RU2697306C1 - Matrix for pressing materials with low process plasticity - Google Patents

Matrix for pressing materials with low process plasticity Download PDF

Info

Publication number
RU2697306C1
RU2697306C1 RU2018145599A RU2018145599A RU2697306C1 RU 2697306 C1 RU2697306 C1 RU 2697306C1 RU 2018145599 A RU2018145599 A RU 2018145599A RU 2018145599 A RU2018145599 A RU 2018145599A RU 2697306 C1 RU2697306 C1 RU 2697306C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
section
crimp
pressing
sections
Prior art date
Application number
RU2018145599A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Мироненко
Валерий Валерьевич Васенев
Евгения Андреевна Шорстова
Original Assignee
Акционерное общество "Композит" (АО "Композит")
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 Акционерное общество "Композит" (АО "Композит") filed Critical Акционерное общество "Композит" (АО "Композит")
Priority to RU2018145599A priority Critical patent/RU2697306C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697306C1 publication Critical patent/RU2697306C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C25/00Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02Dies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02Dies or mountings therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming, namely, to design of matrices for pressing hard-to-deform materials with low process plasticity, particularly aluminum alloys. Matrix has three-dimensional bent working surface, which includes concave inlet section, conjugated with convex crimping section, smoothly changing into gaging belt, wherein the profile of the input and compression sections of the matrix are in form of surfaces of the second order, formed by rotation around the axis of the matrix of the curve, which consists of sections of a circle, an ellipse, a parabola, a hyperbola or a second-order polynomial.
EFFECT: higher quality of surface of press items out of plastic ones under conditions of thermodynamic cycle of pressing of aluminum alloys, including eutectic and hypereutectic silumin, as well as improvement of manufacturability of their pressing.
5 cl, 4 ex, 6 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно, к инструменту для прессования металлических материалов.The invention relates to the processing of metals by pressure, namely, to a tool for pressing metal materials.

Цель изобретения - повышение качества поверхности пресс-изделий из материалов с малой технологической пластичностью, в частности, недостаточно пластичных в условиях термодинамического цикла прессования алюминиевых сплавов, в том числе, эвтектических и заэвтектических силуминов, а также повышение технологичности прессования таких материалов.The purpose of the invention is to improve the surface quality of press products made of materials with low technological ductility, in particular, insufficiently ductile under the conditions of the thermodynamic cycle of pressing aluminum alloys, including eutectic and hypereutectic silumins, as well as improving the manufacturability of pressing such materials.

Качество поверхности пресс-изделий - наиболее актуальный вопрос при их производстве, зависящий от равномерности распределения деформации по объему заготовки, механических свойств прессуемого материала, его реологических характеристик в условиях горячей деформации, скорости деформирования, контактного трения на границе раздела «прессуемый материал - матрица» и других факторов. Одним из определяющих качество и точность размеров пресс-изделий факторов является геометрия канала матрицы - форма ее рабочей поверхности, формирующей пресс-изделие. Конструкция матрицы должна обеспечить качество пресс-изделий и технологичность процесса прессования.The surface quality of the press products is the most pressing issue in their production, depending on the uniform distribution of deformation over the volume of the workpiece, the mechanical properties of the pressed material, its rheological characteristics under conditions of hot deformation, the rate of deformation, contact friction at the interface between the pressed material and the matrix, and other factors. One of the factors determining the quality and dimensional accuracy of the press products is the geometry of the matrix channel - the shape of its working surface forming the press product. The design of the matrix should ensure the quality of the press products and the manufacturability of the pressing process.

Многофакторность влияния определяет множество технических решений по конструкции как типовых матриц, так и конструктивных решений для определенных материалов и видов (типов) пресс-изделий. При этом конструктивные особенности является весьма критичными.The multifactorial influence determines the many technical solutions for the design of both standard matrices and structural solutions for certain materials and types (types) of press products. At the same time, design features are very critical.

Известны типовые матрицы для прессования с различной формой рабочей поверхности: плоской, конической, плоско-конической, радиальной, радиально-конической (Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов. Ю.Ф. Шевакин, Л.М. Грабарник, А.А. Нагайцев. М.; Металлургия, 1987. 246 с.).Typical pressing matrices with various shapes of the working surface are known: flat, conical, flat conical, radial, radial conical (Compression of heavy non-ferrous metals and alloys. Yu.F. Shevakin, L.M. Grabarnik, A.A. Nagaitsev. M .; Metallurgy, 1987.246 s.).

Как отмечено выше, типовые решения не решают проблемы качества пресс-изделий из ряда материалов, особенно с малой технологической пластичностью.As noted above, standard solutions do not solve the quality problem of press products from a number of materials, especially with low technological ductility.

Известны многочисленные конструктивные исполнения рабочей поверхности матриц для прессования малопластичных материалов:There are many known designs of the working surface of the matrix for pressing low-plastic materials:

- в виде двойного конуса (авт. свид. СССР №1810158),- in the form of a double cone (ed. certificate. USSR No. 1810158),

- вогнутой по радиусу (патент РФ №2222407),- concave in radius (RF patent No. 2222407),

- с выпуклым профилем обжимного участка, выполненным по функции интеграла вероятности Гаусса (авт. свид. СССР №1391750),- with a convex profile of the crimp section, performed according to the function of the Gaussian probability integral (ed. certificate of the USSR No. 1391750),

- с трехмерной изогнутой конструкцией входной поверхности (ЕР №0430922; GB №1456735; Ю.П. Глебов, В.С. Горохов, М.Ф. Захаров, - «Технология легких сплавов», 1975, №5, с. 23-28) и др.- with a three-dimensional curved design of the input surface (EP No. 0430922; GB No. 1456735; Yu.P. Glebov, V. S. Gorokhov, M. F. Zakharov, - “Technology of light alloys”, 1975, No. 5, p. 23- 28) and others.

