RU2457069C1 - Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials - Google Patents

Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials Download PDF

Info

Publication number
RU2457069C1
RU2457069C1 RU2010153729/02A RU2010153729A RU2457069C1 RU 2457069 C1 RU2457069 C1 RU 2457069C1 RU 2010153729/02 A RU2010153729/02 A RU 2010153729/02A RU 2010153729 A RU2010153729 A RU 2010153729A RU 2457069 C1 RU2457069 C1 RU 2457069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stamping
punching
punch
generatrix
die
Prior art date
Application number
RU2010153729/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Алексеевич Демин (RU)
Виктор Алексеевич Демин
Вадим Николаевич Субич (RU)
Вадим Николаевич Субич
Николай Александрович Шестаков (RU)
Николай Александрович Шестаков
Борис Алексеевич Степанов (RU)
Борис Алексеевич Степанов
Виктор Николаевич Тимофеев (RU)
Виктор Николаевич Тимофеев
Надежда Игоревна Куминова (RU)
Надежда Игоревна Куминова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (ФГБОУ ВПО "МГИУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (ФГБОУ ВПО "МГИУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (ФГБОУ ВПО "МГИУ")
Priority to RU2010153729/02A priority Critical patent/RU2457069C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2457069C1 publication Critical patent/RU2457069C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and may be used for producing round articles with fine-grain structure. Punching is performed in one slide stroke in die heated to billet material recrystallisation point and comprises two steps. At first step, punching is made with process force of 0.35-0.4 of that required for punching with no twisting and developed by male die translating in time required for billet to reach die temperature. At second step, male die translates and rotates simultaneously with liner-to-angular speed ratio varying with the length of generatrix of v/ω=kLi, where k is coefficient depending upon finite length of part generatrix Li and its thickness Si.
EFFECT: decreased deformation force, higher quality of parts, rules out porosity.
3 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов относится к обработке металлов давлением и предназначен для получения круглых в плане изделий с мелкозернистой структурой.The method of stamping axisymmetric thin-walled parts from powder materials relates to the processing of metals by pressure and is intended to produce round in terms of products with a fine-grained structure.

Известен способ обработки металлов, заключающийся в размещении заготовки в штампе, состоящем из пуансона и матрицы, расположенных соосно один к другому, и последующем ее деформировании пуансоном, который совершает поступательное перемещение со скоростью (ν) и вращается с угловой скоростью (ω). При вращении пуансона на заготовку действует крутящий момент, который изменяет условия контактного трения между заготовкой и инструментом, облегчая радиальное течение металла, а также вызывает возникновение тангенциальных сдвиговых деформаций внутри заготовки (Субич В.Н. Пластическое течение материалов в тонком слое при комбинированном нагружении. - Кузнечно-штамповочное производство. 1986. №10. С.5-7). Этот способ принят за прототип.A known method of processing metals, which consists in placing the workpiece in a stamp, consisting of a punch and a matrix located coaxially to one another, and its subsequent deformation by a punch that performs translational movement with speed (ν) and rotates with angular speed (ω). When the punch rotates, the workpiece is subjected to a torque that changes the contact friction conditions between the workpiece and the tool, facilitating the radial flow of metal, and also causes tangential shear deformations inside the workpiece (Subich V.N. Plastic flow of materials in a thin layer under combined loading. - Forging and stamping production. 1986. No. 10. S. 5-7). This method is adopted as a prototype.

Недостатком применения известного способа производства деталей из порошковых спеченных заготовок являются значительные энергозатраты процесса на нагрев заготовки, низкое качество деталей из-за окисления внутрипорового пространства и недостаточные термомеханические условия.The disadvantage of using the known method for the production of parts from sintered powder billets is the significant energy consumption of the process for heating the billet, low quality of parts due to oxidation of the pore space and insufficient thermomechanical conditions.

Предлагаемый способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых деталей обеспечивает снижение технологической силы деформации, повышение качества деталей, уменьшение величины зерна заготовки и устранение пористости.The proposed method of stamping axisymmetric thin-walled parts from powder parts provides a reduction in the technological force of deformation, an increase in the quality of the parts, a decrease in the grain size of the workpiece and the elimination of porosity.

