RU2210453C2

RU2210453C2 - Method for making bimetallic semicylindrical parts

Info

Publication number: RU2210453C2
Application number: RU2001107683A
Authority: RU
Inventors: Б.С. Злобин; А.А. Штерцер; А.И. Котляр
Original assignee: ООО "Научно-производственное предприятие МАТЕМ"
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2003-08-20

Abstract

FIELD: plastic metal working, possibly manufacture of semicylindrical parts such as bimetallic large-size sliding bearing assemblies for crank shafts of diesel engines of locomotives and ships, diesel power stations, compressors and so on. SUBSTANCE: method comprises steps of bending flat blank by predetermined radius, upsetting end of blank and calibrating cylindrical surface; realizing upsetting operation simultaneously with calibration by one transition; at upsetting moving blank ends by value Δh adjusted by means of spacing members placed on ends and calculated according to given formula. EFFECT: enhanced dimensional accuracy of articles. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении полуцилиндрических деталей типа биметаллических крупногабаритных подшипников скольжения для коленчатых валов тепловозных и судовых дизелей, дизель-электростанций, компрессоров и т.д. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of semi-cylindrical parts such as bimetallic large-sized plain bearings for crankshafts of diesel and marine diesel engines, diesel power plants, compressors, etc.

Известен способ гибки листовых заготовок и устройство для его осуществления, заключающийся в том, что после гибки заготовки производится осадка ее в торец и последующая калибровка изделия [1]. A known method of bending sheet blanks and a device for its implementation, which consists in the fact that after bending the billet is precipitated at the end and subsequent calibration of the product [1].

Осадка обеспечивает значительное снижение упругого восстановления изделия после гибки, но при этом в центральной части изогнутой заготовки сохраняется утонение. Это обуславливает разнотолщинность изделия, что недопустимо в случае изготовления крупногабаритных подшипников скольжения. Draft provides a significant reduction in the elastic recovery of the product after bending, but at the same time, thinning is maintained in the central part of the bent workpiece. This causes the thickness of the product, which is unacceptable in the case of the manufacture of large-sized plain bearings.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления полуцилиндрических деталей, в котором устраняется разнотолщинность биметалла по периметру подшипника скольжения. Это достигается путем осадки биметаллической заготовки в режиме пластической деформации, так что ее торцы перемещаются на заданный линейный размер, определяемый по формуле

, где μ - коэффициент Пуассона; R - радиус нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника; S₀ - толщина исходной биметаллической заготовки. При гибке толстостенных заготовок отмечается интенсивное утонение в центральной части основы на угле α в пределах 60-80^o, что приводит к получению некондиционных подшипников. Для ликвидации утонения заготовку, не извлекая из гибочной матрицы, осаживают в торец на линейный размер по указанной выше зависимости. В процессе осадки материал торцевых частей заготовки перемещается в тангенциальном, а в центральной части - и в радиальном направлении, в результате чего устраняется утонение. Однако в процессе осадки в торец фиксируется некоторый отрыв центральной части деформируемой заготовки от ручья матрицы в виде вспучивания. Далее заготовка подшипника калибруется гибочным пуансоном [2].Closest to the proposed invention is a method of manufacturing semi-cylindrical parts, which eliminates the thickness of the bimetal around the perimeter of the sliding bearing. This is achieved by precipitation of the bimetallic billet in the plastic deformation mode, so that its ends are moved to a predetermined linear size, determined by the formula

where μ is the Poisson's ratio; R is the radius of the neutral layer when bending the billet of the bearing; S ₀ is the thickness of the initial bimetallic billet. When bending thick-walled workpieces, intense thinning is observed in the central part of the base on an angle α in the range of 60-80 ^o , which leads to substandard bearings. To eliminate thinning, the workpiece, without removing from the bending matrix, is deposited on the end face by a linear dimension according to the above relationship. During the upsetting process, the material of the end parts of the workpiece moves tangentially, and in the central part, in the radial direction, as a result of which thinning is eliminated. However, in the process of upsetting at the end face, a certain separation of the central part of the deformable workpiece from the creek of the matrix in the form of expansion is fixed. Next, the bearing blank is calibrated by a bending punch [2].

