RU2239512C1

RU2239512C1 - Method for making sleeve with flanges

Info

Publication number: RU2239512C1
Application number: RU2003121346/02A
Authority: RU
Inventors: С.Т. Басюк (RU); С.Т. Басюк; В.М. Грешилов (RU); В.М. Грешилов; И.В. Гринберг (RU); И.В. Гринберг; Е.М. Калачев (RU); Е.М. Калачев
Original assignee: Басюк Семар Тимофеевич; Гринберг Ирина Владимировна; Грешилов Виктор Михайлович; Калачев Евгений Михайлович
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2004-11-10
Also published as: RU2003121346A

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly in forging shops of metallurgical and machine engineering plants for making automobile wheels and similar products.

SUBSTANCE: method comprises steps of preparing initial blank and then shaping intermediate product in the form of cup having shaped bottom, wall and thickened portion near wall-to-bottom transition zone. Said thickened portion is restricted at inner side of cup by surface of revolution, by annular protrusion on outer end of bottom and by flange on wall end. Annular protrusion is cone at inner side. Flange on wall end is formed by applying to said end axial effort for increasing thickness of wall near its end while keeping constant diametrical size at inner side. Then blank is finally formed due to expanding intermediate product from inside in zone adjoined to its end. During such procedure cone whose apex is turned to bottom of cup is formed. Conicity angle of annular protrusion of intermediate product and conicity angle of wall of blank in zone adjoined to its end are selected in given ranges.

EFFECT: improved quality of ready products.

4 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении автомобильных колес и им подобных изделий.The present invention relates to the field of metal forming and can be used in forge shops of metallurgical and engineering plants in the manufacture of automobile wheels and the like.

Известен способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши, образование кольцевого выступа и отростка на дне чаши, формовку на чаше реборды и дисковой части с рельефом, формирование обода и другой реборды из кольцевого выступа, а также термическую и механическую обработки (Патент и №2063838, кл. В 21 К 1/28, публ. 1996).A known method of manufacturing products such as wheels, including the preparation of the original billet, the formation of the intermediate semi-finished product in the form of a bowl, the formation of an annular protrusion and a process on the bottom of the bowl, molding on the bowl of the flange and the disk part with a relief, the formation of the rim and other flanges from the ring ledge, as well as thermal and machining (Patent and No. 2063838, class B 21 K 1/28, publ. 1996).

Недостатком этого способа является сложность штамповой оснастки, а также низкая производительность из-за необходимости выполнения большого числа технологических переходов обработки давлением.The disadvantage of this method is the complexity of the die tooling, as well as low productivity due to the need to perform a large number of technological transitions of pressure treatment.

Известен способ изготовления стаканов с двумя фланцами, например, автомобильных колес, включающий подготовку исходной заготовки, формирование промежуточного полуфабриката в виде чаши с фасонным дном, стенкой, утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным с внутренней стороны чаши конусной поверхностью, кольцевым выступом на внешнем торце дна и отбортованный фланцем на стенке, окончательное формирование заготовки радиальной раздачей кольцевого выступа на дне чаши в другой фланец, термообработку и механическую обработку (Патент РФ №2135320, кл. В 21 К 1/28, публ. 1999 - прототип).A known method of manufacturing glasses with two flanges, for example, automobile wheels, including the preparation of the initial billet, the formation of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening when the wall goes into the bottom, bounded on the inside of the bowl by a tapered surface, an annular protrusion at the outer end bottom and flanged by a flange on the wall, the final formation of the workpiece by radial distribution of the annular protrusion at the bottom of the bowl into another flange, heat treatment and machining (Patent R №2135320, cells in 21 K 1/28, publ 1999 -.. A prototype).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых изделий из-за недостаточно рациональной структуры волокон при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики в условиях циклического нагружения при эксплуатации.The disadvantage of this method is the difficulty of ensuring the desired quality of the finished product due to the insufficiently rational structure of the fibers during deformation, which impairs the strength characteristics under cyclic loading during operation.

