RU2025251C1

RU2025251C1 - Method for making prestressed press tool

Info

Publication number: RU2025251C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Копылов; П.П. Стригунов; П.Ф. Шмырин; В.В. Бородулин
Original assignee: Акционерное общество "Пермские моторы"
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: plastic working of metal. SUBSTANCE: protrusion of conical insert above heat-treated conical holder is set to be equal to structural interference divided by twice the tangent of taper angle. The conical insert is hot-pressed into holder so that the required increment of holder cross recess in the course of heating would satisfy the inequality submitted in the claims of the invention. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к конструкциям штампов для изготовления лопаток газотурбинных двигателей. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the designs of dies for the manufacture of blades of gas turbine engines.

Известен способ изготовления штампа напряженной конструкции (авт. св. N 253558, кл. В 21 J 13/02, 1967), который содержит наружную обойму с днищем, в которую с натягом запрессована внутренняя обойма со вставкой. A known method of manufacturing a stamp of stressed construction (ed. St. N 253558, class B 21 J 13/02, 1967), which contains an outer cage with a bottom, into which an inner cage with an insert is pressed with an interference fit.

Недостатком конструкции штампа является недозапрессовка вставки до упора с днищем и отсутствие гарантии требуемого напряжения сжатия. The drawback of the stamp design is the underpressure of the insert to the bottom with the bottom and the lack of guarantee of the required compression stress.

Известен способ изготовления штампов напряженной конструкции путем горячей запрессовки с натягом закаленной конусной матричной вставки, изготовленной из биметаллической стали, и рабочую часть - из высоколегированной стали мартенситного класса. Вставка и сквозное отверстие в обойме выполнены с конусностью в пределах 1/60...1/23. Обойма закалена и отпущена на твердость НRС_э 35. . . 45. Штамп напряженной конструкции собран путем горячей запрессовки биметаллической конусной вставки электрошлакового переплава в сквозное конусное отверстие обоймы [1].A known method of manufacturing dies of a stressed construction by hot pressing with an interference fit of a hardened conical matrix insert made of bimetallic steel, and the working part from high-alloy steel of martensitic class. The insert and the through hole in the holder are made with a taper in the range of 1/60 ... 1/23. Ferrule hardened and tempered to a hardness of HRC 35. _e. . 45. A stamp of a stressed construction is assembled by hot pressing a bimetallic conical insert of electroslag remelting into the through conical hole of the cage [1].

Недостатком способа изготовления штампа является снижение жесткости обоймы при увеличении габаритов вставки, что приводит к снижению напряжения сжатия и разрушению вставки при горячей штамповке заготовок с тонкостенным профилем. The disadvantage of the method of manufacturing a stamp is to reduce the stiffness of the cage with increasing dimensions of the insert, which leads to a decrease in compression stress and destruction of the insert during hot stamping of blanks with a thin-walled profile.

Целью изобретения является повышение качества изготовления штампа. The aim of the invention is to improve the manufacturing quality of the stamp.

Это достигается тем, что, в предлагаемом способе изготовления штампа напряженной конструкции путем горячей запрессовки с натягом клиновой вставки в соответствующую ей термообработанную конусную обойму перед механической обработкой назначают величину выступания вставки над обоймой, равную величине конструктивного натяга, деленной на удвоенной тангенс угла клина, а требуемая величина приращения поперечной выборки обоймы при нагреве под запрессовку должна удовлетворять условию неравенства:
N>N_к>

, где N_к - величина натяга, конструктивно выбираемая под запрессовку, мм;
H_σ - предельное отклонение номинального размера отверстия обоймы (+ 0,22 мм);
h_σ - предельное отклонение номинального размера вставки (- 0,22 мм);
Z - величина шероховатости сопрягаемых поверхностей по 5 классу (0,01.. .0,02 мм).This is achieved by the fact that, in the proposed method for manufacturing a stamp of a stressed construction by hot pressing with an interference fit of the wedge insert into the corresponding heat-treated conical holder before machining, the size of the insert protruding above the holder is equal to the value of the structural interference divided by the doubled tangent of the wedge angle, and the required the increment of the transverse selection of the holder when heated for pressing should satisfy the inequality condition:
N> N _to >

, where N _k - the value of interference, structurally selected for mounting, mm;
H _σ is the maximum deviation of the nominal size of the clip hole (+ 0.22 mm);
h _σ is the maximum deviation of the nominal insert size (- 0.22 mm);
Z is the roughness value of the mating surfaces according to class 5 (0.01 .. .0.02 mm).