Технический результат, на который направлен заявляемый способ, обеспечивается тем, что при штамповке осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов процесс ведут в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, который включает в себя два этапа. На первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа. На втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей

Figure 00000001
где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей Li и ее толщины Si (табл.1).The technical result, which the claimed method is aimed at, is ensured by the fact that during stamping of axisymmetric thin-walled parts from powder materials, the process is carried out in a die heated to the temperature of the onset of recrystallization of the workpiece material in one stroke of the press slider, which includes two stages. At the first stage, stamping is carried out with a technological force equal to 0.35 ... 0.4 of the force required for torsion-free stamping, created by a punch that performs only translational motion for the time necessary to reach the stamp temperature. At the second stage, the translational and rotational motion are simultaneously with the ratio of linear (ν) and angular (ω) velocities proportional to the length
Figure 00000001
where k is the coefficient of proportionality, depending on the final length of the generatrix L i and its thickness S i (Table 1).

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом и фотографиями:The essence of the proposed technical solution is illustrated by a drawing and photographs:

- на фиг.1 представлено устройство для реализации предлагаемого способа;- figure 1 shows a device for implementing the proposed method;

- на фиг.2 приведены предварительно спеченные заготовки из порошкового материала перед штамповкой;- figure 2 shows pre-sintered blanks of powder material before stamping;

- на фиг.3 - внешний вид изделий после штамповки.- figure 3 is the appearance of the products after stamping.

Осуществление способа производится в устройстве (фиг.1), содержащем штамподержатель верхний 1, имеющий две шпонки 2 для предотвращения проворачивания пуансона во время штамповки. В штамподержателе закреплен пуансон 3. В нижнем штамподержателе 6 закреплена матрица 8. Для выталкивания изделия предусмотрена заглушка 5. Для фиксации матрицы используется подкладная плита 4 и болты 7.The implementation of the method is carried out in the device (figure 1), containing the upper die holder 1, having two dowels 2 to prevent the rotation of the punch during stamping. A punch 3 is fixed in the die holder. A die 8 is fixed in the lower die holder 6. A plug 5 is provided for pushing the product out. A backing plate 4 and bolts 7 are used to fix the die.

Способ осуществляется следующим образом. Штамп перед штамповкой нагревают до температуры начала рекристаллизации материала заготовки. Предварительно уплотненную и спеченную заготовку из порошкового материала (фиг.2) укладывают в матрицу и деформируют пуансоном за один ход ползуна пресса, включающий в себя два этапа: на первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35…0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа, а на втором этапе одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной (ν) и угловой (ω) скорости, пропорциональным длине образующей,

Figure 00000002
где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в следующей зависимости от конечной длины образующей Li и ее толщины Si (табл.1).The method is as follows. The stamp before stamping is heated to the temperature of the onset of recrystallization of the workpiece material. A pre-compacted and sintered preform of powder material (Fig. 2) is placed in a matrix and deformed with a punch in one stroke of the press slide, which includes two stages: at the first stage, stamping is carried out with a technological force equal to 0.35 ... 0.4 of the force, required for torsion-free stamping, created by a punch that performs only translational motion for the time required to reach the workpiece temperature of the stamp, and in the second stage, both translational and rotational motion with the line ratio hydrochloric (ν) and angular (ω) speed proportional to the length of the generatrix,
Figure 00000002
where k is the proportionality coefficient, which depends on the final length of the generator L i and its thickness S i (Table 1).

Таким образом, при таком режиме осадки с кручением удается достичь необходимой величины зерна изделия, уменьшить пористость и снизить осевое усилие при одновременном увеличении энергии, необходимой для консолидации фрагментов порошкового материала.Thus, in this mode of torsion precipitation, it is possible to achieve the required grain size of the product, reduce porosity and reduce axial force while increasing the energy required to consolidate fragments of the powder material.

