RU2325966C2 - Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution - Google Patents
Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2325966C2 RU2325966C2 RU2006110080/02A RU2006110080A RU2325966C2 RU 2325966 C2 RU2325966 C2 RU 2325966C2 RU 2006110080/02 A RU2006110080/02 A RU 2006110080/02A RU 2006110080 A RU2006110080 A RU 2006110080A RU 2325966 C2 RU2325966 C2 RU 2325966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- punch
- workpiece
- duration
- heating
- stock
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области изготовления деталей из листов с локальным деформированием с применением зонального нагрева.The invention relates to the field of manufacturing parts from sheets with local deformation using zonal heating.
Известен способ штамповки деталей из листовых заготовок, заключающийся в том, что заготовку располагают в максимально возможном зазоре между матрицей и пуансоном, после чего заготовку нагревают электровоздействием и штампуют (Современные технологии авиастроения / Коллектив авторов; Под ред. А.Г.Братухина, Ю.Л.Иванова. - М.: Машиностроение, 1999, стр.58, рис.5.3). Суммарная теплоемкость штамповой оснастки должна превышать теплоемкость заготовки не менее чем в 100 раз, что обеспечивает достаточно высокую скорость остывания заготовки после штамповки. Матрицу и пуансон держат в сомкнутом состоянии под давлением пресса до полного остывания заготовки в штампе.A known method of stamping parts from sheet blanks is that the blank is placed in the maximum possible gap between the die and the punch, after which the blank is heated by electric influence and stamped (Modern aircraft building technology / Team of authors; Edited by A.G. Bratukhin, Yu. L. Ivanova. - M.: Mechanical Engineering, 1999, p. 58, Fig. 5.3). The total heat capacity of the die tooling must exceed the heat capacity of the workpiece not less than 100 times, which ensures a sufficiently high cooling rate of the workpiece after stamping. The die and punch are kept closed under pressure from the press until the workpiece in the die is completely cooled.
Применение указанного способа штамповки деталей из листовых заготовок целесообразно при изготовлении крупногабаритных деталей в сочетании с большой программой выпуска изделий. В противном случае значительными по величине оказываются затраты на изготовление штампа и специализированного трансформатора для осуществления нагрева заготовки в процессе формообразования. При изготовлении мелких деталей небольшими сериями применение указанного способа оказывается экономически нецелесообразно из-за высокой себестоимости изделий.The use of this method of stamping parts from sheet blanks is advisable in the manufacture of large parts in combination with a large product release program. Otherwise, significant costs are the cost of manufacturing a stamp and a specialized transformer for heating the workpiece in the process of forming. In the manufacture of small parts in small batches, the application of this method is economically impractical due to the high cost of products.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ (патент RU 2021053 С1, 15.10.1994, B21D 37/16. «Штамп для формовки деталей с электроконтактным нагревом заготовок»), при котором листовую заготовку располагают между матрицей и пуансоном формовочного приспособления, осуществляют электронагрев заготовки до пластичного состояния ее материала и деформирование заготовки в формовочном приспособлении путем приложения к пуансону осевого усилия для обеспечения ее перемещения в осевом направлении до контакта заготовки с формообразующими поверхностями матрицы.The closest in technical essence to the claimed method is the method (patent RU 2021053 C1, 10/15/1994, B21D 37/16. "Stamp for forming parts with electrical contact heating of blanks"), in which a sheet blank is placed between the die and the punch of the molding tool, electric heating of the workpiece to the plastic state of its material and deformation of the workpiece in the molding tool by applying an axial force to the punch to ensure its movement in the axial direction until the workpiece contacts the mold razuyuschimi surfaces matrix.
Данный способ предусматривает общий нагрев заготовки до пластичного состояния ее материала, что при изготовлении деталей из титановых сплавов влечет за собой снижение механических свойств материала и укрупнение зерна. Кроме того, применение общего нагрева в формовочном приспособлении сопровождается окислением материала заготовки.This method provides for the general heating of the workpiece to the plastic state of its material, which in the manufacture of parts from titanium alloys entails a decrease in the mechanical properties of the material and enlargement of the grain. In addition, the use of general heating in the molding tool is accompanied by oxidation of the workpiece material.
