RU2459683C1

RU2459683C1 - Method of isothermal extrusion of billets with globular structure

Info

Publication number: RU2459683C1
Application number: RU2011107031/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Пасечник (RU); Николай Васильевич Пасечник; Борис Александрович Сивак (RU); Борис Александрович Сивак; Игорь Яковлевич Белоусов (RU); Игорь Яковлевич Белоусов; Анатолий Александрович Сапрыкин (RU); Анатолий Александрович Сапрыкин; Валерий Александрович Виноградов (RU); Валерий Александрович Виноградов; Олег Алексеевич Финогеев (RU); Олег Алексеевич Финогеев; Александр Геннадьевич Белякин (RU); Александр Геннадьевич Белякин
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be used for extrusion of complex cylindrical parts with globular structure. Billet heated to solid-liquid state is placed in heated die. Said die is made up of container accommodating two half-female dies, male die and extractor. Die is heated to solid-state billet temperature. Billet is deformed to extract by half-female die from container. Part if subjected to forced intensive cooling to material solid state temperature. Half-female dies are pulled apart to withdraw finished product.

EFFECT: expanded operating performances.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления различных изделий сложной геометрической формы, преимущественно из алюминиевых сплавов, тиксоштамповкой заготовок с глобулярной структурой.The invention relates to the field of metallurgy and can be used for the manufacture of various products of complex geometric shape, mainly from aluminum alloys, by thix-stamping blanks with a globular structure.

Известен способ тиксоштамповки цилиндрических заготовок, включающий нагрев цилиндрической заготовки с глобулярной структурой, ее установку в предварительно нагретый штамп, деформирование заготовки в штампе и удаление готового изделия из штампа с помощью толкателя (патент RU 2356677 С2, 28.05.2007, B21J 5/06, B21J 13/02).A known method of thixoforming of cylindrical workpieces, including heating a cylindrical workpiece with a globular structure, installing it in a preheated stamp, deforming the workpiece in the stamp and removing the finished product from the stamp using a pusher (patent RU 2356677 C2, 05.28.2007, B21J 5/06, B21J 13/02).

Реализацию этого способа тиксоформования можно рассмотреть на примере штамповки ступицы автомобильного диска из цилиндрической заготовки (см. кн. Б.И.Семенова, К.М.Куштарова Производство изделий из металла в твердожидком состоянии. Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, стр.190-200, 2010 г.). Тиксозаготовки нагревали до температуры 580°С, а штамповую оснастку - до температуры 300-350°С. Штамповку вели на гидравлическом прессе ус. 4000 кН. Качественная штамповка получалась только когда температура штампа t_шт≥350°С, а температура пуансона t_шт≥300°С при начальной температуре заготовки 580°С.The implementation of this method of thixoforming can be considered by the example of stamping the hub of a car disk from a cylindrical billet (see book B. B. Semenova, K. M. Kushtarova. Production of metal products in a solid-liquid state. pp. 190-200, 2010). Thix workpieces were heated to a temperature of 580 ° C, and die tooling was heated to a temperature of 300-350 ° C. Stamping was carried out on a hydraulic press mustache. 4000 kN. High-quality stamping was obtained only when the stamp temperature t _pc ≥350 ° С, and the punch temperature t _pc ≥300 ° С at the initial workpiece temperature of 580 ° С.

Недостатком известного технического решения является то, что оно не может быть применено для штамповки изделий с большой разницей габаритных размеров и сложной конфигурацией со значительным числом образующих элементов в продольном направлении и асимметричных относительно центра штамповки. При больших продольных деформациях металл подстывает и не заполняет периферийные зоны фигуры штампа.A disadvantage of the known technical solution is that it cannot be used for stamping products with a large difference in overall dimensions and complex configuration with a significant number of forming elements in the longitudinal direction and asymmetric with respect to the center of the stamping. With large longitudinal deformations, the metal stays and does not fill the peripheral zones of the stamp figure.

