способ штамповки деталей конической формы из трубных заготовок

Формула изобретения

СПОСОБ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛЕЙ КОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ИЗ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК, включающий установку заготовки в штамп и раздачу ее нагретым пуансоном до размеров готовой детали, отличающийся тем, что, с целью упрощения штамповки и повышения производительности при раздаче толстостенных крупногабаритных заготовок из алюминиевых сплавов, перед раздачей и в процессе ее осуществляют местный нагрев деформируемого участка, при этом температура нагрева перед раздачей составляет 0,8 1,0 температуры пластической деформации материала заготовки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке крупногабаритных деталей конической формы.

Известен способ штамповки деталей конической формы из трубных заготовок, включающий предварительную раздачу нагретым пуансоном со стороны меньшего диаметра детали с образованием раструба высотой, меньшей половины высоты заготовки, поворот заготовки на 180^о, установку ее в штамп и окончательную раздачу до размеров готовой детали [1] После предварительной раздачи заготовку подвергают отжигу для снятия внутренних напряжений и производят механическую обработку для выравнивания торцов заготовки.

Однако известный способ имеет следующие недостатки:

технология штамповки является сложной, т.к. вследствие большой разности температур между нагретым деформируемым участком трубной заготовки и ее холодной частью возникают существенные термические напряжения, для устранения которых сначала осуществляют предварительную раздачу трубной заготовки с одного торца, производят промежуточный отжиг для снятия термических напряжений, поворачивают заготовку на 180^оС, а затем осуществляют окончательную раздачу заготовки до размеров готовой детали;

способ имеет низкую производительность раздачи толстостенных крупногабаритных заготовок, т.к. вследствие потерь тепла на теплопередачу лишь часть деформируемого участка трубной заготовки нагревается до температуры пластической деформации, что приводит к значительному сопротивлению материала заготовки деформированию и низкой скорости деформации.

Целью изобретения является упрощение штамповки и повышение производительности при раздаче толстостенных крупногабаритных заготовок из алюминиевых сплавов.

Достигается это тем, что в известном способе штамповки деталей конической формы, включающем установку заготовки в штамп и раздачу ее нагретым пуансоном до размеров готовой детали, перед раздачей и в процессе ее производят местный нагрев деформируемого участка трубной заготовки, при этом температура местного нагрева составляет 0,8-1 температуры пластической деформации заготовки.

Если температура предварительного местного нагрева деформируемого участка заготовки составляет менее 0,8 температуры пластической деформации материала, то деформируемый участок имеет низкую пластичность, вследствие чего деформация осуществляется с низкой скоростью. Если температура предварительного местного нагрева деформируемого участка заготовки больше температуры пластической деформации материала, то произойдет пластическое разрушение заготовки. Из этого следует, что оптимальная температура предварительного местного нагрева деформируемого участка заготовки составляет 0,8-1 температуры пластической деформации материала.

На чертеже схематично изображена реализация предлагаемого способа.

В штамп 1 устанавливают толстостенную крупногабаритную трубную заготовку 2, на верхний торец которой устанавливают конический пуансон 3, давящий на нее с усилием Р. Внутри пуансона 3 установлен индуктор 4, нагревающий его до температуры пластической деформации материала заготовки. На нижнем торце конического пунсона 3 установлен индуктор 5, который размещается внутри трубной заготовки 2. Перед раздачей индуктор 5 осуществляет предварительный местный нагрев деформируемого участка 6 трубной заготовки 2, вследствие чего сокращается время нагрева деформируемого участка в начальный момент раздачи. В процессе раздачи индуктор перемещается вдоль трубной заготовки 2 от ее верхнего торца к нижнему и осуществляет предварительный местный нагрев деформируемого участка, вследствие чего уменьшается разность температур между нагретым деформируемым участком 6 трубной заготовки 2 и ее холодной частью, что приводит к снижению термических напряжений, возникающих в трубной заготовке 2. Это позволяет осуществлять процесс раздачи трубной заготовки 2 за один переход, без предварительной раздачи, промежуточного отжига для снятия термических напряжений, механической обработки по торцам и поворота трубной заготовки на 180^о. Исключение указанных операций упрощает технологический процесс штамповки деталей конической формы из трубных заготовок. Исключение промежуточной механической обработки по торцам позволяет выбирать трубную заготовку 2 с меньшим запасом по высоте, вследствие чего коэффициент использования металла увеличивается.

