RU2057610C1

RU2057610C1 - Method of forming cone parts from tubular blanks

Info

Publication number: RU2057610C1
Authority: RU
Inventors: Борис Всеволодович Павлов; Борис Михайлович Колотуша; Сергей Александрович Горский
Original assignee: Производственное объединение "Южный машиностроительный завод
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: metal pressure forming. SUBSTANCE: method comprises steps of placing a blank into a die set, expanding it by a heated punch, before expanding and upon the expanding process locally heating a portion of the blank, being deformed, up to a temperature, equal to (0.8-1.0) of temperature of plastic deformation of the material of the blank. EFFECT: enhanced efficiency at forming large-dimension cone parts. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке крупногабаритных деталей конической формы. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the stamping of large parts of a conical shape.

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.A known method of stamping parts of conical shape from tubular billets, including preliminary distribution of the heated punch from the side of the smaller diameter of the part with the formation of a bell height of less than half the height of the workpiece, rotation of the workpiece 180 ^about , installing it in the stamp and the final distribution to the size of the finished part [1] After preliminary distribution, the workpiece is annealed to relieve internal stresses and machined to align the ends of the workpiece.

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.However, the known method has the following disadvantages:
stamping technology is complex because Due to the large temperature difference between the heated deformable section of the pipe billet and its cold part, significant thermal stresses arise, to eliminate which the pipe billet is preliminarily distributed from one end, intermediate annealing is performed to relieve thermal stresses, the billet is turned 180 ^° C, and then final distribution of the workpiece to the size of the finished part;
the method has a low performance distribution of thick-walled large-sized blanks, because due to heat loss due to heat transfer, only a part of the deformable portion of the tube billet is heated to the temperature of plastic deformation, which leads to significant resistance of the billet material to deformation and a low deformation rate.

Целью изобретения является упрощение штамповки и повышение производительности при раздаче толстостенных крупногабаритных заготовок из алюминиевых сплавов. The aim of the invention is to simplify stamping and increase productivity in the distribution of thick-walled large-sized workpieces from aluminum alloys.

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. This is achieved by the fact that in the known method of stamping parts of a conical shape, including installing the workpiece into a stamp and distributing it with a heated punch to the dimensions of the finished part, localized heating of the deformable section of the pipe billet is performed before distribution and in the process, while the local heating temperature is 0, 8-1 temperature of plastic deformation of the workpiece.

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. If the temperature of preliminary local heating of the deformable section of the preform is less than 0.8, the temperature of plastic deformation of the material, then the deformable section has low ductility, as a result of which deformation is carried out at a low speed. If the temperature of preliminary local heating of the deformable section of the preform is higher than the temperature of plastic deformation of the material, then plastic destruction of the preform will occur. From this it follows that the optimal temperature of preliminary local heating of the deformable section of the workpiece is 0.8-1 temperature of plastic deformation of the material.

На чертеже схематично изображена реализация предлагаемого способа. The drawing schematically shows the implementation of the proposed method.

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.A thick-walled large-sized tubular billet 2 is installed in the stamp 1, on the upper end of which a conical punch 3 is installed, pressing it with a force P. Inside the punch 3, an inductor 4 is installed, heating it to the temperature of plastic deformation of the billet material. An inductor 5 is mounted on the lower end of the conical punch 3, which is located inside the tube billet 2. Prior to dispensing, the inductor 5 pre-heats the deformable section 6 of the tube billet 2 locally, thereby reducing the heating time of the deformable section at the initial distribution moment. In the process of distribution, the inductor moves along the pipe billet 2 from its upper end to the bottom and pre-heats the deformable section locally, as a result of which the temperature difference between the heated deformable section 6 of the pipe billet 2 and its cold part decreases, which leads to a decrease in thermal stresses arising in tube billet 2. This allows the process of distributing tube billet 2 in one transition, without preliminary distribution, intermediate annealing to relieve thermal stress zheniya, machining at the ends and turning the billet 180 ^o . The exclusion of these operations simplifies the technological process of stamping parts of conical shape from tube blanks. The exclusion of intermediate machining at the ends allows you to choose a pipe billet 2 with a smaller margin in height, as a result of which the utilization of the metal increases.