Предлагаемый способ позволяет формовать выступ в виде тела вращения из листовой заготовки без изменения структуры и свойств исходного полуфабриката (листа) и выполнять операцию без общего нагрева заготовки.The proposed method allows to form a protrusion in the form of a body of revolution from a sheet stock without changing the structure and properties of the initial semi-finished product (sheet) and perform the operation without general heating of the workpiece.
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, обеспечивается тем, что изготовление деталей с выступами в виде тел вращения из листовых заготовок осуществляют путем размещения листовой заготовки между матрицей и пуансоном формовочного приспособления, электронагрева заготовки до пластического состояния ее материала, деформирования ее в формовочном приспособлении путем приложения к пуансону осевого усилия для обеспечения перемещения его в осевом направлении до контакта заготовки с формообразующими поверхностями матрицы, при этом используют машину контактной точечной сварки, на нижний электрод которой устанавливают матрицу формовочного приспособления, а на верхний электрод - пуансон, электронагрев заготовки осуществляют путем опускания пуансона до его соприкосновения с поверхностью заготовки и последующего пропускания через заготовку нагревающего импульса тока, величину энергии которого Еи определяют из следующего выражения:The technical result to which this invention is directed is provided by the fact that the manufacture of parts with protrusions in the form of bodies of revolution from sheet blanks is carried out by placing the sheet blank between the die and the punch of the molding tool, electrically heating the workpiece to the plastic state of its material, deforming it in the molding tool by applying an axial force to the punch to ensure its axial movement until the workpiece contacts the forming parts the surfaces of the matrix, in this case, a contact spot welding machine is used, on the lower electrode of which a molding tool matrix is installed, and a punch is installed on the upper electrode, the workpiece is electrically heated by lowering the punch until it comes into contact with the workpiece surface and then passing a heating current pulse through the workpiece, the energy value E and which is determined from the following expression:
Еи=(0,45-0,65)Есв And E = (0.45-0.65) E b
где Есв - величина энергии импульса тока, необходимая для сварки пакета из двух листовых заготовок,where E St - the magnitude of the energy of the current pulse required to weld a package of two sheet blanks,
длительность нагревающего импульса тока выбирают из условия ее превышения в 1,5-2,5 длительности импульса, необходимого для сварки пакета из двух листовых заготовок, а приложение к пуансону осевого усилия производят путем подачи ковочного усилия на электроды машины для контактной сварки через период времени, составляющий 0,7-0,8 от длительности нагревающего импульса тока.the duration of the heating current pulse is selected from the condition of exceeding 1.5-2.5 of the pulse duration necessary for welding a package of two sheet blanks, and the axial force is applied to the punch by applying forging force to the electrodes of the resistance welding machine over a period of time, component 0.7-0.8 of the duration of the heating current pulse.
Подробнее сущность заявляемого способа поясняется чертежами:In more detail the essence of the proposed method is illustrated by drawings:
- на фиг.1 показана начальная стадия осуществления процесса формовки выступа из листовой заготовки;- figure 1 shows the initial stage of the process of forming the protrusion from the sheet stock;
- на фиг.2 представлена циклограмма изменения тока и усилия сжатия электродов в процессе формования выступа из листовой заготовки;- figure 2 presents the sequence diagram of changes in current and compression forces of the electrodes in the process of forming a protrusion from the sheet blank;
- на фиг.3 показана конечная стадия процесса при смыкании пуансона и матрицы;- figure 3 shows the final stage of the process when closing the punch and the matrix;
- на фиг.4 представлена фотография внешнего вида конического выступа на листовой детали, сформированного в соответствии с заявляемым способом;- figure 4 presents a photograph of the appearance of a conical protrusion on a sheet part formed in accordance with the claimed method;
- на фиг.5 показана исходная микроструктура листовой заготовки из сплава ВТ6С;- figure 5 shows the initial microstructure of a sheet blank of alloy VT6S;
- на фиг.6 приведена микроструктура материала заготовки в зоне выступа после его формовки.- figure 6 shows the microstructure of the workpiece material in the area of the protrusion after its molding.