Представленная выше зависимость была получена на основе обработки экспериментальных данных по штамповке двух типоразмеров биметаллических сталеалюминиевых заготовок подшипников. Данные, накопленные при штамповке более широкого спектра изделий (десять типоразмеров), показали, что способ, описанный выше, не всегда позволяет получить равномерную толщину биметалла по периметру и заданный свободный размер. The dependence presented above was obtained on the basis of processing experimental data on the stamping of two standard sizes of bimetallic steel-aluminum billets of bearings. The data accumulated during stamping of a wider range of products (ten sizes) showed that the method described above does not always allow obtaining a uniform bimetal thickness along the perimeter and a given free size.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности в размерах получаемых изделий. The task of the invention is to improve the accuracy in size of the resulting products.

Поставленная задача решается следующим образом. Изготовление полуцилиндрических деталей включает гибку плоской заготовки по заданному радиусу, осадку в торец и калибровку цилиндрической поверхности, причем осадку выполняют за один прием с калибровкой, а торцы заготовки при осадке перемещают на величину Δh, регулируемую с помощью установленных по торцам проставок и определяемую по формуле

где а и b - постоянные коэффициенты для диапазона S₀/R=0,07÷0,13, соответственно равные 0,05 и 0,025 мм^-1;
S₀ - толщина исходной биметаллической заготовки, мм;
R - радиус нейтрального слоя при гибке заготовки, мм.The problem is solved as follows. The manufacture of semi-cylindrical parts includes bending a flat workpiece according to a given radius, upsetting at the end, and calibrating the cylindrical surface, the upsetting being performed at one time with calibration, and the ends of the workpiece during upsetting are shifted by Δh, adjustable using spacers installed at the ends and determined by the formula

where a and b are constant coefficients for the range S ₀ / R = 0.07 ÷ 0.13, respectively equal to 0.05 and 0.025 mm ^-1 ;
S ₀ is the thickness of the initial bimetallic billet, mm;
R is the radius of the neutral layer when bending the workpiece, mm

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше, наиболее близкого к нему, является то, что при осадке торцы заготовки перемещают на величину Δh посредством проставок, установленных по торцам, за один прием с калибровкой, а величину осадки торцов определяют по вышеприведенной формуле. Distinctive features of the proposed method from the above, closest to it, is that when upsetting, the ends of the workpiece are moved by Δh by means of spacers installed at the ends, at one time with calibration, and the amount of upsetting of the ends is determined by the above formula.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень. These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, the solution is new and has an inventive step.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 изображена исходная биметаллическая заготовка; на фиг.2 - заготовка после гибки; на фиг.3 - осадка заготовки в торец, где а - начальный момент осадки, б - положение заготовки и инструмента на заключительной стадии процесса осадки.The proposed method is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 shows the initial bimetallic billet; figure 2 - the workpiece after bending; figure 3 - draft of the workpiece at the end, where a is the initial moment of upsetting, b is the position of the workpiece and tool at the final stage of the upsetting process.

Для пояснения осуществления способа на чертеже обозначены: антифрикционный слой подшипника скольжения - 1; основа подшипника скольжения - 2; матрица - 3; биметаллическая заготовка - 4; гибочный пуансон - 5; проставка для осадки в торец - 6; заготовка после осадки в торец и калибровки - 7; L, В и S₀ - соответственно длина, ширина и толщина исходной металлической заготовки; R - радиус нейтрального слоя при гибке заготовки; H₀ - высота заготовки после гибки; α - центральный угол зоны наиболее интенсивного утонения части заготовки в процессе гибки; S₁ - толщина утоненной части заготовки после гибки; S₂ - толщина центральной части заготовки после осадки; Δh - линейный размер осадки заготовки в торец; Н₁ - высота осаженной и калиброванной заготовки.To explain the implementation of the method, the following are indicated in the drawing: antifriction layer of a sliding bearing - 1; plain bearing base - 2; matrix - 3; bimetallic billet - 4; bending punch - 5; spacer for upsetting at the end - 6; workpiece after upsetting and calibration - 7; L, B and S ₀ - respectively, the length, width and thickness of the original metal billet; R is the radius of the neutral layer when bending the workpiece; H ₀ - the height of the workpiece after bending; α is the central angle of the zone of the most intense thinning of a part of the workpiece during bending; S ₁ - the thickness of the thinned part of the workpiece after bending; S ₂ - the thickness of the Central part of the workpiece after upsetting; Δh is the linear dimension of the draft of the workpiece in the end face; H ₁ - the height of the deposited and calibrated workpiece.

