RU1828779C - Штамп дл гор чей объемной штамповки поковок - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : штамп дл  гор чей объемной штамповки поковок содержит верхнюю и нижнюю половины с выполненными на их обращенных одна к другой поверхност х гравюрами, образованными чередующимис  и сопр женными между собой горизонтальными плоскими и коническими поверхност ми, а также облойной канавкой. В зонах сопр жени х плоских и конических поверхностей гравюры выполнены заглубленные в тело соответствующих половин штампа радиусные канавки с заданными величинами радиусов и заглублений относительно горизонтальных плоскостей . 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, а именно к конструкци м штампов дл  получени  гор чей объемной штамповкой поковок, преимущественно дисковых крупногабаритных из никелевых высокопрочных сплавов.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества поковок за счет уменьшени  скоплени  смазочно-теплоизолирующих материалов в зонах сопр жени  плоских и конических поверхностей гравюры штампа .

На чертеже схематически показан в разрезе штамп дл  гор чей объемной штамповки .

Он состоит из верхней 1 и нижней 2 половины с выполненными на них гравюрами , образующими полость штампа. Кажда  гравюра образована чередующимис  и сопр женными между собой горизонтальными 3 и коническими 4 поверхност ми. На плоскости разъема половин штампа выполнена облойна  канавка 5. В зонах сопр жени  поверхностей 3 и 4 выполнены заглубленные в тело соответствующих половин штампа радиусные канавки 6.

Величина заглублени  каждой канавки в тело штампа относительно плоских и конических поверхностей выполнена в пределах 0,03 ... 0,15 высоты плоскости гравюры и зависит от конструктивных особенностей штампа и примен емых смазочно-теплоизолирующих материалов. Радиусные канавки в сочетании выполнены другой окружности, радиус которой составл ет 0,08 - 0,3 высоты полости гравюры.

Снабжение каждой гравюры на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей радиусными канавками способствует тому, что в процессе штамповки остатки смазывающе-теплоизолирующего материала (теплоизол тора), наход щегос  в спрессованном состо нии, накапливаютс  в канавках, а не в углах гравюры штампа, что приводит к более полному заполнению металлом гравюры штампа.

(Л

оо

Ю 00

VJ Nl

Ю

Размеры канавок выбраны таким образом , чтобы в процессе штамповки они принимали остатки теплоизол тора, а также, чтобы не происходило затекани  штампуемого металла в радиусные канавки.

В качестве смазывающе-теплоизолиру- ющих материалов при штамповке поковок примен ют, например, прокладки - стеклоткань с волокнистым базальтом, стеклоткань - волокнистый базальт - каолин, муллито-кремнеземистый войлок, тканые материалы и др. В зависимости от материала и назначени  прокладки изготавливают различной толщины, например, прокладки из волокнистого базальта изготавливают толщиной 20 - 40 мм, из муллито-кремнезе- мистого войлока толщиной 20 - 60 мм, из ткани базальта толщиной 2,5 - 8,0 мм. Кроме того, различные смазочно-теплоизолирую- щие материалы имеют разную степень сжимаемости , т.е. изменение объемов волокнистых материалов при штамповке, причем одни материалы (волокнистый базальт ) оплавл ютс , тем самым объект прокладки уменьшаетс  в 9 - 11 раз, другие (муллит-кремнеземистый войлок) имеют температуру плавлени  выше температуры нагрева металла и при штамповке не спекаютс . Таким образом, объем материала, принимаемого канавками, может колебатьс  в определенных пределах.

Учитыва  также, что покрытие из волокнистых материалов наноситс  на заготовку в виде пр моугольных плоских прокладок, вследствие чего на периферии полости штампа скапливаетс  в 1,2 - 1,4 раза больше материала, чем в центральных полост х, то на периферии величина канавки по отношению к центральным имеет увеличенные (но в установленных пределах) размеры.

Кроме того, различные сплавы штампуют при разных удельных усили х, удельные усили  завис т также от конфигурации поковки - более сложные формы требуют высоких удельных усилий, при этом наблюдаетс  разна  сжимаемость волокнистых материалов, например, при удельном усилии 40 кгс/мм объем муллит-кремнеземистого войлока уменьшаетс  в 7 - 8 раз, при удельном усилии 60 кгс/мм2 в 11 - 11,3 раза.