При реализации заявляемого способа на верхний электрод машины контактной точечной сварки устанавливают пуансон 1, а на нижний электрод - матрицу 2. Пуансон 1 и матрица 2 имеют профиль согласно профилю формуемого выступа. На матрице 2 устанавливают заготовку 3 в виде диска из листового полуфабриката (фиг.1). Заготовка 3 фиксируется с помощью зажима 4. После фиксации заготовки 3 пуансон 1 опускают до соприкосновения с поверхностью заготовки 3. Пуансон 1 прижимают к заготовке 3 усилием P1, равным весу пуансона 1.When implementing the proposed method, the punch 1 is installed on the upper electrode of the resistance spot welding machine, and the
После этого между электродами и соответственно пуансоном 1 и матрицей 2 через заготовку 3 пропускают импульс тока мощностью Еи (фиг.2). Через период времени, составляющий 0,7-0,8 длительности импульса, заготовку 3 деформируют за счет подачи на пуансон ковочного усилия Р2. Под действием ковочного усилия Р2 происходит деформирование нагретого материала заготовки 3 и придание выступу формы в соответствии с формой пуансона 1 и матрицы 2 (фиг.3).After that, between the electrodes and, respectively, the punch 1 and the
На качество поверхности и структуру материала выступа существенное влияние оказывает величина энергии импульса Еи, определяемая током импульса и временем его протекания. В случае, если величина энергии импульса будет меньше 0,45Есв, где Есв - энергия импульса тока, необходимого для сварки пакета из двух листовых заготовок 3, то в зоне контакта пуансона 1 и заготовки 3 материал заготовки не будет разогрет до пластичного состояния и при деформировании будет наблюдаться образование трещин в зоне формируемого выступа. Увеличение энергии в импульсе тока более 0,65Есв приводит к разогреву металла в зоне деформирования, укрупнению зерна и частичному оплавлению металла. Поэтому оптимальным диапазоном энергии в импульсе тока следует считать (0,45-0,65)Есв.The surface quality and structure of the protrusion material are significantly affected by the magnitude of the pulse energy E and , determined by the pulse current and its duration. If the value of the pulse energy will be less than 0.45E sv , where E sv is the energy of the current pulse required to weld the package of two
Кроме величины энергии импульса на формирование выступа большое влияние оказывает длительность импульса нагрева, т.е. время, в течение которого в материал заготовки вводится тепловая энергия. При формовании выступа из листовой заготовки выбираются более мягкие режимы по сравнению с режимами точечной сварки - режимы с большим временем протекания импульса тока. Длительность импульса тока, менее чем в 1.5 раза превышающая длительность импульса при сварке пакета из двух листовых заготовок, не позволяет прогреть до пластичного состояния область листовой заготовки, выходящей за пределы диаметра пуансона в зоне его контакта с поверхностью заготовки. Поэтому при подаче ковочного усилия на электроды контактной машины для формования выступа наблюдается образование кольцевой трещины у основания выступа.In addition to the magnitude of the pulse energy, the duration of the heating pulse, i.e. the time during which thermal energy is introduced into the workpiece material. When forming a protrusion from the sheet blank, softer modes are selected in comparison with the spot welding modes - modes with a large current pulse. The duration of the current pulse, less than 1.5 times the pulse duration when welding a package of two sheet blanks, does not allow to heat up the plastic blank region of the sheet blank beyond the diameter of the punch in the zone of its contact with the surface of the workpiece. Therefore, when a forging force is applied to the electrodes of the contact machine for forming the protrusion, an annular crack is observed at the base of the protrusion.