Применение этих матриц, решая проблему повышения качества поверхности пресс-изделий для определенного материала и вида (типа) пресс-изделия, не обеспечивает необходимого качества поверхности пресс-изделий на других труднодеформируемых материалах с малой технологической пластичностью.The application of these matrices, solving the problem of improving the surface quality of the press products for a particular material and type (type) of the press product, does not provide the necessary surface quality of the press products on other difficultly deformed materials with low technological ductility.

Наиболее близкой к предлагаемой матрице по технической сущности и достигаемому эффекту, принятой за прототип, является матрица с трехмерной изогнутой рабочей поверхностью, имеющей вогнутый входной участок, сопряженный с выпуклым обжимным участком, плавно переходящим в калибрующий поясок (С.В. Беляев, И.М. Довженко, Р.Е. Сколов и др. Технология прессования. Конспект лекций. Красноярск, СФУ, 2007, 310 с.).The closest to the proposed matrix in terms of technical nature and the achieved effect, adopted as a prototype, is a matrix with a three-dimensional curved working surface, having a concave inlet section, conjugated with a convex crimp section, smoothly turning into a calibrating girdle (S.V. Belyaev, I.M. Dovzhenko, RE Skolov, et al. Press technology. Lecture notes. Krasnoyarsk, SFU, 2007, 310 pp.).

Матрица не обеспечивает необходимого качества поверхности пресс-изделий из некоторых труднодеформируемых материалов с малой технологической пластичностью, в частности, из алюминиевых сплавов, в т.ч. эвтектических и заэвтектических силуминов.The matrix does not provide the required surface quality of the press products from some difficult-to-deform materials with low technological ductility, in particular, from aluminum alloys, including eutectic and hypereutectic silumins.

Предполагаемое изобретение направлено на повышение качества поверхности пресс-изделий из недостаточно пластичных в условиях термодинамического цикла прессования алюминиевых сплавов, в т.ч. эвтектических и заэвтектических силуминов, а также повышение технологичности их прессования.The alleged invention is aimed at improving the quality of the surface of the press products of insufficiently plastic in the conditions of the thermodynamic cycle of pressing aluminum alloys, including eutectic and hypereutectic silumins, as well as improving the manufacturability of their pressing.

Технический результат достигается тем, что в известной матрице с трехмерной изогнутой рабочей поверхностью, имеющей вогнутый входной участок, сопряженный с выпуклым обжимным участком, плавно переходящим в калибрующий поясок, профиль входного и обжимного участков матрицы выполнены в виде поверхностей 2-го порядка, образованных вращением вокруг оси матрицы кривой, состоящей из участков окружности, эллипса, параболы, гиперболы или полинома 2-го порядка, при этом:The technical result is achieved by the fact that in the known matrix with a three-dimensional curved working surface having a concave inlet section, conjugated with a convex crimp section that smoothly passes into the calibrating girdle, the profile of the input and crimp sections of the matrix are made in the form of second-order surfaces formed by rotation around axis of the matrix of the curve, consisting of sections of a circle, ellipse, parabola, hyperbola or polynomial of the second order, while:

- высота вогнутого входного участка составляет 5-20% внешнего диаметра матрицы D,- the height of the concave inlet portion is 5-20% of the outer diameter of the matrix D,

- высота выпуклого обжимного участка составляет 3,5-35% внешнего диаметра матрицы D,- the height of the convex crimp section is 3.5-35% of the outer diameter of the matrix D,

- суммарная высота вогнутого входного и выпуклого обжимного участков составляет 15-55% внешнего диаметра матрицы D,- the total height of the concave inlet and convex crimp sections is 15-55% of the outer diameter of the matrix D,

- диаметр окружности dc в точке сопряжения входного и обжимного участков определяется соотношением dc=d+(0,1÷0,6)×(D-d), где d - диаметр калибрующего пояска (пресс-изделия),- the diameter of the circle d c at the interface between the input and crimp sections is determined by the ratio d c = d + (0,1 ÷ 0,6) × (Dd), where d is the diameter of the calibrating girdle (press product),

- углы наклона касательной в начале входного участка и в точке сопряжения входного и обжимного участков к плоскости поперечного сечения пресс-изделия составляют соответственно от 20° до 75° и от 0,5° до 60°.- the angles of inclination of the tangent at the beginning of the input section and at the interface between the input and crimp sections to the plane of the cross section of the press product are respectively from 20 ° to 75 ° and from 0.5 ° to 60 °.

