RU2402401C1

RU2402401C1 - Method of hot die forging of barrel- and cup-like parts

Info

Publication number: RU2402401C1
Application number: RU2009115723/02A
Authority: RU
Inventors: Семар Тимофеевич Басюк (RU); Семар Тимофеевич Басюк; Ирина Владимировна Гринберг (RU); Ирина Владимировна Гринберг; Тимофей Викторович Мягких (RU); Тимофей Викторович Мягких; Сергей Борисович Лёвочкин (RU); Сергей Борисович Лёвочкин
Original assignee: Открытое акционерное общество "МКБ "ФАКЕЛ" имени академика П.Д. Грушина"; Закрытое акционерное общество "ДИСК БС"
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-10-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used at forge shops. Initial round blank is extruded through axially symmetric strand formed by the surfaces of stationary piercing point bar and larger stage of container stepped hole. Note here that drive punch and blank are arranged inside smaller-diametre stage while piercing point bar is located in larger-diametre hole stage. Forging is made in two stages. During the first stage, blank is backed-out by direct extrusion into washer by drive punch on piercing point bar. At the same time, axial force is applied to the face of formed washer via container in direction complying with that of drive punch. During the second stage, the describe process is continued and, by reverse method, the washer part wall is extruded by displacing together drive punch and container. Note here that diametral sizes of the part of container larger stage part inner surface are limited.

EFFECT: higher quality of finished products.

4 cl, 3 dwg, 3 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.The present invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the forge shops of metallurgical and engineering plants in the manufacture of hollow parts.

Известен способ объемной штамповки стакана, включающий обратное выдавливание круглой заготовки через осесимметричный канал, образованный поверхностями контейнера и дорна (пат. Бельгии №551053, кл. В21С 25/08, публ. 1956).A known method of volumetric stamping of a glass, including the reverse extrusion of a round billet through an axisymmetric channel formed by the surfaces of the container and the mandrel (US Pat. Belgium No. 551053, class. B21C 25/08, publ. 1956).

Недостатками известного способа являются невысокие механические свойства материала получаемых стаканов из-за малой проработки его структуры при выдавливании.The disadvantages of this method are the low mechanical properties of the material of the resulting glasses due to the small elaboration of its structure during extrusion.

Известен способ горячей объемной штамповки деталей типа стакана или чаши, включающий выдавливание прямым методом круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера, при этом приводной пуансон и упомянутую заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия (пат. США №3263468, кл.72-267, публ. 1966).A known method of hot volumetric stamping of parts such as a glass or bowl, including direct extrusion of a round billet through an axisymmetric creek formed by the surfaces of the fixed mandrel and a larger step of the through step opening of the container, the drive punch and said workpiece being placed inside the step of a smaller diameter, and the mandrel is placed in the zone of the step of larger diameter of the aforementioned holes (US Pat. US No. 3263468, CL 72-267, publ. 1966).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых деталей из-за недостаточно рациональной структуры при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики деталей в условиях их циклического нагружения при эксплуатации в экстремальных условиях.The disadvantage of this method is the difficulty in ensuring the desired quality of finished parts due to insufficient rational structure during deformation, which impairs the strength characteristics of the parts under conditions of their cyclic loading during operation in extreme conditions.

Предлагаемый способ горячей объемной штамповки деталей типа стаканов или чаш включает выдавливание круглой заготовки через осесимметричный ручей, образованный поверхностями неподвижного дорна и большей ступенью сквозного ступенчатого отверстия контейнера. При этом приводной пуансон и заготовку размещают внутри ступени меньшего диаметра, а дорн - в зоне ступени большего диаметра упомянутого отверстия. Причем штамповку ведут в две стадии. На первой - прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне, наполняя последней ступень большего диаметра отверстия контейнера, с одновременным приложением к торцу образуемой шайбы через контейнер осевого усилия в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона. А на второй - продолжая процесс, обратным методом выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку упомянутой детали, совместным перемещением приводного пуансона и контейнера, ограничивая при этом габаритные диаметральные размеры упомянутой детали внутренней поверхностью упомянутой большей ступени отверстия контейнера.The proposed method of hot volumetric stamping of parts such as glasses or bowls involves extruding a round billet through an axisymmetric stream formed by the surfaces of a fixed mandrel and a larger step through the stepped opening of the container. In this case, the drive punch and the workpiece are placed inside the steps of a smaller diameter, and the mandrel is in the zone of the step of a larger diameter of the said hole. Moreover, stamping is carried out in two stages. At the first stage, by direct extrusion, the workpiece is deposited in the washer with a drive punch on the mandrel, filling the last step with a larger diameter of the container opening, with the axial force being applied to the end of the washer through the container in the same direction as the movement of the drive punch. And on the second - continuing the process, the wall of the said part is squeezed from the washer into the annular cavity by the reverse method, by joint movement of the drive punch and the container, while limiting the overall diametrical dimensions of the said part by the inner surface of the aforementioned larger stage of the container opening.