Применение импульсов длительностью в 1.5-2.5 раза больше длительности импульса, необходимого для сварки пакета листов материала заготовки, наблюдается равномерный прогрев материала в зоне контакта с пуансоном и качественное формирование выступа при формовке. Кроме того, в данном диапазоне мощностей и длительностей нагревающего импульса тока проявляется эффект электропластичности материала, который заключается в том, что формовка выступа протекает без возникновения в материале заготовки напряжений. Увеличение длительности импульса более чем в 2,5 раза по сравнению с длительностью импульса, необходимого для сварки пакета из двух листовых заготовок, создает условия для роста зерна в области нагрева (контакт между пуансоном и поверхностью заготовки) и образования микронесплошностей в металле сформованного выступа.The use of pulses with a duration of 1.5-2.5 times the pulse duration required for welding a package of sheets of material of the workpiece, there is a uniform heating of the material in the contact zone with the punch and high-quality formation of the protrusion during molding. In addition, in this range of powers and durations of the heating current pulse, the effect of electroplasticity of the material is manifested, which consists in the fact that the molding of the protrusion proceeds without the occurrence of stresses in the workpiece material. An increase in the pulse duration by more than 2.5 times in comparison with the pulse duration required for welding a packet of two sheet blanks creates conditions for grain growth in the heating region (contact between the punch and the surface of the workpiece) and the formation of micro-discontinuities in the metal of the formed protrusion.
Для предотвращения образования микротрещин в металле выступа при формовке необходимо соблюдать определенное соотношение между длительностью импульса тока и моментом приложения ковочного усилия. Наилучшее формирование выступа из листовой заготовки наблюдается при приложении ковочного усилия через 0,7-0,8 от длительности нагревающего импульса. В случае приложения ковочного усилия ранее, чем через 0,7 от длительности подогревающего импульса, наблюдаются расслоения в металле сформированного выступа. При приложении ковочного усилия по времени позднее, чем 0,8 длительности нагревающего импульса, наблюдается образование поверхностных трещин на формируемом выступе.To prevent the formation of microcracks in the metal of the protrusion during molding, it is necessary to observe a certain ratio between the duration of the current pulse and the moment of application of the forging force. The best formation of the protrusion from the sheet blank is observed when forging efforts are applied after 0.7-0.8 of the duration of the heating pulse. In the case of applying the forging force earlier than 0.7 after the duration of the heating pulse, delamination in the metal of the formed protrusion is observed. When a forging force is applied in time later than 0.8 times the duration of the heating pulse, the formation of surface cracks on the formed protrusion is observed.
Были проведены эксперименты по формовке конического выступа из листовой заготовки титанового сплава ВТ6С толщиной 2 мм и диаметром 52 мм. Для формовки выступа использовали машину для контактной точечной сварки МТ-2023, на верхний электрод которой был установлен пуансон, а на нижний - матрица из бериллиевой бронзы марки БрБНТ.Experiments were carried out to form a conical protrusion from a sheet of a VT6S titanium alloy with a thickness of 2 mm and a diameter of 52 mm. For forming the protrusion, an MT-2023 resistance spot welding machine was used, with a punch installed on the upper electrode and a BrBNT brand beryllium bronze matrix on the lower electrode.
Из листовой заготовки выдавливали выступ в виде усеченного конуса диаметром у большего основания 20 мм, у меньшего основания - 8 мм и высотой 15 мм. Влияние параметров нагревающего импульса на качество формовки конического выступа проиллюстрировано таблицей. За базовый режим был выбран режим контактной точечной сварки пакета из двух пластин сплава ВТ6С толщиной 2 мм каждая: ток 8,5 кА, время импульса - 0,26 с.A protrusion in the form of a truncated cone with a diameter of 20 mm at the larger base, 8 mm at the smaller base and 15 mm high was squeezed out of the sheet blank. The influence of the parameters of the heating pulse on the quality of the molding of the conical protrusion is illustrated in the table. For the basic mode, the mode of contact spot welding of a package of two plates of VT6S alloy with a thickness of 2 mm each was selected: current 8.5 kA, pulse time 0.26 s.