Технический результат обусловливается особенностями процесса прессования. Исходя из основополагающих теоретических представлений, контактное трение затрудняет перемещение металла у стенок контейнера и матрицы. Кроме контактного трения, существенное влияние на течение металла оказывает профиль канала матрицы. Даже при отсутствии контактного трения (теоретически идеализированное условие) деформация простого сдвига при обжатии в канале матрицы приводит к неравномерности деформации. При выборе конструкции матрицы для прессования материалов с малой технологической пластичностью важно обеспечить два условия: гидростатическое давление в очаге деформации должно быть возможно большим, а неравномерность пластического течения в пресс-изделии возможно меньшей. Первое условие обеспечивает вогнутый входной участок матрицы, второе - выпуклый обжимной участок матрицы. При этом профиль выпуклого обжимного участка мало влияет на давление прессования, но существенно сказывается на качестве поверхности вследствие поворота прессуемого металла при входе в калибрующий поясок. Исходя из теоретических представлений, важно обеспечить оптимальный профиль каждого участка рабочей поверхности матрицы.The technical result is determined by the characteristics of the pressing process. Based on the fundamental theoretical concepts, contact friction makes it difficult to move metal near the walls of the container and matrix. In addition to contact friction, the channel profile of the matrix has a significant effect on the metal flow. Even in the absence of contact friction (theoretically idealized condition), the deformation of a simple shear during compression in the matrix channel leads to uneven deformation. When choosing a matrix design for pressing materials with low technological ductility, it is important to provide two conditions: the hydrostatic pressure in the deformation zone should be as large as possible, and the unevenness of the plastic flow in the press product as small as possible. The first condition provides a concave input portion of the matrix, the second is a convex crimp portion of the matrix. In this case, the profile of the convex crimp section has little effect on the pressing pressure, but significantly affects the surface quality due to the rotation of the pressed metal at the entrance to the calibrating girdle. Based on theoretical concepts, it is important to ensure the optimal profile of each section of the working surface of the matrix.

Определить оптимальный профиль каждого участка рабочей поверхности предлагаемой матрицы 1 позволяет физическое моделирование посредством прессования малопластичного металла 2 с весьма малой скоростью деформации через модельную матрицу 3, имеющую плоскую рабочую поверхность, при наличии перед прессуемой заготовкой передней шайбы из пластичного металла (фиг. 1 и фиг. 2). Пластичный металл передней шайбы в процессе прессования собирается в застойной зоне 4. При малой, далеко за областью практического применения, скорости деформации, скольжение малопластичного прессуемого металла в условиях, близких к равновесным, осуществляется по самоорганизующейся границе застойной зоны и прессуемого металла. На фиг. 1 представлен макрошлиф осевого разреза в зоне матрицы при прессовании прутка 5 ∅25 мм из контейнера ∅100 мм (коэффициент вытяжки 16), на фиг. 2 - макрошлиф осевого разреза при прессовании прутка 6 ∅75 мм из контейнера ∅120 мм (коэффициент вытяжки 2,56). Самоорганизующаяся граница в сечении представляет кривую, которая с достаточным приближением описывается участками окружности, эллипса, гиперболы или параболы, а собственно поверхность, по которой происходит скольжение, является поверхностью 2-го порядка, образованной вращением этой кривой вокруг оси матрицы. При малой вытяжке (прессование прутка ∅70 мм из контейнера ∅100 мм с коэффициентом вытяжки 2) входной участок поверхности может иметь форму, близкую к конической.To determine the optimal profile of each section of the working surface of the proposed matrix 1 allows physical modeling by pressing a non-plastic metal 2 with a very low deformation rate through a model matrix 3 having a flat working surface, in the presence of a front washer of plastic metal in front of the pressed workpiece (Fig. 1 and Fig. 2). During the pressing process, the plastic metal of the front washer is assembled in the stagnant zone 4. At a low, far beyond the practical application, strain rate, sliding of the unplastic pressed metal under conditions close to equilibrium is carried out along the self-organizing boundary of the stagnant zone and the pressed metal. In FIG. 1 shows a macro section of an axial section in the area of the matrix when pressing a bar of 5 ∅25 mm from a container of ∅100 mm (drawing ratio 16), in FIG. 2 - macro section of an axial section when pressing a bar 6 ∅75 mm from a container ∅120 mm (drawing ratio 2.56). The self-organizing boundary in the section is a curve that is described with sufficient approximation by sections of a circle, ellipse, hyperbola or parabola, and the surface itself along which the slip occurs is a second-order surface formed by the rotation of this curve around the axis of the matrix. With a small draw (pressing a bar ∅70 mm from a container ∅100 mm with a draw ratio 2), the inlet surface may have a shape close to conical.

Анализ профиля самоорганизующейся поверхности скольжения свидетельствует о следующем.An analysis of the profile of the self-organizing sliding surface indicates the following.

Высота вогнутого входного участка матрицы в пределах hвx=(0,05-0,2)D, где D внешний диаметр матрицы, как правило, достаточна, чтобы обеспечить необходимое гидростатическое давление в очаге деформации и целостность металла при прессовании. Меньшие значения hвx соответствуют большей вытяжке.The height of the concave inlet portion of the matrix is within h x = (0.05-0.2) D, where D is the outer diameter of the matrix, as a rule, sufficient to provide the necessary hydrostatic pressure in the deformation zone and the integrity of the metal during pressing. Smaller hx values correspond to a larger hood.

Высота выпуклого обжимного участка матрицы в пределах ho=(0,035-0,35)D обеспечивает достаточное снижение деформации простого сдвига при обжатии в канале матрицы и равномерность пластического течения в пресс-изделии. При уменьшении технологической пластичности прессуемого металла высота обжимного участка hо должна соответствовать большим значениям. При большей вытяжке высота обжимного участка также должна увеличиваться для снижения неравномерности деформации в канале матрицы.The height of the convex crimp section of the matrix within h o = (0.035-0.35) D provides a sufficient reduction in simple shear deformation during compression in the matrix channel and the uniformity of plastic flow in the press product. With a decrease in the technological plasticity of the pressed metal, the height of the crimp section h о should correspond to large values. With a larger hood, the height of the crimp section should also increase to reduce the uneven deformation in the channel of the matrix.