Кроме того, предварительный местный нагрев деформируемого участка при раздаче толстостенных крупногабаритных заготовок компенсирует потери тепла на теплопередачу, повышает его пластичность, снижает сопротивление деформированию и увеличивает скорость деформации, вследствие чего производительность раздачи возрастает.

П р и м е р. Способ штамповки деталей конической формы из трубных заготовок осуществляют следующим образом.

В штамп 1 устанавливают трубную заготовку 2 из алюминиевого сплава марки АМг-6, имеющую высоту 1200 мм, наружный диаметр 770 мм и толщину стенки 56 мм. Заготовку 2 раздают на прессе усилием 750 т.с. с помощью нагретого конического пуансона 3, изготавливаемого из стали 3 толщиной 60 мм. Вдоль внутренней поверхности конического пуансона 3 устанавливают конический индуктор 4, который индуктирует в поверхностном слое толщиной 3-8 мм пуансона 3 вихревые токи и нагревает его, а остальная часть пуансона нагревается за счет теплопередачи от нагретого слоя к холодному. Температура нагрева пуансона 3 составляет 400^оС.

На нижнем торце конического пуансона 3 устанавливают цилиндрический индуктор 5 мощностью 65 кВт и высотой 220 мм, который размещают внутри трубной заготовки 2 на расстоянии 5 мм от ее стенок. Перед раздачей индуктор 5 осуществляет предварительный местный нагрев деформируемого участка 6, прилегающего к верхнему торцу трубной заготовки 2. Температура предварительного местного нагрева деформируемого участка 6 составляет 370^оС, а время нагрева до начала процесса раздачи составляет 10 мин. Затем осуществляют предварительный местный нагрев деформируемого участка вдоль заготовки одновременно с раздачей.

Если деформируемый участок предварительно нагревают ниже 320^оС, то он имеет низкую пластичность, вследствие чего деформация осуществляется с низкой скоростью.

Если деформируемый участок предварительно нагревают выше 400^оС, то он имеет высокую пластичность, вследствие чего трубная заготовка 2 разрушается.

Таким образом, оптимальная температура предварительного местного нагрева деформируемого участка заготовки составляет 0,8-1 температуры пластической деформации материала.

Средняя скорость раздачи составляла 7,5 мм/мин, время раздачи трубной заготовки 2 до размеров готовой детали составляет 2,5 ч, при этом раздача осуществляется за один технологический цикл, а коэффициент раздачи составляет 0,58.

Использование способа наиболее эффективно для раздачи толстостенных крупногабаритных трубных заготовок.

Использование предлагаемого способа штамповки деталей конической формы из трубных заготовок обеспечивают следующие преимущества:

уменьшение разности температур между нагретым деформируемым участком трубной заготовки и ее холодной частью позволяет снизить термические напряжения, возникающие в трубной заготовке, и производить раздачу за один технологический цикл, что существенно упрощает технологический процесс;

предварительный местный нагрев деформируемого участка повышает его пластичность, снижает сопротивление деформированию и увеличивает скорость деформации в 2,8 раза, вследствие чего производительность раздачи возрастает в 3 раза;

время нагрева деформируемого участка трубной заготовки до температуры пластической деформации в начальный момент раздачи уменьшено в 4 раза;

исключен промежуточный отжиг для снятия термических напряжений в трубной заготовке;

за счет исключения промежуточной механической обработки повышен коэффициент использования материала на 15%