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. In addition, preliminary local heating of the deformable section during the distribution of thick-walled large-sized billets compensates for heat loss to heat transfer, increases its ductility, reduces deformation resistance and increases the strain rate, as a result of which the productivity of distribution increases.

П р и м е р. Способ штамповки деталей конической формы из трубных заготовок осуществляют следующим образом. PRI me R. A method of stamping parts of a conical shape from tube blanks is as follows.

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.In the stamp 1, a tube billet 2 of an AMg-6 aluminum alloy having a height of 1200 mm, an outer diameter of 770 mm and a wall thickness of 56 mm is installed. Billet 2 is distributed on a press with a force of 750 tonnes using a heated conical punch 3 made of steel 3 with a thickness of 60 mm. A conical inductor 4 is installed along the inner surface of the conical punch 3, which induces eddy currents in the surface layer of a thickness of 3-8 mm of the punch 3 and heats it, and the rest of the punch is heated by heat transfer from the heated layer to the cold one. The heating temperature of the punch 3 is 400 ^about C.

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.At the lower end of the conical punch 3, a cylindrical inductor 5 with a power of 65 kW and a height of 220 mm is installed, which is placed inside the tube billet 2 at a distance of 5 mm from its walls. Before the distribution inductor 5 performs preliminary local heating of the deformable portion 6 adjacent to the upper end of the tubular blank prior 2. Local heating temperature deformable portion 6 is 370 ^{° C} and the heating time before the dispensing process is 10 minutes. Then carry out preliminary local heating of the deformable area along the workpiece simultaneously with the distribution.

Если деформируемый участок предварительно нагревают ниже 320^оС, то он имеет низкую пластичность, вследствие чего деформация осуществляется с низкой скоростью.If the deformable section is preheated below 320 ^° C, then it has low ductility, as a result of which deformation is carried out at a low speed.

Если деформируемый участок предварительно нагревают выше 400^оС, то он имеет высокую пластичность, вследствие чего трубная заготовка 2 разрушается.If the deformable section is preheated above 400 ^° C, then it has high ductility, as a result of which the tube preform 2 is destroyed.

Таким образом, оптимальная температура предварительного местного нагрева деформируемого участка заготовки составляет 0,8-1 температуры пластической деформации материала. Thus, the optimal temperature of preliminary local heating of the deformable section of the workpiece is 0.8-1 temperature of plastic deformation of the material.

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. The average distribution rate was 7.5 mm / min, the distribution time of the pipe billet 2 to the finished part was 2.5 hours, while the distribution was carried out in one production cycle, and the distribution coefficient was 0.58.

Использование способа наиболее эффективно для раздачи толстостенных крупногабаритных трубных заготовок. The use of the method is most effective for the distribution of thick-walled large-sized pipe billets.

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%Using the proposed method of stamping parts of conical shape from tube blanks provides the following advantages:
reducing the temperature difference between the heated deformable section of the pipe billet and its cold part allows to reduce the thermal stresses arising in the pipe billet and to distribute it in one technological cycle, which greatly simplifies the technological process;
preliminary local heating of the deformable section increases its ductility, reduces deformation resistance and increases the strain rate by 2.8 times, as a result of which the productivity of distribution increases by 3 times;
the heating time of the deformable section of the pipe billet to the temperature of plastic deformation at the initial moment of distribution is reduced by 4 times;
excluded intermediate annealing to relieve thermal stresses in the tube billet;
due to the exclusion of intermediate machining, the material utilization rate is increased by 15%

Claims

METHOD FOR STAMPING CONE SHAPED PARTS FROM PIPE Billets, including installing the workpiece into a stamp and distributing it with a heated punch to the dimensions of the finished part, characterized in that, in order to simplify stamping and increase productivity when distributing thick-walled large-sized aluminum alloy billets, before distribution and in the process it is carried out by local heating of the deformable area, while the heating temperature before distribution is 0.8 1.0 temperature of the plastic deformation of the workpiece material.