RU2475328C1

RU2475328C1 - Способ сферодинамической обработки инструмента для сферодвижной штамповки

Info

Publication number: RU2475328C1
Application number: RU2011132962/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Глебович Бещеков; Дмитрий Александрович Бельцевич
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2011-08-08
Publication date: 2013-02-20

Abstract

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампового инструмента. Заготовку размещают в полости матрицы на сферодинамическом флуктуационном модуле с опорой на толкатель. Производят деформирование заготовки пуансоном и модулем, которые дискретно перемещают по траекториям в форме однонаправленных логарифмических спиралей. При этом обеспечивают запаздывание перемещения модуля. Время запаздывания τ определяют из соотношения τ=(0,5…0,6)Т, где Т - длительность времени вращения пуансона за цикл обработки заготовки. Угол роста логарифмической спирали траектории перемещения пуансона а_n связан с углом роста логарифмической спирали траектории перемещения модуля a_t соотношением: a_n=(0,3…0,4)a_t. В результате обеспечивается возможность регламентированного управления процессом пластического упрочнения поверхности инструмента со сложной геометрией формы. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампового инструмента.

Известен способ повышения стойкости штамповой оснастки для сферодвижных прессователей, заключающийся в упрочняющей термической обработке материала гравюры формообразующих областей инструмента (см. Кутяйкин В.Г. и др. «Технологические расчеты и формообразующий инструмент сферодвижной штамповки». Кузнечно-штамповое производство. 1989, №10, С.2-5).

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он характеризуется следующими недоработками:

- механизм упрочнения металла гравюры инструмента нерегламентирован из-за неоднородности химического состава слитка при затвердевании из сплава;

- высока вероятность сохранения в готовом инструменте опасных остаточных термических растягивающих напряжений, являющихся причиной возникновения трещин в процессе работы инструмента.

Известен способ сферодинамической нанорезонансной обработки материалов, заключающийся в размещении цилиндрической заготовки в полости матрицы на сферодинамическом флуктуационном модуле с опорой на толкатель и деформировании ее обкатным пуансоном, при этом обкатному пуансону и толкателю сообщают перемещение по кривым, имеющим форму возрастающей в одном направлении логарифмической спирали (см. пат. РФ №2285574, кл. B21J 5/06, 2005 г.) - наиболее близкий аналог.

- невозможность регламентированного управления процессом пластического упрочнения поверхностей инструмента со сложной геометрией формы.

Техническим результатом изобретения является повышение качества инструмента путем формирования в металле инструмента спиралеобразных полей сжимающих напряжений, аккумулированных в винтообразных массивах матричного металла, образованных при прохождении по нему пластических роторов (вихрей), возникающих при реализации эффекта сферодинамики.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что заготовку части инструмента размещают в полости матрицы на сферодинамическом флуктуационном модуле с опорой на толкатель и деформируют ее обкатным пуансоном и модулем, перемещаемым по траектории, имеющим геометрическую форму однонаправленных логарифмических спиралей, при этом перемещение пуансона и толкателя осуществляют дискретно, при этом время запаздывания перемещения толкателя определяется соотношением:

τ=(0,5…0,6)Т,

где: τ - время запаздывания перемещения толкателя, с;

Т - длительность времени вращения пуансона за цикл обработки детали, с.

При этом углы роста логарифмических спиралей определяются соотношением:

а_n=(0,3…0,4)а_T,

где а_n - угол роста логарифмической спирали траектории перемещения пуансона, град;

а_T - угол роста логарифмической спирали траектории перемещения толкателя, град.

Способ сферодинамической обработки инструмента для сферодвижной штамповки поясняется графическими материалами, на которых:

на фиг.1 - принципиальная схема сферодинамической обработки инструмента;

на фото - микроструктура элемента матрицы (ст. 5ХНМ) сферодвижного пресса после сферодинамической обработки.

На схеме позициями обозначены следующие элементы:

1 - обкатной пуансон;

2 - матрица;

3 - сферодинамический флуктуационный модуль;

4 - резонатор;

5 - толкатель;

6 - заготовка.

Обкатной пуансон 1 перемещается по поверхности матрицы 2, в полости гравюры которой свободно установлен полый сферодинамический флуктуационный модуль 3 с размещенным в полости резонатором 4, модуль 3 установлен на толкателе 5, являясь опорой для заготовки 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку 6 устанавливают в полости матрицы 2 на опору - сферодинамический модуль 3 с полостью, в которой размещен резонатор 4. Модуль 3 размещен на толкателе 5. Затем к заготовке 6 подводят обкатной пуансон 1, фиксируя заготовку 6 в полости матрицы 2, и производят регламентированную торцевую осадку заготовки 6. Затем ее деформируют пуансоном 1, совершающим сложное движение: круговое обкатывающее по кривой, имеющей форму логарифмической спирали, с одновременным циклическим осевым качанием. Сферодинамический модуль 3 при этом с определенным запаздыванием начинает реактивно повторять сложное движение пуансона 1, обкатываясь в том же направлении и совершая вынужденные колебания с частотой, определяемой демпфирующими (рассеивание) свойствами материала заготовки 6.