Суммарная высота вогнутого входного и выпуклого обжимного участков в пределах hвx+ho=(0,15-0,55)D достаточна для обеспечения двух предыдущих условий и ограничивает общую высоту матрицы.The total height of the concave inlet and convex crimp sections within h in x + h o = (0.15-0.55) D is sufficient to provide the two previous conditions and limits the total height of the matrix.

Диаметр окружности в точке сопряжения входного и обжимного участков в соотношении dc=d+(0,1÷0,6)×(D-d), где d - диаметр калибрующего пояска, определяется оптимальным соотношением высоты входного и обжимного участков матрицы.The diameter of the circle at the junction of the input and crimp sections in the ratio d c = d + (0.1 ÷ 0.6) × (Dd), where d is the diameter of the calibrating girdle, is determined by the optimal ratio of the height of the input and crimp sections of the matrix.

Угол наклона касательной в начале входного участка от 20° до 75° выбран в пределах реально применяемых углов. В верхней части матрицы, как правило, выполняется притупление до 2-х мм, предотвращающее повреждение острой кромки при прессовании.The angle of inclination of the tangent at the beginning of the input section from 20 ° to 75 ° is selected within the range of actually applied angles. In the upper part of the matrix, as a rule, blunting up to 2 mm is performed, which prevents damage to the sharp edge during pressing.

Угол наклона касательной в точке сопряжения входного и обжимного участков к плоскости поперечного сечения пресс-изделия в пределах от 0,5° до 60° определяются оптимальной формой сопряжения входного и обжимного участков рабочей поверхности матрицы.The angle of inclination of the tangent at the junction of the input and crimp sections to the plane of the cross section of the press in the range from 0.5 ° to 60 ° is determined by the optimal form of conjugation of the input and crimp sections of the working surface of the matrix.

Примеры конкретного выполненияCase Studies

Пример 1. Прессование прутка d25 мм из трудно деформируемого порошкового алюминиевого сплава САС-1-50 из контейнера D100 мм с коэффициент вытяжки 16.Example 1. Pressing a bar d25 mm from hard to deform powder aluminum alloy САС-1-50 from a container D100 mm with a draw ratio of 16.

Трехмерная изогнутая рабочая поверхность матрицы сформирована по реальной самоорганизующейся границе застойной зоны при прессовании сплава САС-1-50 с малой скоростью через плоскую матрицу при наличии перед прессуемой заготовкой передней шайбы из пластичного металла (фиг. 1).The three-dimensional curved working surface of the matrix is formed along the real self-organizing boundary of the stagnant zone when pressing the SAS-1-50 alloy at low speed through a flat matrix in the presence of a front washer made of plastic metal in front of the pressed workpiece (Fig. 1).

Входной участок матрицы хорошо описывается вращением вокруг оси матрицы участка параболы y1=x1 2/2р, фокус и вершина которой лежат на оси матрицы, где р - параметр параболы, равный 76,4 мм. Высота входного участка 13,8 мм (13,8% D).The input section of the matrix is well described by the rotation around the matrix axis of the section of the parabola y 1 = x 1 2 / 2p, the focus and vertex of which lie on the axis of the matrix, where p is the parabola parameter equal to 76.4 mm. The height of the inlet section is 13.8 mm (13.8% D).

Обжимной участок матрицы образован вращением вокруг оси матрицы участка эллипса у2 2=b2-b2/a22 2. Большая полуось эллипса a=4,99 мм, малая b=4,34 мм. Фокусы эллипса лежат на прямой, перпендикулярной оси матрицы, проходящей через начало калибрующего пояска. Левая вершина эллипса находится на его большой оси в начале калибрующего пояска, а ось у2 эллипса отстоит от калибрующего пояска на расстоянии a=4,99 мм. Высота обжимного участка 4,33 мм (4,33% D).The crimped portion of the matrix is formed by rotation around the axis of the matrix of the portion of the ellipse y 2 2 = b 2 -b 2 / a 2 * x 2 2 . The semimajor axis of the ellipse a = 4.99 mm, the minor b = 4.34 mm. The focuses of the ellipse lie on a straight line perpendicular to the axis of the matrix passing through the beginning of the calibrating girdle. The left vertex of the ellipse is located on its major axis at the beginning of the calibrating belt, and the axis of 2 ellipses is separated from the calibrating belt at a distance of a = 4.99 mm. The height of the crimp section is 4.33 mm (4.33% D).

Суммарная высота вогнутого входного и выпуклого обжимного участков матрицы 18,13 мм (18% D).The total height of the concave inlet and convex crimp sections of the matrix is 18.13 mm (18% D).

Точка сопряжения входного и обжимного участков определена из равенства производных параболы и эллипса и имеет координаты х2 = -1,21, y2=4,33 мм. Диаметр окружности в точке сопряжения входного и обжимного участков dc=32,5 мм. Угол наклона касательной к обеим кривым к плоскости поперечного сечения матрицы в точке сопряжения составляет 12°, а угол наклона касательной к параболе в точке В - 33°.The conjugation point of the input and crimp sections is determined from the equality of the derivatives of the parabola and the ellipse and has the coordinates x 2 = -1.21, y 2 = 4.33 mm. The diameter of the circle at the interface between the input and crimp sections d c = 32.5 mm The angle of inclination of the tangent to both curves to the plane of the cross section of the matrix at the conjugation point is 12 °, and the angle of inclination of the tangent to the parabola at point B is 33 °.