Таким образом, перечисленное выше указывает на весьма широкий объемный диапазон смазывающе-теплоизолирующего материала, поступающего в радиусные канавки .

Конкретные размеры канавок дл  поковок с конкретным смазывающе-теплоизо- лирующим материалом определ ют экспериментальным путем.

Радиусные канавки, величина заглублени  которых в тело штампа относительно плоских и конических поверхностей меньше 0,03 высоты полости гравюры, малоэффек- тивны ввиду их малого объема, не способного прин ть остатки теплоизол тора.

Радиусные канавки глубиной больше 0,15 высоты полости гравюры будут по объему избыточны, в результате чего возможно заполнение канавок не только теплоизол тором, а также и деформируемым металлом.

При радиусе дуги окружности сечени  канавок меньше 0,08 высоты полости гравюры объем канавки недостаточный, теплоизо- л тор накапливаетс  не только в канавках, а также на участках сопр жени  плоскостей поверхностей, в результате чего происходит неоформление геометрии поковок.

При радиусе окружности больше О, 3 высоты полости гравюры происходит затекание металла в зону радиусной канавки. Штамп работает следующим образом. Перед началом работы штамп нагреваЮт до 350 - 450°С и устанавливают на вертикальный гидравлический пресс. Затем на нижнюю 2 половину штампа укладывают смазывающе-теплоизолирующую прокладку . На последнюю укладывают нагретую заготовку или заготовку предварительно осаженную на шайбу заданной величины. На верхнюю часть заготовки укладывают вторую смазочно-теплоизолирующую прокладку , полностью закрывающую заготовку.

Далее включают гидравлический пресс. Верхн   1 половина штампа движением вниз соприкасаетс  со смазывающе-теп- лоизолирующей прокладкой и начинаетс  процесс деформации. Происходит заполнение металлом как верхней 1, так и нижней 2 половин штампа. При этом остатки теплоизол тора, перемеща сь по плоскост м гравюры штампа, накапливаютс  в радиусных канавках 6, расположенных в

наиболее трудно заполн емых металлом участках гравюры. Избыточный объем металла вытесн етс  в облойную канавку 5.

На первой стадии происходит свободна  осадка заготовки, котора  сопровожаетс  частичным выдавливанием металла в дополнительные углублени  полости. При этом углы полости остаютс  относительно свободными, т.к. не произошло еще их заполнение металлом, а материал теплоизол тора находитс  в слегка гофрированном состо нии, что указывает на тенденцию к его накоплению.

С момента соприкосновени  заготовки с боковыми стенками штампа начинаетс 

втора  стади  штамповки. Эта стади  завершаетс  в момент начала образовани  заусенца .

При этом по мере соприкосновени  теп- лоизол тора как с металлом, так и со стенками штампа, неизбежно происходит частичное его осыпание и сдвигание его прилегающей к углу части в свободное пространство . Этим объ сн етс  заметное накапливание части теплоизол тора в углах.

К началу третьей стадии штамповки незаполненными остаютс  лишь углы полости .

Треть  стади  характеризуетс  тем, что сопротивление течению металла в незаполненные углы полости теперь меньше, чем в облойную канавку, и к концу этой стадии ручей металла оказываетс  заполненным. Но в течение этой стадии также происходит сдвигание части теплоизол тора в углы, в итоге в углах полости штампа он собираетс , запираетс  и преп тствует заполнению их металлом. При этом подавл юща  часть теплоизол тора, котора  попадает в углы, собираетс  за счет теплоизол тора, наход щегос  на боковой поверхности заготовки, т.е. его количество зависит от высоты заготовки . А т.к. никелевые сплавы относ тс  к. труднодеформируемым, штамповка производитс  за несколько переходов; и высота заготовки на последнем из них соизмерима с высотой полости штампа, в св зи с тем вы влена св зь между объемом приемной канавки и высотой полости штампа. Эмпирическим путем при применении различных волокнистых материалов (стеклоткань - базальтовое волокно, муллито-кремнеземи- стый войлок, фетр) и изготовлении из них различных толщин прокладок была вы влена указанна  в формуле изобретени  зависимость объема канавок от высоты полости штампа.