Пример конкретного осуществления способаAn example of a specific implementation of the method

Порошок композита 30% W-3% Ni-42% Cu предварительно уплотняли в специальном штампе, спекали в печи в среде водорода при температуре 960°С в течение 12 часов. Штамповку осуществляли на специальном оборудовании, обеспечивающем одновременно поступательное и вращательное движение пуансона. Спеченные заготовки укладывали в штамп, нагретый до температуры 450°С. Для выравнивания температуры по сечению заготовки прижимали пуансоном силой 50 кН и выдерживали в прижатом положении в течении 30 с. При штамповке сила деформации составила 1,25 МН, крутящий момент - 10 кН·м. Штамповка осуществлялась за один ход пресса, при этом угол поворота пуансона изменялся в пределах 5,5-6 рад, после чего изделие (фиг.3) извлекали из матрицы при помощи выталкивателя и кузнечных клещей. Затем закладывали новую заготовку, и процесс повторялся.The composite powder 30% W-3% Ni-42% Cu was pre-compacted in a special die, sintered in a furnace in a hydrogen medium at a temperature of 960 ° C for 12 hours. Stamping was carried out on special equipment, providing both translational and rotational movement of the punch. Sintered blanks were placed in a die heated to a temperature of 450 ° C. To equalize the temperature over the cross section of the workpiece, it was pressed with a punch with a force of 50 kN and kept in the pressed position for 30 s. During stamping, the deformation force was 1.25 MN, and the torque was 10 kN · m. Stamping was carried out in one stroke of the press, while the angle of rotation of the punch was varied within 5.5-6 rad, after which the product (Fig. 3) was removed from the matrix using an ejector and blacksmith mites. Then they laid a new blank, and the process was repeated.

Таблица 1Table 1 Зависимость коэффициента пропорциональности k от конечной длины образующей Li и ее толщины Si The dependence of the coefficient of proportionality k on the finite length of the generatrix L i and its thickness S i

Figure 00000003
Figure 00000003
Коэффициент пропорциональности kProportionality coefficient k ≤5≤5 0,12-0,080.12-0.08 15-2015-20 0,044-0,0340.044-0.034 5-105-10 0,08-0,0580.08-0.058 20-3020-30 0,034-0,0280,034-0,028 10-1510-15 0,058-0,0440.058-0.044 ≥30≥30 0,028-0,020.028-0.02

Claims (1)

Способ штамповки осесимметричных тонкостенных деталей из порошковых материалов, включающий размещение в матрице предварительно уплотненной и спеченной заготовки и деформирование пуансоном, который может совершать поступательное перемещение с линейной скоростью ν и вращаться с угловой скоростью ω, отличающийся тем, что штамповку осуществляют в нагретом до температуры начала рекристаллизации материала заготовки штампе за один ход ползуна пресса, включающем в себя два этапа, при этом на первом этапе штамповка осуществляется технологической силой, равной 0,35-0,4 от силы, требуемой для штамповки без кручения, создаваемой пуансоном, совершающим только поступательное движение в течение времени, необходимого для достижения заготовкой температуры штампа, а на втором этапе - пуансоном, совершающим одновременно поступательное и вращательное движение с отношением линейной и угловой скорости, пропорциональном длине образующей ν/ω=kLi, где k - коэффициент пропорциональности, находящийся в зависимости от конечной длины образующей детали Li, и ее толщины Si. A method of stamping axisymmetric thin-walled parts from powder materials, comprising placing a pre-compacted and sintered billet in the matrix and deforming with a punch that can translate with linear velocity ν and rotate with angular velocity ω, characterized in that the stamping is carried out at a temperature of the onset of recrystallization the workpiece material for the stamp in one stroke of the press slider, which includes two stages, while the first stage is stamping force equal to 0.35-0.4 of the force required for torsion-free stamping, created by a punch that performs only translational motion for the time required to reach the workpiece temperature of the stamp, and in the second stage, with a punch that performs both translational and rotational movement with a ratio of linear and angular velocity proportional to the length of the generatrix ν / ω = kL i , where k is the proportionality coefficient, which depends on the final length of the forming part L i and its thickness S i .
RU2010153729/02A 2010-12-28 2010-12-28 Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials RU2457069C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010153729/02A RU2457069C1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010153729/02A RU2457069C1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2457069C1 true RU2457069C1 (en) 2012-07-27