Предлагаемый способ изготовления стаканов с двумя фланцами, например, автомобильных колес включает подготовку исходной заготовки и формирование промежуточного полуфабриката в виде чаши с фасонным дном, стенкой, утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным с внутренней стороны чаши поверхностью вращения, кольцевым выступом на внешнем торце дна и фланцем на торце стенки. Затем окончательно формируют заготовку радиальной раздачей кольцевого выступа на дне чаши во второй фланец.The proposed method for the manufacture of glasses with two flanges, for example, automobile wheels, involves preparing the initial billet and forming an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening when the wall goes into the bottom, the rotation surface bounded on the inside of the bowl, and an annular protrusion on the outer end of the bottom and a flange at the end of the wall. Then, the blank is finally formed by radial distribution of the annular protrusion at the bottom of the bowl into the second flange.

Кольцевой выступ изнутри выполняют конусным. При формировании промежуточного полуфабриката фланец на стенке образовывают, прикладывая осевое усилие к ее торцу, путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны. При окончательном формировании заготовки стенку в зоне, примыкающей к ее торцу, изнутри раздают на конус с вершиной, обращенной к дну чаши. После чего ведут термообработку и механическую обработку.An annular protrusion from the inside is conical. When forming an intermediate semi-finished product, a flange on the wall is formed by applying axial force to its end face by increasing the wall thickness at the end face with its constant diametrical dimensions on the inside. When the billet is finally formed, the wall in the zone adjacent to its end is distributed from the inside to a cone with the vertex facing the bottom of the bowl. Then they conduct heat treatment and machining.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что кольцевой выступ изнутри выполнен конусным, при формировании промежуточного полуфабриката фланец на стенке образовывают, прикладывая осевое усилие к ее торцу, путем увеличения толщины стенки у торца при ее постоянных диаметральных размерах с внутренней стороны, а при окончательном формировании заготовки стенку в зоне, примыкающей к ее торцу, изнутри раздают на конус с вершиной, обращенной к дну чаши, при этом геометрические параметры стакана и полуфабриката выбирают из диапазоновThe proposed method differs from the prototype in that the annular protrusion from the inside is conical, when forming an intermediate semi-finished product, a flange on the wall is formed by applying axial force to its end, by increasing the wall thickness at the end with its constant diametrical dimensions on the inside, and during the final formation of the workpiece the wall in the area adjacent to its end is internally distributed into a cone with a vertex facing the bottom of the bowl, while the geometric parameters of the glass and the semi-finished product are selected from the ranges

5°≤α≤45° и5 ° ≤α≤45 ° and

1°≤β≤30°,1 ° ≤β≤30 °,

где α и β - соответственно углы конусности кольцевого выступа и стенки в зоне, примыкающей к ее торцу.where α and β are, respectively, the taper angles of the annular protrusion and the wall in the zone adjacent to its end face.

Утолщение при переходе стенки в дно ограничено с внутренней стороны чаши конусной поверхностью с углом конусности γ в диапазоне 30-60° или тороидальной поверхностью, размеры которой определены зависимостьюThickening during the transition of the wall to the bottom is limited on the inside of the bowl by a conical surface with a taper angle γ in the range of 30-60 ° or a toroidal surface, the dimensions of which are determined by the dependence

1,2S≤R≤2Н_К,1,2S≤R≤2N _K

где R - радиус образующей тора,where R is the radius of the generatrix of the torus,

Н_К и S - соответственно толщины дна и стенки в зоне, примыкающей к утолщению.N _K and S are, respectively, the thickness of the bottom and wall in the area adjacent to the thickening.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение качества готовых изделий благодаря рационализации структуры волокон при деформировании и, соответственно, улучшения прочностных характеристик в условиях циклического нагружения при эксплуатации.The technical result of the invention is to improve the quality of finished products due to the rationalization of the structure of the fibers during deformation and, accordingly, the improvement of strength characteristics under cyclic loading during operation.