В общей системе координат X-Y, привязанной к базам матрицы:In the general X-Y coordinate system, tied to the matrix bases:

Х=х1; Y=y1-y1B; у1B=15,69;X = x 1 ; Y = y 1 -y 1B ; 1B = 15.69;

X=x2-(d/2+a); Y=у2-(у+y1B-y1C); y2C+y1B-y1C=4,33+13,8=18,13;X = x 2 - (d / 2 + a); Y = y 2 - (y 2C + y 1B -y 1C ); y 2C + y 1B -y 1C = 4.33 + 13.8 = 18.13;

Рабочая поверхность 2-го порядка матрицы образована вращением участков параболы и эллипса и описывается в общей системе координат уравнениями параболы Y=X2/152,8-15,69 в пределах от точки В (48,98, 0) до точки С (16,28, -13,8) и далее эллипса

Figure 00000001
в пределах от точки С (16,28, -13,8) до точки А (12,5, -18,13).The second-order working surface of the matrix is formed by the rotation of the parabola and ellipse sections and is described in the general coordinate system by the parabola equations Y = X 2 / 152.8-15.69 in the range from point B (48.98, 0) to point C (16 , 28, -13.8) and then the ellipse
Figure 00000001
ranging from point C (16.28, -13.8) to point A (12.5, -18.13).

Качество поверхности прутка высокое.The surface quality of the bar is high.

Пример 2. Прессование прутка d75 мм из сплава САС-1-50 из контейнера D120 мм с коэффициентом вытяжки 2,56.Example 2. Pressing a d75 mm bar from an alloy CAC-1-50 from a container D120 mm with a draw ratio of 2.56.

При формировании рабочей поверхности матрицы учтена реальная самоорганизующейся граница застойной зоны при прессовании сплава САС-1-50 с малой скоростью через плоскую матрицу при наличии перед прессуемой заготовкой передней шайбы из пластичного металла. Рабочая поверхность скорректирована из-за искажений реальной самоорганизующейся границы (фиг. 2).When forming the working surface of the matrix, the real self-organizing boundary of the stagnant zone was taken into account when pressing the SAS-1-50 alloy at a low speed through a flat matrix in the presence of a front washer made of plastic metal in front of the pressed workpiece. The working surface is adjusted due to distortions of the real self-organizing boundary (Fig. 2).

Входной участок матрицы описывается вращением вокруг оси матрицы участка гиперболы у1 2/b21 2/a2=1. Уравнение гиперболы рассчитано с помощью программы MathLab по реальным точкам на входном участке самоорганизующейся границе застойной зоны и прессуемого металла. Расстояние между мнимыми (2a) и действительными (2b) вершинами гиперболы при этом равны соответственно 20,2 и 34 мм. Высота входного участка 10,7 мм (9% D).The input portion of the matrix is described by rotation around the matrix axis of the hyperbola portion of 1 2 / b 2 -x 1 2 / a 2 = 1. The hyperbole equation is calculated using the MathLab program using real points at the input section of the self-organizing boundary of the stagnant zone and the pressed metal. The distance between the imaginary (2a) and real (2b) vertices of the hyperbola is equal to 20.2 and 34 mm, respectively. The height of the inlet section is 10.7 mm (9% D).

Обжимной участок матрицы образован вращением вокруг оси матрицы окружности y2 2=R22 2. Центр окружности лежит на прямой, перпендикулярной оси матрицы, проходящей через начало калибрующего пояска. Радиус окружности R=8 мм. Высота обжимного участка 7,3 мм (6% D).The crimp section of the matrix is formed by rotation around the axis of the matrix of a circle y 2 2 = R 2 -x 2 2 . The center of the circle lies on a straight line perpendicular to the axis of the matrix passing through the beginning of the calibrating girdle. The radius of the circle is R = 8 mm. The height of the crimp section is 7.3 mm (6% D).

Суммарная высота вогнутого входного и выпуклого обжимного участков матрицы 18 мм (15% D).The total height of the concave inlet and convex crimp sections of the matrix is 18 mm (15% D).

Угол наклона касательной к гиперболе и окружности к плоскости поперечного сечения матрицы в точке сопряжения составляет 15°, угол наклона касательной в начале входного участка β - 62° а диаметр окружности в точке сопряжения dc=d+0,2×(D-d)=84 мм.The angle of inclination of the tangent to the hyperbole and the circle to the plane of the cross section of the matrix at the conjugation point is 15 °, the angle of inclination of the tangent at the beginning of the input section β is 62 °, and the diameter of the circle at the conjugation point is d c = d + 0.2 × (Dd) = 84 mm

Рабочая поверхность матрицы представляет поверхность 2-го порядка, образованную вращением участков гиперболы и окружности, и описывается в общей системе координат уравнениями гиперболы

Figure 00000002
в пределах от точки В (59.5, 0) до точки С (42; -10,7) и далее окружности
Figure 00000003
в пределах от точки С (42; -13,6) до точки А (37.5; -18).The working surface of the matrix is a second-order surface formed by the rotation of sections of the hyperbola and the circle, and is described in the general coordinate system by the equations of the hyperbola
Figure 00000002
ranging from point B (59.5, 0) to point C (42; -10.7) and then the circle
Figure 00000003
ranging from point C (42; -13.6) to point A (37.5; -18).

Качество поверхности прутка высокое.The surface quality of the bar is high.