Технический результат, заключающийся в расширении технологических возможностей, достигается за счет того, что в способе штамповки заготовок с глобулярной структурой, включающем нагрев заготовки до твердожидкого состояния, установку ее в нагретый штамп, деформирование в штампе и удаление готового изделия, используют штамп в виде контейнера с размещенными в нем двумя полуматрицами, пуансоном и выталкивателем, штамп нагревают до температуры заготовки, находящейся в твердожидком состоянии, после деформирования заготовки полуматрицы с деталью выталкивают из контейнера и производят принудительное интенсивное охлаждение детали до температуры, при которой ее материал находится в твердом состоянии, после чего полуматрицы разводят для удаления готового изделия.The technical result, which consists in expanding technological capabilities, is achieved due to the fact that in the method of stamping workpieces with a globular structure, including heating the workpiece to a solid-liquid state, installing it in a heated stamp, deformation in the stamp and removing the finished product, use the stamp in the form of a container with placed in it two half-matrix, the punch and the ejector, the stamp is heated to the temperature of the workpiece, which is in a solid-liquid state, after deformation of the workpiece half-matrix with thawed snow is pushed out of the container and forced forced cooling of the part to a temperature at which its material is in a solid state, after which the half-matrix is diluted to remove the finished product.

Сущность предложенного изобретения поясняется примером конкретного осуществления способа тиксоштамповки корпуса буксы (фиг.1.)The essence of the invention is illustrated by an example of a specific implementation of the method of thixo-stamping of the axle box body (Fig. 1.)

Корпус буксы представляет собой центральную 1 и периферийную 2 ступицы с перемычкой 3 между ними. С другой стороны центральной ступицы 1 расположена плоская площадка 4. Ступицы, перемычка и плоская площадка связаны между собой ребрами жесткости 5 и 6.The axle box body is a central 1 and peripheral 2 hubs with a jumper 3 between them. On the other side of the central hub 1 there is a flat platform 4. The hubs, the bridge and the flat platform are interconnected by stiffeners 5 and 6.

Штамп (фиг.2) состоит из контейнера 7, в котором размещены две полуматрицы 8 и 9, сопряженные с контейнером 7 наклонными поверхностями, обеспечивающими при нагружении нераскрытие разъема. Заготовка 10 устанавливается в верхней части полости центральной ступицы 1 буксы. Деформация металла заготовки осуществляется действием пуансона 11, закрепленного на верхней поперечине пресса 12, и пуансона 13, закрепленного на торце толкателя 14.The stamp (figure 2) consists of a container 7, in which two half-matrices 8 and 9 are placed, paired with the container 7 with inclined surfaces that ensure non-disclosure of the connector when loading. The workpiece 10 is installed in the upper part of the cavity of the central hub 1 of the axle box. The deformation of the metal of the workpiece is carried out by the action of the punch 11, mounted on the upper cross member of the press 12, and the punch 13, mounted on the end of the pusher 14.

Технологические параметры процесса штамповки корпуса буксы следующие:The technological parameters of the stamping process of the axle box body are as follows:

1. Габариты корпуса буксы: высота 95 мм, ширина 130 мм, длина 310 мм.1. Dimensions of the axle box body: height 95 mm, width 130 mm, length 310 mm.

2. Материал буксы: сплав АК7 г, ГОСТ 4748-97.2. Material of axle box: alloy AK7 g, GOST 4748-97.

3. Заготовка с глобулярной структурой: диаметр 80 мм, высота 150 мм.3. A blank with a globular structure: diameter 80 mm, height 150 mm.

4. Температура нагрева заготовки - 585°C.4. The heating temperature of the workpiece is 585 ° C.

5. Температура нагрева штампа - 585°С.5. The temperature of the stamp is 585 ° C.

6. Диаметр пуансона - 80 мм6. The diameter of the punch - 80 mm

7. Диаметр прошивного пуансона - 50 мм7. Diameter of piercing punch - 50 mm

8. Смазка фигуры штампа - графитовая.8. The lubrication of the stamp figure is graphite.

9. Усилие тиксоштамповки 2,5 МН.9. Thix stamping force 2.5 MN.

10. Усилие толкателя 0,4 МН.10. Pusher force 0.4 MN.

Способ изготовления корпуса буксы из заготовки с глобулярной структурой осуществляется следующим образом. Перед деформированием заготовку нагревают до 585°С.A method of manufacturing a box body from a workpiece with a globular structure is as follows. Before deformation, the preform is heated to 585 ° C.