Причем дл  тонких прокладок величина объема приемной канавки должны быть меньше, и наоборот, при применении более высоких прокладок объем приемных канавок должен значительно увеличитьс .

После установленного цикла верхн   траверса поднимает верхнюю половину 1 штампа в исходное положение, а штампованна  поковка извлекаетс  из нижней 2 половины штампа.

После очистки штампа от остатков теплоизол тора цикл работы устройства повтор етс .

Пример.

Проводили штамповку 36 дисков из сплава ЭК79ИДдл  газотурбинных двигателей на вертикальном гидравлическом прессе усилием 10 тыс.т.с. Использовались заготовки диаметром 210х520и150х 400 мм.

Заготовки нагревали до 1100±10°С и после предварительной осадки и последующего подогрева устанавливали в штамп, подогретый до температуры 350 - 450°С.

Предварительно на нижнюю половину

штампа укладывали смазывающе-теплоизо- лирующую добавку из муллитокремнеземи- стого войлока марки МКРВ 200 по ГОСТ 23619-79 размером 600 х 600 мм толщиной

0 в свободном состо нии 30 - 50 мм. На верх заготовки укладывали вторую смазочно-теп- лоизолирующую прокладку, закрывающую всю заготовку. Далее проводили штамповку заготовки.

5С целью получени  сравнительных данных проводилась также штамповка поковок тех же изделий, также из сплава ЭК79ИД, при тех же услови х, но в штампе, не снабженном радиусными канавками.

0После штамповки, охлаждени  и удалени  остатков теплоизол тора производили осмотр каждой штампованной поковки.

Результаты проведенного эксперимента сведены в таблицу.

5Как видно из таблицы, при штамповке

заготовок в штампах, выполненных по пунктам б, в, г, ж, з, и, поковки имели полное оформление и геометрические размеры выдержаны в заданных значени х.

0 При штамповке заготовок в штампах, выполненных по пунктам а, е, поковки на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей (на углах) имели неоформление , вывод щие их геометрические размеры

5 из заданных пределов, что  вилось признаком недостаточного объема радиусных канавок в штампе дл  приема остатков теплоизол тора.

При штамповке заготовок в штампах,

0 изготовленных по пунктам д, к, и осмотре поковок наблюдалось искажение их формы в виде наличи  выступов на поверхност х, приближенным к углам сопр жени  плоских и конических поверхностей ввиду избыточ5 ного объема канавок штампа, вследствие чего часть радиусной канавки заполнилась штампуемым металлом. При осмотре штампов предлагаемой конструкции после эксперимента видимых дефектов поверхностей

0 гравюры не обнаружено.

На всех дисках, полученных на штампе без радиусных канавок, наблюдалось, неоформление поковок на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей.

Claims (2)

1. Величина заглублени  радиусных канавок: a) hi 0,8 (hi 0,02 Ai)

б)hi- 1,2мм(Ь1 0.03 Ai)

в)hi 3,6 мм (hi 0,092 Ai) r)hi 6,OM (hi 0,15Ai) д)гц 8,0 MM(hi 0,2 Ai)

2. Размер радиуса дуги окружности канавок: е) Ri 2 мм (,05 Ai)

ж) Ri 3,2 мм (,08 Ai) s)Ri 8 MM(,2 Ai) и) MM(,3 Ai) к) Ri 16 MM(,4 Ai)

Штамп без радиусных канавок

Поковки на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей (на углах) имеют неоформление, т.е. имеют отклонение геометрических размеров. Поковки имеют полное оформление по всем поверхност м .

То же

Поковки на участках сопр жени  плоских и конических

поверхностей имеют выступы высотой до 2 мм,

св занные

с заполнением части канавок металлом.

Поковки на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей (на углах) имеют неоформление, т.е. имеют отклонение геометрических размеров. Поковки имеют полное оформление по всем поверхност м. То же

Поковки на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей имеют выступы избытка металла. Поковки на участках сопр жени  плоских и конических поверхностей (в углах) имеют значительное неоформление , вывод щее геометрические размеры поковки за пре- делы допусков.

Результаты эксперимента

к

V4X ///////ЈҐ//;

Л2

5 7

7/Х