Пример 3. Прессование прутка d18 мм из сплава САС-1-50 из контейнера D75 мм с коэффициентом вытяжки ≈17,4.Example 3. Pressing a bar d18 mm from the alloy САС-1-50 from a container D75 mm with a drawing coefficient ≈17.4.

Трехмерная изогнутая рабочая поверхность матрицы сформирована согласно формуле изобретениях (фиг. 3).Three-dimensional curved working surface of the matrix is formed according to the claims (Fig. 3).

Начальные условия для построения рабочей поверхности матрицы:Initial conditions for constructing the working surface of the matrix:

- входной участок матрицы сформирован вращением вокруг оси матрицы участка эллипса 1 x1 2/a2+y1 2/b2=l, большая ось которого перпендикулярна оси матрицы и проходит выше верхней плоскости матрицы на 10,6 мм, малая - параллельна оси матрицы, параметры а и b эллипса и смещение малой оси относительно оси матрицы с выбраны соответственно 38,4, 23.2 и 2,8 мм, исходя из условий обеспечения необходимой глубины входного участка и угла наклона касательной к плоскости поперечного сечения матрицы, точка пересечения эллипса 1 с верхней плоскостью матрицы (точка В) имеет координату Х=34,5 (D/2-1) мм, а уравнение эллипса 1, приведенное к базе матрицы, имеет вид- the input portion of the matrix is formed by rotation around the matrix axis of the ellipse section 1 x 1 2 / a 2 + y 1 2 / b 2 = l, the major axis of which is perpendicular to the axis of the matrix and extends 10.6 mm above the upper plane of the matrix, the small axis is parallel to the axis matrices, parameters a and b of the ellipse and the offset of the minor axis relative to the axis of the matrix c are selected, respectively, 38.4, 23.2 and 2.8 mm, based on the conditions for ensuring the required depth of the input section and the angle of inclination of the tangent to the plane of the cross section of the matrix, the intersection point of the ellipse 1 with the upper plane of the matrix (point B) s an X coordinate = 34,5 (D / 2-1) mm, and the equation of the ellipse 1, converted to the base matrix has the form

Figure 00000004
Figure 00000004

- обжимной участок матрицы сформирован вращением вокруг оси матрицы участка эллипса 2 х2 222 2/b2=1, малая ось которого перпендикулярна оси матрицы, большая - параллельна оси матрицы, вершина малой оси эллипса 2 совпадает с началом калибрующего пояска (точка А) с координатой Х=9 мм, параметры а и b эллипса соответственно 11 и 18,95 мм выбраны, исходя из условий обеспечения необходимой глубины входного участка, а уравнение эллипса 1, приведенное к базе матрицы, имеет вид- the crimped portion of the matrix is formed by rotation around the matrix axis of the portion of the ellipse 2 x 2 2 / a 2 + y 2 2 / b 2 = 1, the small axis of which is perpendicular to the axis of the matrix, the large axis is parallel to the axis of the matrix, the vertex of the minor axis of ellipse 2 coincides with the beginning of the gauge the belt (point A) with the coordinate X = 9 mm, the parameters a and b of the ellipse are 11 and 18.95 mm, respectively, based on the conditions for ensuring the necessary depth of the input section, and the equation of ellipse 1 reduced to the matrix base has the form

Figure 00000005
Figure 00000005

Рабочая поверхность 2-го порядка матрицы, образованная вращением участков эллипса 1 и эллипса 2, построена с помощью стандартной программы Autodesk, при этом координаты точки сопряжения эллипсов в общей системе координат ХС=18,3, YС = -10,6 мм, а угол ас наклона общей касательной к эллипсам 1 и 2 составляет 13°. Суммарная высота вогнутого входного и выпуклого обжимного участков матрицы 29,3 мм (39% D).The second-order working surface of the matrix, formed by the rotation of the sections of the ellipse 1 and ellipse 2, was constructed using the standard Autodesk program, and the coordinates of the ellipse mating point in the general coordinate system X C = 18.3, Y C = -10.6 mm, and the angle of inclination of the common tangent to the ellipses 1 and 2 is 13 °. The total height of the concave inlet and convex crimp sections of the matrix is 29.3 mm (39% D).

Качество поверхности прутка высокое.The surface quality of the bar is high.

Пример 4. Прессование прутка 7 d70 мм из сплава САС-1-50 из контейнера D100 мм с коэффициентом вытяжки ≈2.Example 4. Pressing a bar 7 d70 mm from the alloy САС-1-50 from a container D100 mm with a drawing coefficient ≈2.

Трехмерная изогнутая рабочая поверхность матрицы близка к реальной самоорганизующейся границе застойной зоны при прессовании сплава САС-1-50 с малой скоростью через плоскую матрицу при наличии перед прессуемой заготовкой передней шайбы из пластичного металла (фиг.4).The three-dimensional curved working surface of the matrix is close to the real self-organizing boundary of the stagnant zone when pressing the SAS-1-50 alloy at a low speed through a flat matrix in the presence of a front washer made of plastic metal in front of the pressed workpiece (Fig. 4).

Входной участок матрицы с достаточным приближением описывается вращением вокруг оси матрицы отрезка прямой Y=kX+b, проходящей через точку В, имеющей абсциссу Х=49 мм в случае притупления 1 мм, и угол наклона к плоскости поперечного сечения матрицы 40°.With sufficient approximation, the input section of the matrix is described by the rotation around the matrix axis of a straight line segment Y = kX + b passing through point B, having an abscissa X = 49 mm in the case of blunting 1 mm, and an angle of inclination of 40 ° to the plane of the matrix cross section.