Штамп, включающий две полуматрицы 8 и 9, сомкнутые в контейнере 7, размещенном на подкладной плите 15, пуансон 11 с одной стороны и прошивной пуансон 13 с другой введены в штамп. Вся эта сборка (см. фиг.2) нагревается охватывающим их индуктором 16 до температуры 585°С.A stamp including two half-matrixes 8 and 9, closed in a container 7, placed on the backing plate 15, a punch 11 on one side and a piercing punch 13 on the other are inserted into the stamp. This entire assembly (see figure 2) is heated by the inductor 16 covering them to a temperature of 585 ° C.

После достижения заданной температуры пуансон 11 отходит в исходное положение. В освободившуюся полость устанавливается нагретая до температуры 585°С заготовка 10. Включается рабочий ход пресса.After reaching the set temperature, the punch 11 moves to its original position. A workpiece 10 heated to a temperature of 585 ° C is installed in the vacated cavity. The working stroke of the press is turned on.

Пуансон 11, прошивая первоначально осаженную заготовку 10, разносит ее металл по фигуре, образованной между матрицами 8, 9, оформляет изделие. После окончания хода верхнего пуансона 11 проводится прошивка прошивным пуансоном 13.The punch 11, stitching the initially upsetting blank 10, carries its metal according to the figure formed between the matrices 8, 9, forms the product. After the end of the stroke of the upper punch 11, a firmware punch 13 is carried out.

После окончания процесса штамповки отключается индуктор 16 обогрева штампа. Полным ходом толкателя 14 полуматрицы 8 и 9 выталкиваются из контейнера 7 и устанавливаются над ним. Проводится интенсивное охлаждение детали (например, водой). После того как металл детали охладится и изделие 10 станет твердым, матрицы 8 и 9 расклинивают и разводят. Готовое изделие удаляют из штампа.After the stamping process, the die heating inductor 16 is turned off. In full swing pusher 14 half-matrix 8 and 9 are pushed out of the container 7 and are installed above it. Intensive cooling of the part (for example, water) is carried out. After the metal of the part cools and the product 10 becomes solid, the matrices 8 and 9 are wedged and bred. The finished product is removed from the stamp.

Освобожденные полуматрицы 8 и 9 чистят, смазывают и запрессовывают в контейнер 7. Пуансоны 11 и 13 вводят в штамп, включают индуктор 16 и подогревают штамп до рабочей температуры.The released half-matrixes 8 and 9 are cleaned, lubricated and pressed into the container 7. The punches 11 and 13 are inserted into the stamp, the inductor 16 is turned on and the stamp is heated to operating temperature.

Таким образом способ штамповки, включающий нагрев заготовки до твердожидкого состояния, установку ее в нагретый штамп, деформирование заготовки в штампе, удаление выталкивателем готового изделия, нагрев штампа до температуры заготовки, находящейся в твердожидком состоянии, а после штамповки осуществляют принудительное интенсивное охлаждение готового изделия до температуры, при которой материал изделия находится в твердом состоянии, позволяет расширить технологические возможности за счет:Thus, the stamping method, including heating the workpiece to a solid-liquid state, installing it in a heated stamp, deforming the workpiece in the stamp, removing the finished product with a pusher, heating the stamp to the temperature of the workpiece in a solid-liquid state, and after the stamping, forced intensive cooling of the finished product to a temperature in which the material of the product is in a solid state, allows you to expand technological capabilities due to:

- увеличения ассортимента изготавливаемых изделий,- increase the range of manufactured products,

- увеличения ассортимента изготавливаемых металлов,- increase the range of manufactured metals,

- возможности изменения температурных режимов,- the possibility of changing temperature conditions,

- возможности изменения формы и габаритов изделия.- the possibility of changing the shape and dimensions of the product.

Claims

A method of stamping blanks with a globular structure, including heating the blank to a solid-liquid state, installing it in a heated stamp, deformation in the stamp and removing the finished product, characterized in that the stamp is used in the form of a container with two half-matrixes, a punch and an ejector, placed in it, the stamp is heated until the workpiece is in a solid-liquid state, after deformation of the workpiece, the half-matrix with the part is pushed out of the container and forced intensive cooling of the part is performed to a temperature at which its material is in a solid state, after which the half-matrix is diluted to remove the finished product.