Качество штампа обеспечивается за счет полной запрессовки вставки до упора с днищем и обеспечения требуемого напряжения сжатия. The quality of the stamp is ensured by fully pressing the insert all the way to the bottom and providing the required compression stress.

На фиг. 1 изображен блок штампа, разрез; на фиг. 2 - схема соединения обоймы и вставки перед запрессовкой (разрез); на фиг. 3 - вставка матрицы после запрессовки, разрез. In FIG. 1 shows a block stamp, section; in FIG. 2 is a diagram of a connection of a clip and an insert before pressing in (section); in FIG. 3 - insertion of the matrix after pressing, section.

Штамп напряженной конструкции состоит из обоймы 1, выполненной из теплостойкой штамповой стали, и запрессованной в нее с натягом рабочей вставки 2 из быстрорежущей стали до упора в днище 3. Вставка 2 и выборка 4 в обойме 1 выполнены с углом α = 1^o + 5' и имеют форму клина. На верхней части вставки 2, поверхность которой находится на одном уровне с поверхностью 5 обоймы, выполнены: на матрице - опорная поверхность 6, на пуансоне - давящая поверхность 7. Матрица и пуансон штампа конструктивно отличаются только профилем верхней части вставки 2. Например, для штамповки заготовок лопаток на матрице имеется профиль корыта, а на пуансоне - профиль спинки. Рабочая вставка 2 выполнена клиновидной формы с технологическим припуском Δ.The stamp of a stressed construction consists of a holder 1 made of heat-resistant die steel and pressed into it with an interference fit of a working insert 2 of high-speed steel until it stops in the bottom 3. Insert 2 and sample 4 in the holder 1 are made with an angle α = 1 ^o + 5 ' and have a wedge shape. On the upper part of the insert 2, the surface of which is flush with the surface 5 of the ferrule, are made: on the matrix - the supporting surface 6, on the punch - the pressing surface 7. The matrix and punch of the die structurally differ only in the profile of the upper part of the insert 2. For example, for stamping the blade blanks on the matrix have a trough profile, and on the punch there is a back profile. Working insert 2 is made wedge-shaped with technological allowance Δ.

Способ изготовления штампа напряженной конструкции реализуется следующим образом. Обойма 1 подвергается отжигу, закалена и отпущена на твердость НRC_э 31,5...36,5. Рабочая вставка 2 подвергается отжигу, закалена и трехкратно отпущена по режиму для быстрорежущей стали на твердость НTC_э 61...66, обдута металлическим песком и запрессована на прессе и нагретую до температуры 500. ..540^оС обойму 1 до упора в днище 3 последней. После запрессовки технологический припуск Δ удаляется.A method of manufacturing a stamp of stressed construction is implemented as follows. The clip 1 is annealed, hardened and tempered for hardness NRC _e 31.5 ... 36.5. Working insert 2 is annealed, quenched and tempered three times for high-speed steel for hardness NTC _e 61 ... 66, blown with metal sand and pressed into the press and heated to a temperature of 500. ..540 ^о С holder 1 until it stops in the bottom 3 last one. After mounting, the technological allowance Δ is removed.

Обойма выполнена с конструктивным натягом N_к равным, например, 0,6 мм рабочей вставки 2, выполненной из быстрорежущей стали типа Р6М5. Для создания требуемого напряжения сжатия перед запрессовкой вставка 3 должна выступать на величину h (фиг. 2), равную 17,2 мм, которая определяется по формуле:
h =

, (1) где N_к - величина натяга, конструктивно выбираемая под запрессовку, мм.The yoke is provided with constructive interference equal _to N, for example, 0.6 mm working insert 2 made of high speed steel R6M5 type. To create the required compression stress before insertion, insert 3 should protrude by a value of h (Fig. 2) equal to 17.2 mm, which is determined by the formula:
h =

, (1) where N _k is the value of the interference fit structurally selected for mounting, mm.

