способ изготовления кольцевой детали

Формула изобретения

Способ изготовления кольцевой детали, включающий формирование из слитка горячей объемной штамповкой кольцевого полуфабриката, его раскатку и термическую обработку, при этом формирование кольцевого полуфабриката ведут в два этапа, на предварительном этапе осуществляют формирование из слитка исходной заготовки осадкой, а на заключительном - прошивку в исходной заготовке центрального отверстия, отличающийся тем, что осадку на предварительном этапе осуществляют по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей, при этом заготовку перекладывают перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на поверхность вогнутого бойка, прошивку в исходной заготовке центрального отверстия на заключительном этапе производят в закрытом штампе с калибровкой исходной заготовки, а размеры заготовки на переходах осадки и кольцевого полуфабриката выбирают с учетом размеров слитка и кольцевой детали из соотношений:

где Н_n - высота слитка перед первым переходом осадки или заготовки в центральной зоне перед n-м переходом осадки;

- высота в центральной зоне заготовки после n-го перехода осадки;

Н_д и Н_к - высота, соответственно, кольцевой детали и кольцевого полуфабриката.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении крупногабаритных деталей, преимущественно, из сплавов на основе алюминия или магния.

Известен способ изготовление кольцевой детали, включающий обработку давлением слитка с формированием кольцевого полуфабриката осадкой слитка и прошивкой в нем центрального отверстия, а также раскаткой кольцевого полуфабриката на оправке(см. авт.свид. СССР N375125, кл. В21К 1/38, опубл. 1973).

Недостатком известного способа является наличие дефектов структуры слитка и, соответственно, неудовлетворительные механические характеристики деталей.

Известен способ изготовления кольцевой детали, включающий обработку давлением слитка с формированием горячей объемной штамповкой кольцевого полуфабриката и его раскаткой на оправке, при этом формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - формирование исходной заготовки осадкой слитка и заключительный - прошивкой в последней центрального отверстия, при этом улучшают специальной термической обработкой внутреннюю структуру(см. авт. свид. СССР N 910304, кл. В21К 1/38, опубл. 1982 - прототип).

Недостатком известного способа является ограниченность диапазона его применения - только для деталей из стали определенных марок. Для деталей, изготовленных из легких сплавов, этот способ не может быть реализован.

Предлагаемый способ изготовления кольцевой детали включает обработку давлением слитка с формированием горячей объемной штамповкой кольцевого полуфабриката и его раскаткой, а также термическую обработку. Формирование полуфабриката ведут в два этапа: предварительный - формирование исходной заготовки осадкой слитка и заключительный - прошивкой в последней центрального отверстия. Предварительный ведут по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей и перекладкой заготовки перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка. Заключительный этап ведут в закрытом штампе с калибровкой исходной заготовки. Размеры упомянутых слитка, заготовки, полуфабриката и детали определены приведенными соотношениями.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что упомянутый предварительный этап ведут по переходам на выпуклом и вогнутом бойках с образованием на противоположных сторонах осаженной заготовки выпуклой и вогнутой конических поверхностей и перекладкой заготовки перед каждым последующим переходом осадки вогнутой стороной на вогнутую поверхность бойка. Заключительный этап ведут в закрытом штампе с калибровкой исходной заготовки. Размеры упомянутых слитка, заготовки, полуфабриката и детали определены соотношениями

где Н_n и H _n' - соответственно высота заготовки (слитка перед первым переходом осадки) в ее центральной зоне перед и после n-го перехода осадки;

где Н_к и Н _д - соответственно высота кольцевого полуфабриката и кольцевой детали после обработки давлением.

Технический результат предлагаемого изобретения - удовлетворительная проработка всего объема слитка при осадке с получением текстуры исходной заготовки, обеспечивающей достижение оптимальных свойств готовых деталей.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где

На фиг.1 показаны переходы осадки:

слева - до осадки;

справа - после осадки;

а) первый переход (осадка слитка);

б) n-й переход осадки;

На фиг.2 - прошивка центрального отверстия с калибровкой исходной заготовки:

слева - до прошивки;

справа - после прошивки;

На фиг.3 - раскатка полуфабриката:

слева - до раскатки;

справа - после раскатки.

Проточенный слиток 1, имеющий высоту H ₁ (фиг.1,а), плоским торцем 2 укладывают на вогнутую коническую поверхность 3 нижнего бойка 4, установленного на столе пресса(не показаны). При дальнейшем перемещении ползуна пресса торца 5 слитка 1 выпуклой конической поверхностью 6 касается боек 7, формируя промежуточную заготовку 8 высотой в центральной зоне H'₁ с соответствующими по форме конусным поверхностям 3 и 6 противоположными сторонами. Перед n-м переходом осадки(фиг.1,б) промежуточная заготовка 9, имеющая высоту Н _n, вогнутой стороной 10 укладывается на вогнутую поверхность 3 бойка 4. После n-ого перехода осадки заготовка 11 имеет в центральной зоне высоту Н_n'. Переходов осадки обычно от 2-х до 4-х. Полученная после последнего перехода осадки заготовка 12 укладывается в полость закрытого штампа 13 (фиг2). Перемещением ступенчатого прошивня 14 прошивается центральное отверстие в заготовке 12. Плоский торец 15 прошивня 14 одновременно с прошивкой отверстия калибровкой завершает формирование полуфабриката 16. Полуфабрикат 16 размещают на оправке 17 (фиг3.) и вальцем 18 раскатывают до получения конечной формы и размеров кольцевой детали 19. Н_к и Н_д - соответственно высота полуфабриката 16 и детали 19.

Примеры осуществления способа.

1. Кольцевая деталь с наружным диаметром 1800 мм, внутренним диаметром 1720 мм, высотой Н _д=205 мм из сплава системы Al-Cu-Mg-Zn изготавливалась из проточенного слитка размерами D₁=340 мм; H₁=510 мм.

Высоту заготовки по переходам осадки и полуфабриката выбирали из соотношений

где

Затем деталь подвергали термообработке.

2. Кольцевая деталь с наружным диаметром 1650 мм, внутренним диаметром 1540 мм, высотой Н_д=184 мм из сплава системы Mg-Al-Zn-Mn изготавливалась из проточенного слитка размерами D₁=320 мм; Н₁=650 мм. Высоту заготовки по переходам осадки и полуфабриката выбирали из соотношений

Затем деталь подвергалась термообработке. Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономично выполнять оптимальную проработку слитка при осадке с перекладкой, «залечивая» дефекты литой структуры. Обеспечиваются требуемые свойства готовых деталей. Последнее особенно важно для получения крупногабаритных деталей из легких сплавов.