В заключительный момент последней из упомянутых стадий штамповки на открытом торце упомянутой детали могут в условиях всестороннего сжатия формировать утолщения (рельеф).At the final moment of the last of the aforementioned stamping stages, on the open end of the said part, thickenings (relief) can form under conditions of comprehensive compression.

Деформирующие поверхности дорна и приводного пуансона совместно с деформирующей торцевой поверхностью контейнера могут быть выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары. Деформирующая торцевая поверхность контейнера может быть выполнена в виде осесимметричной вогнутой поверхности.The deforming surfaces of the mandrel and the drive punch together with the deforming end surface of the container can be made in the form of an axisymmetric convex-concave pair. The deforming end surface of the container can be made in the form of an axisymmetric concave surface.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что штамповку ведут в две стадии. На первой - прямым выдавливанием осаживают заготовку в шайбу приводным пуансоном на дорне, наполняя последней ступень большего диаметра отверстия контейнера, с одновременным приложением к торцу образуемой шайбы через контейнер осевого усилия в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона. А на второй - продолжая процесс, обратным методом выдавливают из упомянутой шайбы в кольцевую полость стенку упомянутой детали, совместным перемещением приводного пуансона и контейнера, ограничивая при этом габаритные диаметральные размеры упомянутой детали внутренней поверхностью упомянутой большей ступени отверстия контейнера.The proposed method differs from the prototype in that the stamping is carried out in two stages. At the first stage, by direct extrusion, the workpiece is deposited in the washer with a drive punch on the mandrel, filling the last step with a larger diameter of the container opening, with the axial force being applied to the end of the washer through the container in the same direction as the movement of the drive punch. And on the second - continuing the process, the wall of the said part is squeezed from the washer into the annular cavity by the reverse method, by joint movement of the drive punch and the container, while limiting the overall diametrical dimensions of the said part by the inner surface of the aforementioned larger stage of the container opening.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение качества готовых деталей в связи с проведением процесса штамповки в условиях интенсификации деформаций сдвига - ИДС, что позволяет расширить диапазон функциональных возможностей узлов, содержащих такие детали.The technical result of the invention is to improve the quality of finished parts in connection with the stamping process under the conditions of intensification of shear deformations — IDS, which allows expanding the range of functional capabilities of assemblies containing such parts.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии горячей объемной штамповки деталей.The invention is illustrated by drawings, which show the stages of the hot stamping of parts.

На фиг.1 - слева (а) - начало первой стадии;Figure 1 - on the left (a) is the beginning of the first stage;

справа (б) - собственно первая стадия.on the right (b) - actually the first stage.

На фиг.2 - слева (а) - конец первой стадии и начало второй стадии;Figure 2 - left (a) - the end of the first stage and the beginning of the second stage;

справа (б) - конец второй стадии.on the right (b) is the end of the second stage.

На фиг.3 - деформирующие поверхности типа выпукло-вогнутая пара.Figure 3 - deforming surface type convex-concave pair.

ПримерыExamples

1. Изготавливали стакан 1 (полуфабрикат для колеса транспортного средства) наружным диаметром D_н=450 мм, внутренним диаметром D_вн=360 мм из алюминиевого сплава АК-6.1. Cup 1 was made (semi-finished product for a vehicle wheel) with an outer diameter of D _n = 450 mm and an inner diameter of D _ext = 360 mm from AK-6 aluminum alloy.