Для определения конструктивного натяга N_к принимаем, например, следующие значения: H_σ= 0,22 мм; h_σ = 0,22 мм; Z = 0,02 мм х 2 = 0,44 мм. Подставляем заданные значения в формулу:
N_к>

= 0,240 мм.To determine the structural interference N _to take, for example, the following values: H _σ = 0.22 mm; h _σ = 0.22 mm; Z = 0.02 mm x 2 = 0.44 mm. We substitute the given values into the formula:
N _to >

= 0.240 mm.

(2) Конструктивно N_к принимаем 0,6 мм; tg1^o = =0,01746. Подставляем значения в формулу (1) и получим h = 0,6 : (2 x 0,01746) = =17,2 мм.(2) Structurally, N _to take 0.6 mm; tg1 ^o = = 0.01746. We substitute the values in the formula (1) and get h = 0.6: (2 x 0.01746) = 17.2 mm.

Для определения требуемой величины приращения N поперечной выборки d_м обоймы при нагреве под запрессовку Т = < 550^оС для обоймы из стали типа 5ХНМ вставки со свободной посадкой до упора в днище обоймы принимают, например, следующие значения:
α_t = 14 x 10^-6/^oС; d_м = 1000 мм; Т = 500^оС.To determine the desired value of the transverse increments N d _m sample holder under heating for pressing = T <550 ^{° C} for clips of the type steel 5HNM insert a loose fit completely into the cage bottom take for example the following values:
α _t = 14 x 10 ^-6 / ^o C; d _m = 1000 mm; T = 500 ^o C.

Подставляем заданные значения в формулу:
N = α_t x d_м (Т-20), (3) где Т - температура нагрева обоймы под запрессовку, ^оС;
α_t - коэффициент линейного расширения, 14 x 10^-6/^oС;
d_м - поперечный размер выборки на поверхности обоймы, мм;
20 - температура окружающей среды, ^оС, получают N, равный 0,672 мм.We substitute the given values into the formula:
N = α _t xd _m (T-20), (3) where T is the temperature of heating of the cage for mounting, ^о С;
α _t is the coefficient of linear expansion, 14 x 10 ^-6 / ^o С;
d _m - the transverse size of the sample on the surface of the cage, mm;
20 - ambient temperature, ^about C, get N equal to 0.672 mm

Из расчетов видно, что при подогреве обоймы на 500^оС обеспечивается посадка вставки до упора в днище, так как N > N_к, т. е. 0,672 > 0,6 - неравенство соблюдается, и, как следствие, в рабочей вставке 2 создаются напряжения сжатия, удовлетворяющие условию неравенства.The calculations show that when heating cage 500 ^{° C} is ensured insertion landing until it stops at the bottom, since N> N _k, ie 0.672> 0.6 -.. Inequality is observed, and as a result, the Stage 2 are inset compression stresses satisfying the inequality condition.

Экспериментальные исследования штампа при штамповке, например, заготовок направляющих лопаток третьей ступени компрессора высокого давления ГТД из труднодеформируемого материала ВТ8М показали его удовлетворительную стойкость на 2500. ..4000 ударов при стабильно высоком качестве штампуемых изделий. Experimental studies of the stamp during stamping, for example, blanks of guide vanes of the third stage of a high pressure compressor of a gas turbine engine made of VT8M hard-to-deform material, showed its satisfactory resistance to 2500 ... 4,000 strokes with a consistently high quality of stamped products.

Claims

METHOD FOR PRODUCING A STRESSED STRESS STAMP, including machining the wedge insert and pressing it tightly into the corresponding heat-treated cone holder, characterized in that, in order to improve the manufacturing quality of the stamp, the insert protrudes above the holder to be equal to divided by the double tangent of the angle of the wedge, and the required value N of the increment of the transverse selection of the holder during heating under the press fitting should satisfy inequality
N> N _to >

,
where N _to - the value of interference, structurally selected for mounting, mm;
H _σ is the maximum deviation of the nominal size of the clip hole, mm;
h _σ is the maximum deviation of the nominal insert size, mm;
Z is the roughness value of the mating surfaces, mm.