При деформировании обкатыванием заготовки 6 включают привод вращения толкателя 5, производя его циклическое вращение по кривой, имеющей форму логарифмической спирали, причем возрастание спиралей перемещения пуансона 1 и толкателя 5 производят в одном направлении, что обеспечивает регламентированное аккумулирование энергии пуансона 1 в спиральных массивах материала заготовки 6 и последующее «наматывание» этой энергии на себя сферодинамическим модулем 3 на стадии его деформационного резонанса.

Проведение перемещения толкателя с запаздыванием по отношению к началу перемещения пуансона по времени, меньшем 0,5 длительности времени перемещения пуансона за цикл обработки детали, не обеспечивает необходимого уровня аккумулирования сжимающих напряжений в винтообразных массивах матричного металла при прохождении пластических роторов (вихрей) в условиях реализации эффекта сферодинамики.

Проведение перемещения толкателя с запаздыванием по отношению к началу перемещения пуансона по времени, большем 0,6 длительности времени перемещения пуансона за цикл обработки детали, создает условия возникновения значительного объемного градиента вносимых в условиях реализации эффекта сферодинамики сжимающих напряжений, что повышает вероятность нарушения сплошности обрабатываемого материала при знакопеременных рабочих напряжениях работы пресса.

Проведение перемещений пуансона и толкателя по траекториям, имеющим форму логарифмических спиралей, с углом роста траектории пуансона, меньшим 0,3 от угла роста траектории перемещения толкателя, не позволяет формировать в матричном металле обрабатываемого инструмента винтообразных массивов, аккумулирующих сжимающие напряжения, создаваемые при перемещении и пластических роторов (вихрей) в условиях реализации эффекта сферодинамики.

Проведение перемещений пуансона по траектории с углом роста логарифмической спирали, большим 0,4 от угла роста траектории перемещения толкателя, резко повышает вероятность возникновения брака в виде «сколов» по обрабатываемым поверхностям инструмента.

Однонаправленное спиралевидное перемещение пуансона 1 и толкателя 5 позволяет сферодинамическому модулю 3 принимать на себя «сброс» ранее аккумулированной материалом заготовки 6 энергии активного источника деформирования - пуансона 1 и формировать в матричном материале заготовки 6 винтообразные массивы металла, аккумулирующие сжимающие напряжения, создаваемые пластическими роторами (вихрями) при реализации эффекта сферодинамики.

Сущность заявленного способа будет более понятна из приведенного ниже примера.

Пример: В условиях пресса сферодвижной штамповки мод. PXWT-100 (Р=1,6 мН) обрабатывали элементы штамповой оснастки (5ХНМ), изготовленные механической обработкой, заготовку 6 размещали в матрице 2 пресса, затем ее обкатывали пуансоном 1 три минуты, после чего заготовку 6 со стороны модуля 3 деформируют вращением модуля 3 путем перемещения толкателя 5; при этом перемещения пуансона 1 и модуля 3 производят по траектории логарифмических спиралей различными углами роста. Структура металла элемента штамповой оснастки после сферодвижной обработки представлена на фото 1.

Claims

Способ сферодинамической обработки инструмента для сферодвижной штамповки, включающий размещение заготовки в полости матрицы на сферодинамическом флуктуационном модуле с опорой на толкатель и деформирование ее обкатным пуансоном и упомянутым модулем, которые имеют возможность перемещения по траекториям в форме однонаправленных логарифмических спиралей, отличающийся тем, что перемещение обкатного пуансона и сферодинамического флуктуационного модуля осуществляют дискретно, причем обеспечивают запаздывание перемещения модуля, а время запаздывания определяют из соотношения
τ=(0,5…0,6)Т,
где τ - время запаздывания перемещения сферодинамического флуктуационного модуля, с;
Т - длительность времени вращения обкатного пуансона за цикл обработки заготовки, с,
при этом углы роста логарифмических спиралей перемещения обкатного пуансона и сферодинамического флуктуационного модуля связаны следующим соотношением:
а_n=(0,3…0,4)а_t,
где а_n - угол роста логарифмической спирали траектории перемещения обкатного пуансона, град.;
а_t - угол роста логарифмической спирали траектории перемещения сферодинамического флуктуационного модуля, град.