Family

ID=46850634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010153729/02A RU2457069C1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457069C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113770661A (en) * 2021-09-30 2021-12-10 贵阳安大宇航材料工程有限公司 Preparation process of high-cylinder thin-wall ring piece

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU660780A1 (en) * 1977-11-21 1979-05-05 Научно-Исследовательский Институт Порошковой Металлургии Белорусского Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института Method of manufacturing sintered articles
RU1739583C (en) * 1990-03-06 1994-09-15 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Billet for hot isostatic pressing of axis-symmetrical products from metal powders
RU1557810C (en) * 1987-12-30 1994-10-30 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Method of making axially symmetrical articles
EP0909228B1 (en) * 1996-05-09 2001-10-17 Stackpole Limited Compacted-powder opposed twin-helical gears and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU660780A1 (en) * 1977-11-21 1979-05-05 Научно-Исследовательский Институт Порошковой Металлургии Белорусского Ордена Трудового Красного Знамени Политехнического Института Method of manufacturing sintered articles
RU1557810C (en) * 1987-12-30 1994-10-30 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Method of making axially symmetrical articles
RU1739583C (en) * 1990-03-06 1994-09-15 Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов" Billet for hot isostatic pressing of axis-symmetrical products from metal powders
EP0909228B1 (en) * 1996-05-09 2001-10-17 Stackpole Limited Compacted-powder opposed twin-helical gears and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113770661A (en) * 2021-09-30 2021-12-10 贵阳安大宇航材料工程有限公司 Preparation process of high-cylinder thin-wall ring piece

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101422861B (en) Accurate forming method of special-shape deep-hole type parts
CN108380802B (en) A kind of circulation revolving die squeezes upsetting forming device and method
JP2020032466A (en) Methods for producing forged products and other worked products
CN101352799B (en) Occlusion extruding molding method for long axis
CN106670359B (en) A kind of GH4169 alloy rings and preparation method thereof
JP2005000990A (en) Twist-extrusion working method for material
CN103934397B (en) Based on engine turbine disk manufacturing process and the device of heat-resisting alloy
CN103981472A (en) Preparation method for ultra-fine grain pure titanium through equal channel angular pressing
CN108472703B (en) Method for producing rods from titanium alloys
CN105414233A (en) Backward extrusion die with back pressure and processing technology adopting same
Wang et al. State⁃ of⁃ the⁃ Art of Stamping⁃ Forging Process with Sheet Metal Blank
RU2457069C1 (en) Method of punching axially symmetric thin-wall parts from powder materials
CN106180235A (en) A kind of device utilizing access ramp technology to prepare thin grained magnesium alloy
CN106862863A (en) A kind of preparation processing method of the ultra-thin titanium alloy shell of great diameter and long
Chang et al. Influence of grain size and temperature on micro upsetting of copper
WO2011148183A1 (en) Method and apparatus for fabricating articles from metals having a hexagonal close packed crystal structure
JP2005000996A (en) Twist-upsetting lateral-extruding method for material and its apparatus
Morsi et al. Simultaneous combustion synthesis (thermal explosion mode) and extrusion of nickel aluminides
Naizabekov et al. The Role of Preliminary Heat Treatment in the Formation of Ultrafine-Grained Structure in the Implementation of the Combined Process" Rolling-Equal Channel Angular Pressing"
RU2451569C2 (en) Method of mass extruding of barrel-type parts by angular extrusion at horizontal hydraulic extruder
JP4487282B2 (en) Material torsion upsetting method and apparatus
CN114074167A (en) Difficult-deformation aluminum alloy plate cake component and composite forming method thereof
JP2612072B2 (en) Cylindrical iron-based sintered slag for plastic working and method for producing the same
JP2017202519A (en) Hot stamping processing of age hardening type aluminum alloy plate
RU2297297C1 (en) Tungsten blanks working method

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131112

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20161114

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171229