Полученные таким образом стаканы имеют минимальные припуски на механическую обработку, что позволяет снижать расход дорогих материалов заготовок и, следовательно, стоимость готовых изделий.The glasses thus obtained have minimal allowances for machining, which allows to reduce the consumption of expensive workpiece materials and, consequently, the cost of finished products.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны:The invention is illustrated by drawings, which show:

на фиг.1 - формирование промежуточного полуфабриката;figure 1 - the formation of the intermediate semi-finished product;

на фиг.2 - окончательное формообразование стакана, вариант с коническим утолщением при переходе стенки в дно;figure 2 - the final shaping of the glass, a variant with a conical thickening during the transition of the wall to the bottom;

на фиг.3 - то же, вариант с утолщением при переходе стенки в дно, ограниченным тороидальной поверхностью.figure 3 is the same, an option with a thickening during the transition of the wall to the bottom, limited by a toroidal surface.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

1. Изготавливалось спортивное колесо размерами 13″×19″ из алюминиевого сплава типа 6061. Исходная заготовка 1 (фиг.1) размерами ⌀ 500 мм × 110 мм массой 60 кг нагревалась и укладывалась в полость штампа 2 с фасонным выталкивателем 3 и пуансоном 4. Прикладывали деформирующее усилие Р и обратным выдавливанием образовывали полуфабрикат в виде чаши высотой Н=400 мм, наружным диаметром D₁=505 мм и толщиной стенки 5 S=12 мм.1. A sports wheel with dimensions of 13 ″ × 19 ″ of type 6061 aluminum alloy was manufactured. The initial billet 1 (Fig. 1) with dimensions of ⌀ 500 mm × 110 mm and a mass of 60 kg was heated and fit into the die cavity 2 with a shaped ejector 3 and punch 4. A deforming force P was applied and reverse extrusion formed a semi-finished product in the form of a bowl with a height of H = 400 mm, an outer diameter of D ₁ = 505 mm and a wall thickness of 5 S = 12 mm.

Одновременно, так как осевое усилие воздействовало на открытый торец чаши, формируется фланец 6 путем увеличения толщины стенки 5 у торца до S_Ф=25 мм, сохраняя внутренний диаметр D₂ постоянным.At the same time, since the axial force exerted on the open end of the bowl, a flange 6 is formed by increasing the thickness of the wall 5 at the end to S _Ф = 25 mm, keeping the inner diameter D ₂ constant.

При этом на внешней поверхности донной части образовывали кольцевой выступ 7 с внутренней конусной поверхностью. Зону перехода от дна 8 к стенке 5 выполнили утолщенной. Утолщение 9 изнутри ограничено поверхностью вращения.Moreover, an annular protrusion 7 with an inner conical surface was formed on the outer surface of the bottom. The transition zone from the bottom 8 to the wall 5 was made thickened. The thickening 9 inside is limited by the surface of rotation.

Угол конусности поверхности кольцевого выступа 7 α=25° (фиг.2). При окончательном формировании готового изделия утолщенную часть стенки изнутри раздавали до диаметра D₃=501 мм на конус с углом конусности β=15°, что позволило образовать фланец - заднюю реборду 10 колеса диаметром D₄=526 мм. Утолщение 9 ограничено изнутри конусной поверхностью с углом конусности γ=55°. При соприкосновении торцом утолщенной части 11 и конусной частью 12 пуансона 4 соответственно с ребордой 10 и утолщением 9 продолжили окончательное формообразование. Стакан перемещали вдоль оси, деформируя кольцевой выступ 7. При этом металл смещается в радиальном направлении, образуя второй фланец - переднюю реборду 13 диаметром D₅=528 мм. После чего вели термообработку и механическую обработку.The taper angle of the surface of the annular protrusion 7 α = 25 ° (figure 2). During the final formation of the finished product, the thickened part of the wall was distributed from the inside to a diameter D ₃ = 501 mm into a cone with a taper angle β = 15 °, which made it possible to form a flange — a rear flange 10 of the wheel with a diameter of D ₄ = 526 mm. The thickening 9 is bounded from the inside by a conical surface with a taper angle γ = 55 °. When the end of the thickened part 11 and the conical part 12 of the punch 4 come into contact with the flange 10 and the thickening 9, respectively, the final shaping was continued. The glass was moved along the axis, deforming the annular protrusion 7. In this case, the metal is shifted in the radial direction, forming a second flange - the front flange 13 with a diameter of D ₅ = 528 mm. After that they conducted heat treatment and machining.

