамподержатель верхний 1, имеющий две шпонки 2 для предотвращения проворачивания пуансона во время штамповки. В штамподержателе закреплен пуансон 3. В нижнем штамподержателе 6 закреплена матрица 8. Для выталкивания изделия предусмотрена заглушка 5. Для фиксации матрицы используется подкладная плита 4 и болты 7.
i
i
Способ осуществляется следующим образом. Штамп перед штамповкой нагревают до температуры начала рекристаллизации материала заготовки. Предварительно уплотненную и спеченную заготовку из порошкового материала (фиг.2) укладывают в матрицу и деформируют пуансоном за один ход ползуна пресса, включающий в себя два этапа: на первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа, а на втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей,  где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в следующей зависимости от конечной длины образующей L и ее толщины S(табл.1).
Таким образом, при таком режиме осадки с кручением удается достичь необходимой величины зерна изделия, уменьшить пористость и снизить осевое усилие при одновременном увеличении энергии, необходимой для консолидации фрагментов порошкового материала.
Пример конкретного осуществления способа
Порошок композита 30% W-3% Ni-42% Cu предварительно уплотняли в специальном штампе, спекали в печи в среде водорода при температуре 960°С в течение 12 часов. Штамповку осуществляли на специальном оборудовании, обеспечивающем одновременно поступательное и вращательное движение пуансона. Спеченные заготовки укладывали в штамп, нагретый до температуры 450°С. Для выравнивания температуры по сечению заготовки прижимали пуансоном силой 50 кН и выдерживали в прижатом положении в течении 30 с. При штамповке сила деформации составила 1,25 МН, крутящий момент - 10 кН·м. Штамповка осуществлялась за один ход пресса, при этом угол поворота пуансона изменялся в пределах 5,5-6 рад, после чего изделие (фиг.3) извлекали из матрицы при помощи выталкивателя и кузнечных клещей. Затем закладывали новую заготовку, и процесс повторялся.
Таблица 1
Зависимость коэффициента пропорциональности k от конечной длины образующей L<sub>i </sub>и ее толщины S<sub>i</sub>
<img file="00000003.tif" he="13" wi="6" img-content="undefined" img-format="tif" />
Коэффициент пропорциональности k
≤5
0,12-0,08
15-20
0,044-0,034
5-10
0,08-0,058
20-30
0,034-0,028
10-15
0,058-0,044
≥30
0,028-0,02