Микроанализ структуры металла выступа после формовки (фиг.5) и исходной структуры заготовки (фиг.6) показал, что при формовке с нагревом импульсом тока на контактной машине не происходит изменений структуры материала и, следовательно, его свойств. В этом случае отпадает необходимость проведения термической обработки изделий после формовки выступов с целью реновации исходных свойств материала.A microanalysis of the structure of the metal of the protrusion after molding (Fig. 5) and the initial structure of the workpiece (Fig. 6) showed that when molding with heating by a current pulse on a contact machine, there are no changes in the structure of the material and, therefore, its properties. In this case, there is no need to conduct heat treatment of products after forming the protrusions in order to renovate the original properties of the material.
Использование заявляемого способа для изготовления крепежных лент композиционных материалов в авиастроении позволяет отказаться от применения дорогостоящей технологической оснастки для штамповки с электронагревом, а также применения методов точного литья для получения указанных деталей специального крепежа.Using the proposed method for the manufacture of fastening tapes of composite materials in the aircraft industry eliminates the use of expensive technological equipment for stamping with electric heating, as well as the use of precision casting methods to obtain these parts of special fasteners.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110080/02A RU2325966C2 (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110080/02A RU2325966C2 (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006110080A RU2006110080A (en) | 2007-10-10 |
RU2325966C2 true RU2325966C2 (en) | 2008-06-10 |
Family
ID=38952502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006110080/02A RU2325966C2 (en) | 2006-03-30 | 2006-03-30 | Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2325966C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108994101A (en) * | 2018-07-24 | 2018-12-14 | 哈尔滨工业大学 | Titanium alloy micro-cell electron capture detector pulse current assists hollow shunting microsecond delay mold and method |
-
2006
- 2006-03-30 RU RU2006110080/02A patent/RU2325966C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108994101A (en) * | 2018-07-24 | 2018-12-14 | 哈尔滨工业大学 | Titanium alloy micro-cell electron capture detector pulse current assists hollow shunting microsecond delay mold and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006110080A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110479843B (en) | Forming die and multi-pass forming method of hemispherical component | |
JP6515376B2 (en) | Construction molding method for manufacturing homogenized forgings | |
EP1872882A2 (en) | Method for producing an article by superplastic shaping and diffusion welding | |
EP3683007A1 (en) | Profiled metal construction forming method | |
KR20130087586A (en) | Closed-die forging method and method of manufacturing forged article | |
CN103447432B (en) | A kind of isothermal forging process of large scale magnesium alloy parts | |
CN108188659A (en) | A kind of manufacturing process of steel billet | |
CN111531097B (en) | Forging method for eliminating wall thickness unevenness defect of cylinder type forging | |
JP2004124151A (en) | Heat treatment method for aluminum alloy | |
US11890660B2 (en) | Preparation method for metal material | |
CN101934339A (en) | Ring-shaped electro-plastic rivet-free riveting device | |
CN114054586A (en) | Punch forming process for large-area hyperbolic mirror surface stainless steel plate | |
RU2325966C2 (en) | Method of manufacturing parts from plate stocks with bulges in form of solids of revolution | |
CN111822578B (en) | Electroplastic assisted laser impact deep drawing forming device and method | |
CN109848298B (en) | Partitioned electromagnetic composite forming method and forming device for large-scale integral wall plate | |
CN105970130B (en) | A kind of method that alternately backward extrusion prepares fine grain magnesium alloy | |
KR101574774B1 (en) | Press die for electroplasticity forming | |
JP5801783B2 (en) | Split dice | |
JP7131634B2 (en) | Steel member manufacturing method | |
RU2381083C1 (en) | Manufacturing method of scapular blanks | |
JP2000271695A (en) | Production of magnesium alloy material | |
CN106670364A (en) | Variable-section thin-wall stainless steel hemisphere seal forming method | |
CN105945190A (en) | Free forging technology of large-scale module | |
CN111992649A (en) | Half die forging process for wind power flange | |
RU2315117C2 (en) | Method of deformation treatment of materials and device for realization of this method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20210121 |