Обжимной участок матрицы, как и в примере 2, образован вращением вокруг оси матрицы участка окружности у2 2=R22 2 радиусом 6 мм, с центром на прямой, перпендикулярной оси матрицы, проходящей через начало калибрующего пояска (точка А с координатой XA=35 мм).The crimp section of the matrix, as in example 2, is formed by rotating around the matrix axis a section of the circle y 2 2 = R 2 -x 2 2 with a radius of 6 mm, centered on a straight line perpendicular to the axis of the matrix passing through the beginning of the calibrating girdle (point A with coordinate X A = 35 mm).

Простой расчет позволяет определить высоту обжимного участка 4,6 мм (4,6% D), входного участка 9,95 мм (≈0,1 D) и координаты точки сопряжения входного и обжимного участков: ХС=37,14, YC = -9,95 мм. Суммарная высота входного и обжимного участков составит 14,55 мм (≈15% D).A simple calculation allows you to determine the height of the crimp section of 4.6 mm (4.6% D), the input section of 9.95 mm (≈0.1 D) and the coordinates of the interface point of the input and crimp sections: X C = 37.14, Y C = -9.95 mm. The total height of the inlet and crimp sections will be 14.55 mm (≈15% D).

Рабочая поверхность матрицы 2-го порядка описывается в общей системе координат уравнениями прямой Y=0,84X-41,1 в пределах от точки В (49; 0) до точки С (37,14, -9,95) и далее окружности

Figure 00000006
в пределах от точки С (37,14, -9,95) до точки А (35, -14,55).The working surface of the second-order matrix is described in the general coordinate system by the equations of the straight line Y = 0.84X-41.1, ranging from point B (49; 0) to point C (37.14, -9.95) and then circles
Figure 00000006
ranging from point C (37.14, -9.95) to point A (35, -14.55).

Качество поверхности прутка удовлетворительное.The surface quality of the bar is satisfactory.

При несоблюдении соотношений на поверхности прутков наблюдались надрывы (фиг. 5) или волнистость (фиг. 6).If the ratios are not observed, tears were observed on the surface of the rods (Fig. 5) or undulation (Fig. 6).

Таким образом, техническим результатом предложенного является повышение качества поверхности пресс-изделий из недостаточно пластичных в условиях термодинамического цикла прессования алюминиевых сплавов, в т.ч. эвтектических и заэвтектических силуминов, а также повышение технологичности прессования за счет снижения отходов.Thus, the technical result of the proposed is to improve the surface quality of the press products of insufficiently plastic under the conditions of the thermodynamic cycle of pressing aluminum alloys, including eutectic and hypereutectic silumins, as well as increasing the manufacturability of pressing by reducing waste.

Claims (5)

1. Матрица для прессования с трехмерной изогнутой рабочей поверхностью, включающей входной участок, сопряженный с выпуклым обжимным участком, плавно переходящим в калибрующий поясок, отличающаяся тем, что профиль обжимного участка матрицы выполнен в виде поверхности 2-го порядка, образованных вращением вокруг оси матрицы кривой, состоящей из участков окружности, эллипса, параболы, гиперболы или полинома 2-го порядка, высота вогнутого входного участка составляет 5-20% внешнего диаметра матрицы D, высота выпуклого обжимного участка составляет 3,5-35% внешнего диаметра матрицы D, суммарная высота входного и обжимного участков составляет 15-55% внешнего диаметра матрицы D, диаметр окружности в точке сопряжения входного и обжимного участков dc определяется соотношением dc=d+(0,l+0,6)×(D-d), где d - диаметр калибрующего пояска.1. The pressing matrix with a three-dimensional curved working surface, including the input section, conjugated with a convex crimp section, smoothly passing into the calibrating girdle, characterized in that the profile of the crimp section of the matrix is made in the form of a second-order surface formed by rotation around the axis of the matrix of the curve consisting of sections of a circle, ellipse, parabola, hyperbola or polynomial of the 2nd order, the height of the concave input section is 5-20% of the outer diameter of the matrix D, the height of the convex crimp section is t 3.5-35% of the outer diameter of the matrix D, the total height of the inlet and crimp sections is 15-55% of the outer diameter of the matrix D, the circle diameter at the interface between the inlet and crimp sections d c is determined by the ratio d c = d + (0, l + 0.6) × (Dd), where d is the diameter of the calibrating girdle. 2. Матрица по п. 1, отличающаяся тем, что профиль входного участка матрицы выполнен в виде поверхности 2-го порядка, образованных вращением вокруг оси матрицы кривой, состоящей из участков окружности, эллипса, параболы, гиперболы или полинома 2-го порядка.2. The matrix according to claim 1, characterized in that the profile of the input section of the matrix is made in the form of a second-order surface formed by rotation around a matrix axis of a curve consisting of sections of a circle, ellipse, parabola, hyperbola or second-order polynomial. 3. Матрица по п. 2, отличающаяся тем, что углы наклона касательной к кривым, образующую рабочую поверхность, в начале входного участка и в точке сопряжения входного и обжимного участков к плоскости поперечного сечения пресс-изделия составляют соответственно от 20° до 75° и от 0,5 до 60°.3. The matrix according to claim 2, characterized in that the angles of inclination of the tangent to the curves forming the working surface at the beginning of the inlet portion and at the interface between the inlet and crimp sections to the plane of the cross section of the press product are respectively from 20 ° to 75 ° and from 0.5 to 60 °. 4. Матрица по п. 1, отличающаяся тем, что профиль входного участка матрицы представляет собой поверхность усеченного конуса.4. The matrix according to claim 1, characterized in that the profile of the input section of the matrix is the surface of a truncated cone. 5. Матрица по п. 4, отличающаяся тем, что угол наклона образующей конуса равен углу наклона касательной к кривой, образующей рабочую поверхность обжимного участка к плоскости поперечного сечения пресс-изделия в точке сопряжения с входным участком и составляет от 20° до 60°.5. The matrix according to claim 4, characterized in that the angle of inclination of the generatrix of the cone is equal to the angle of inclination of the tangent to the curve forming the working surface of the crimp section to the plane of the cross section of the press product at the interface with the input section and ranges from 20 ° to 60 °.
RU2018145599A 2018-12-20 2018-12-20 Matrix for pressing materials with low process plasticity RU2697306C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145599A RU2697306C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Matrix for pressing materials with low process plasticity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018145599A RU2697306C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Matrix for pressing materials with low process plasticity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697306C1 true RU2697306C1 (en) 2019-08-13