Исходная круглая заготовка 2 имела диаметр d=350 мм. Последняя нагревалась и укладывалась в экспериментальный штамп, содержащий закрепленный на столе пресса (не показан) дорн 3, а также смонтированный на столе пресса с возможностью перемещения по вертикали контейнер 4. Заготовка размещалась в ступени 5 (меньшей), в заглушке 6 ступенчатого отверстия контейнера 4, а дорн 3 - в зоне ступени 7 (большей) этого отверстия.The initial round billet 2 had a diameter of d = 350 mm. The latter was heated and fit into an experimental stamp containing a mandrel 3 mounted on a press table (not shown), and a container 4 mounted on the press table with the possibility of vertical movement. The workpiece was placed in step 5 (smaller), in the plug 6 of the step opening of the container 4 , and mandrel 3 - in the zone of step 7 (larger) of this hole.

Приводной пуансон 8, закрепленный на подвижной траверсе (не обозначена) пресса, размещают над заготовкой 2 в упомянутой ступени 5 отверстия контейнера. К контейнеру 4 прикладывается в осевом направлении усилие Pk, прижимающее его к столу пресса.The drive punch 8, mounted on a movable traverse (not indicated) of the press, is placed above the workpiece 2 in the aforementioned stage 5 of the container opening. An axial force Pk is applied to the container 4, pressing it against the press table.

При приложении к пуансону 8 усилия Рп материал заготовки 2 последним выдавливается прямым методом из ступени 5 и осаживается между деформирующей поверхностью 9 дорна 3 и поверхностью 10 заглушки 6 в шайбу 11 (фиг.1, а), наполняя последней ступень 7 большего отверстия контейнера. Образование шайбы 11 приводит к появлению усилия Ро, воздействующего на контейнер 4 в направлении, противоположном усилию Pk.When the force Pn is applied to the punch 8, the material of the workpiece 2 is last extruded directly from the step 5 and deposited between the deforming surface 9 of the mandrel 3 and the surface 10 of the plug 6 into the washer 11 (Fig. 1, a), filling the last step 7 of the larger opening of the container. The formation of the washer 11 leads to the appearance of a force Po acting on the container 4 in the opposite direction to the force Pk.

Когда величина усилия Ро превышает величину усилия Pk, контейнер «всплывает». При этом в образуемой шайбе 11 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это - окончание первой стадии штамповки (фиг.1, б). На этой стадии завершается прямое выдавливание заготовки 2 из ступени 5 приводным пуансоном 8 и формирование на дорне 3 с одновременным приложением к зоне больших диаметральных размеров формируемой шайбы 11 через контейнер осевого усилия Pk в том же направлении, что и перемещение приводного пуансона 8. При этом габаритные диаметральные размеры шайбы 11 ограничивают внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 4 (фиг.2, а).When the magnitude of the force Po exceeds the magnitude of the force Pk, the container "pops up." In this case, the formed washer 11 provides the conditions of comprehensive compression. This is the end of the first stage of stamping (figure 1, b). At this stage, the direct extrusion of the workpiece 2 from step 5 with the drive punch 8 and the formation on the mandrel 3 with the simultaneous application of the axial force Pk 11 to the zone of large diametrical dimensions through the container Pk in the same direction as the movement of the drive punch 8 are completed. the diametrical dimensions of the washer 11 are limited by the inner surface of the step 7 of the opening of the container 4 (figure 2, a).

В тот момент, когда «всплывающий» контейнер 4 коснется упором 12 поверхности подвижной траверсы пресса с закрепленным приводным пуансоном 8, «всплывание» контейнера 4 навстречу движущемуся приводному пуансону 8 закончится и контейнер 4 начнет перемещаться в обратном направлении совместно с продолжающим движение приводным пуансоном 8 - начнется вторая стадия - выдавливание обратным методом из шайбы 11 в кольцевую полость, образованную стенкой ступени 7 и боковой поверхностью заглушки 6, стенку 14 детали 1 (фиг.2, б).At the moment when the "pop-up" container 4 touches the abutment 12 of the surface of the movable crosshead of the press with a fixed drive punch 8, the "pop-up" of the container 4 towards the moving drive punch 8 will end and the container 4 will begin to move in the opposite direction together with the drive punch 8 - the second stage will begin - extrusion by the reverse method from the washer 11 into the annular cavity formed by the wall of the stage 7 and the side surface of the plug 6, the wall 14 of the part 1 (Fig.2, b).

Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения отштампованного стакана.The design of the experimental stamp provided the opportunity (not shown) to remove the stamped glass.

2. Изготавливалась аналогичная деталь 1 диаметром наружным Dн=430 мм, диаметром внутренним Dвн=380 мм из сплава В-96ц. Исходная подготовленная заготовка имеет d=360 мм, при этом деформирующие поверхности 9 дорна 3 и подвижного пуансона 8 как в первом, так и во втором примере были выполнены плоскими, а деформирующая торцевая поверхность 10 контейнера 4 (заглушка 6) была выполнена вогнутой, с углом наклона образующей относительно плоского торца дорна 3, равным 20°.2. A similar part 1 was made with an outer diameter of Dн = 430 mm and an inner diameter of Dвн = 380 mm from V-96ts alloy. The initial prepared blank has d = 360 mm, while the deforming surfaces 9 of the mandrel 3 and the movable punch 8 in both the first and second examples were made flat, and the deforming end surface 10 of the container 4 (plug 6) was made concave, with an angle inclination of the generatrix relative to the flat end face of the mandrel 3, equal to 20 °.

3. Изготавливали стакан 1 (полуфабрикат для колеса транспортного средства) наружным диаметром Dн=450 мм и внутренним диаметром Dвн=360 мм из алюминиевого сплава системы Al-Li.3. A cup 1 (semi-finished product for a vehicle wheel) was made with an outer diameter of Dн = 450 mm and an inner diameter of Dв = 360 mm from an aluminum alloy of the Al-Li system.

Исходная круглая заготовка 2 имела диаметр d=350 мм.The initial round billet 2 had a diameter of d = 350 mm.

Процесс штамповки этой детали (фиг.3а, б) был аналогичен по стадиям изготовления штамповки примеру 1 (см. фиг.2а, б), но по деформационным условиям отличался тем, что деформирующие поверхности дорна 3 и приводного пуансона 8 совместно с деформирующей торцевой поверхностью 10 контейнера были выполнены в виде осесимметричной выпукло-вогнутой пары (фиг.3).The stamping process of this part (figa, b) was similar in the stages of stamping manufacturing of example 1 (see figa, b), but the deformation conditions differed in that the deforming surfaces of the mandrel 3 and the drive punch 8 together with the deforming end surface 10 containers were made in the form of an axisymmetric convex-concave pair (figure 3).

При этом по периметру открытого торца упомянутой детали, в заключительный момент второй стадии, формировалось кольцевое утолщение 15 не выходящее за диаметральные габариты последней.At the same time, an annular thickening 15 not exceeding the diametrical dimensions of the latter was formed along the perimeter of the open end of the said part, at the final moment of the second stage.

Такой процесс позволяет повысить качество деталей за счет интенсификации пластической деформации сдвига.Such a process allows to improve the quality of parts due to the intensification of plastic shear strain.

Claims

1. A method of volumetric hot stamping of parts such as a glass or bowl, including extruding a round billet through an axisymmetric stream formed by the surfaces of the fixed mandrel and a larger step of the through step hole of the container, while the drive punch and said workpiece are placed inside a step of smaller diameter, and the mandrel is in the zone steps of a larger diameter of the aforementioned hole, characterized in that the stamping is carried out in two stages, in the first of which, by direct extrusion, the workpiece is deposited in the drive washer a punch on the mandrel with filling the last step of a larger diameter of the container opening and simultaneously applying axial force to the end of the washer through the container in the same direction as moving the drive punch, and at the second stage continue the process and squeeze the wall from the washer into the annular cavity parts by joint movement of the drive punch and container with the limitation of the overall diametrical dimensions of the part with the inner surface of the aforementioned larger stage TIFA container.

2. The method according to claim 1, characterized in that at the final moment of the last of the mentioned stages of stamping on the open end of the part, under conditions of comprehensive compression, they form a relief in the form of thickenings.

3. The method according to claim 1, characterized in that the deforming surfaces of the mandrel and the drive punch together with the deforming end surface of the container are made in the form of an axisymmetric convex-concave pair.

4. The method according to claim 1, characterized in that the deforming end surface of the container is made in the form of an axisymmetric concave surface.