2. Изготавливалось такое же колесо 13”×19”, но из сплава системы магний-литий. Утолщение 9 (фиг.3) ограничено изнутри тороидальной поверхностью с радиусом образующей R=25 мм, так как на пуансоне 4 выполнена тороидальная часть 14 соответствующих размеров. Толщина дна стакана в зоне, примыкающей к утолщению при переходе стенки в дно, Н_К=20 мм. Толщина стенки в зоне, примыкающей к этому утолщению, S=15 мм. Остальные размеры, соответственно, как в примере 1.2. The same 13 ”× 19” wheel was made, but from an alloy of the magnesium-lithium system. The thickening 9 (Fig. 3) is bounded internally by a toroidal surface with a radius of the generatrix R = 25 mm, since a toroidal part 14 of corresponding sizes is made on the punch 4. The thickness of the bottom of the glass in the area adjacent to the thickening during the transition of the wall to the bottom, N _K = 20 mm The wall thickness in the zone adjacent to this thickening is S = 15 mm. The remaining sizes, respectively, as in example 1.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество готовых изделий, преимущественно автомобильных колес спортивных автомобилей, благодаря рационализации структуры волокон при деформировании и предотвращению растрескивания при формировании реборд. Последнее особенно значимо при производстве изделий из сплавов системы магний-литий.Thus, the proposed method improves the quality of finished products, mainly automobile wheels of sports cars, due to the rationalization of the fiber structure during deformation and the prevention of cracking during the formation of flanges. The latter is especially significant in the manufacture of products from alloys of the magnesium-lithium system.

Claims

1. A method of manufacturing glasses with two flanges, including the preparation of the initial preform, the formation of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a shaped bottom, wall, thickening upon transition of the wall to the bottom, a rotation surface bounded on the inside of the bowl, an annular protrusion on the outer end of the bottom and a flange on the end of the wall, the final formation of the workpiece by radial distribution of the said annular protrusion on the outer end of the bottom of the intermediate semi-finished product with the second flange, heat treatment and mechanical processing work, characterized in that when forming an intermediate semi-finished product, an annular protrusion at the outer end of the bottom from the inside is made conical with a taper angle α, and a flange at the end of the wall is formed by applying axial force to this end with increasing wall thickness at the end with constant diametrical dimensions from the inside hand, during the final formation of the workpiece, the wall of the intermediate semi-finished product is internally distributed in the area adjacent to its end, with a cone with a vertex facing the bottom of the bowl and a taper angle and β, while the values of the taper angle α of the annular protrusion of the intermediate semi-finished product and the taper angle β of the billet wall in the zone adjacent to its end face are selected from the following ranges:

5 ° ≤α≤45 °;

1 ° ≤β≤30 °.

2. The method according to claim 1, characterized in that it is intended for the manufacture of automobile wheels.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the surface of rotation of the thickening of the intermediate semi-finished product when the wall transitions to the bottom is formed conical with a taper angle γ, the value of which is selected in the range from 30 to 60 °.

4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the surface of rotation of the thickening of the intermediate semi-finished product upon transition of its wall to the bottom is formed toroidal with a radius R, the value of which is determined from the following range:

1.2S≤R≤2H _to ,

where N _to - the thickness of the bottom of the glass in the area adjacent to the thickening;

S is the wall thickness of the glass in the area adjacent to the thickening.