Предлагаемый способ изготовления крупногабаритного подшипника скольжения осуществляют следующим образом. The proposed method of manufacturing a large sliding bearing is as follows.

Биметаллические заготовки толщиной от 4,5 до 12 мм, длиной от 200 до 400 мм, состоящие из антифрикционного слоя 1 и основы 2, получают сваркой взрывом. После фрезеровки по контуру биметаллическая заготовка 4 размерами L•B•S₀ (фиг. 1) укладывается до упора в матрицу 3 (фиг.2) штампа, установленного на гидравлическом прессе усилием 2,5 МН. После включения пресса на рабочий ход пуансон 5 изгибает заготовку 4, при этом на центральном угле α, равном 60-80^o, отмечается утонение заготовки подшипника до величины S₁. Затем пуансон 5 поднимается, и на торцы штампуемой заготовки 4 устанавливают проставки 6, изготовленные из более прочного, чем заготовка, материала. Далее вторым приемом производят осадку заготовки 4 в торец на величину Δh, в конце осадки пуансон 5 своей рабочей поверхностью касается изогнутой заготовки, после чего усилие пресса не снимается и происходит калибровка. Фактически в предлагаемом способе калибровка производится за один прием с осадкой заготовки в торец.Bimetal blanks with a thickness of 4.5 to 12 mm, a length of 200 to 400 mm, consisting of an antifriction layer 1 and a base 2, are obtained by explosion welding. After milling along the contour, the bimetallic billet 4 with dimensions L • B • S ₀ (Fig. 1) is placed all the way into the die 3 (Fig. 2) of a die mounted on a hydraulic press with a force of 2.5 MN. After turning on the press on the working stroke, the punch 5 bends the workpiece 4, while at a central angle α equal to 60-80 ^o , there is a thinning of the bearing workpiece to a value of S ₁ . Then the punch 5 rises, and spacers 6 made of a material stronger than the workpiece are installed on the ends of the stamped blank 4. Then, by the second method, the blank 4 is upset by Δh, at the end of the upset, the punch 5 touches the curved blank with its working surface, after which the press force is not removed and calibration is performed. In fact, in the proposed method, calibration is performed in one go with the draft of the workpiece at the end.

Экспериментальные данные, накопленные при штамповке широкого спектра изделий, представлены в таблице. The experimental data accumulated during stamping a wide range of products are presented in the table.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить качество подшипников скольжения. The application of the proposed method improves the quality of bearings.

В настоящее время по данному способу изготавливается более десяти типоразмеров заготовок подшипников, которые уже используются на дизельных двигателях тепловозов и судов, в компрессорах, насосах и других машинах и механизмах. Currently, this method produces more than ten standard sizes of bearing blanks, which are already used on diesel engines of diesel locomotives and ships, in compressors, pumps and other machines and mechanisms.

Источники информации
1. А.с. 1465251 СССР, МКИ В 21 D 22/02, 1986.Sources of information
1. A.S. 1465251 USSR, MKI B 21 D 22/02, 1986.

2. А.с. 1726094 СССР, МКИ В 21 D 22/02, 1990 - прототип. 2. A.S. 1726094 USSR, MKI B 21 D 22/02, 1990 - prototype.

Claims

A method of manufacturing bimetallic semi-cylindrical parts, such as large-sized bimetallic plain bearings, comprising bending a flat workpiece in radius, upsetting to the end face and calibrating the cylindrical surface, characterized in that when upsetting, the ends of the workpiece are moved by Δh by means of spacers installed at the ends, in one go calibration, and the value of the precipitation of the ends is determined by the formula

where a, b are constant coefficients for the range S ₀ / R = 0.07-0.13, respectively equal to 0.05 and 0.025 mm ^-1 ;
S ₀ is the thickness of the initial bimetallic billet, mm;
R is the radius of the neutral layer when bending the workpiece, mm