Family

ID=67640397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018145599A RU2697306C1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Matrix for pressing materials with low process plasticity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697306C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748370C1 (en) * 2020-11-20 2021-05-24 Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий" Die for extraction of fuel injector nozzle bodies

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU300234A1 (en) * Я. М. Охрименко, В. А. Тюрин , Н. В. Александрии Московский институт стали , сплавов BCHBLIOTEGKA
SU854490A1 (en) * 1979-11-23 1981-08-15 Ленинградский Ордена Ленина Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.Академика В.Н.Образцова Министерство Путей Сообщения Ссср Female die for pressing metals
RU2222407C2 (en) * 2002-03-13 2004-01-27 Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль" Reducing die
RU2562594C2 (en) * 2012-08-30 2015-09-10 Закрытое акционерное общество "Научно-информационный центр "ГРАНТ" Pressing of bars from dispersion-hardened aluminium alloys and female die for pressing of bars from dispersion-hardened aluminium alloys
CN204974788U (en) * 2015-09-23 2016-01-20 江阴市和润精密钢管有限公司 Seamless steel pipe extrusion centre form
CN204974789U (en) * 2015-09-23 2016-01-20 江阴市和润精密钢管有限公司 A centre form for seamless steel pipe extrusion

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU300234A1 (en) * Я. М. Охрименко, В. А. Тюрин , Н. В. Александрии Московский институт стали , сплавов BCHBLIOTEGKA
SU854490A1 (en) * 1979-11-23 1981-08-15 Ленинградский Ордена Ленина Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.Академика В.Н.Образцова Министерство Путей Сообщения Ссср Female die for pressing metals
RU2222407C2 (en) * 2002-03-13 2004-01-27 Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль" Reducing die
RU2562594C2 (en) * 2012-08-30 2015-09-10 Закрытое акционерное общество "Научно-информационный центр "ГРАНТ" Pressing of bars from dispersion-hardened aluminium alloys and female die for pressing of bars from dispersion-hardened aluminium alloys
CN204974788U (en) * 2015-09-23 2016-01-20 江阴市和润精密钢管有限公司 Seamless steel pipe extrusion centre form
CN204974789U (en) * 2015-09-23 2016-01-20 江阴市和润精密钢管有限公司 A centre form for seamless steel pipe extrusion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748370C1 (en) * 2020-11-20 2021-05-24 Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий" Die for extraction of fuel injector nozzle bodies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702888C1 (en) Methods of producing forged articles and other processed articles
RU2697306C1 (en) Matrix for pressing materials with low process plasticity
TWI711498B (en) Formed material manufacturing method and formed material
CN107470353A (en) It is a kind of to produce horizontal Varying-thickness sketch plate, the device and its milling method of horizontal Varying Thickness Plates band
Anishchenko et al. Application of G. Lame’s and J. Gielis’ formulas for description of shells superplastic forming
CN105893681B (en) Profile extrusion die design method
CN107649629A (en) Larger ratio of height to diameter magnesium alloy bar eliminates anisotropic big plastic deformation blank-making method
CN109175179A (en) A kind of high temperature alloy forging process for fuel pulling method
Patil et al. Influence of outer corner radius in equal channel angular pressing
RU2317170C2 (en) Method for making deep cylindrical products of square blanks
CN110961561B (en) Blank design method for improving forge piece structure uniformity
RU2291755C2 (en) Sized forged pieces producing method and tool for performing the same
RU2255823C1 (en) Aluminum alloy rectangular shape pressing out method and die for performing the same
KR102348556B1 (en) Roll Forging Apparatus
RU2538129C1 (en) Method of radial forging
RU2727404C1 (en) Device for drawing cylindrical shells from sheet metals with plane anisotropy of mechanical properties
JPS60191621A (en) Method of press forming metallic plate
JP3499282B2 (en) Molding method of oval tube without opening / closing deformation
RU2326749C1 (en) Method of long-length blanks forging
SU979005A1 (en) Method of producing forming-to-shape tool for pressing
Çavuşoğlu An investigation of punch radius and clearance effects on the sheet metal blanking process
RU2677808C1 (en) Shaped blank of the “dog bone” form from continuously cast slab manufacturing method
RU2690766C1 (en) Method of forming pipes with conical ends
RU2136410C1 (en) Sheet construction material
JP2002153937A (en) Anvil for free forging