RU2698080C1 - Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе - Google Patents
Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698080C1 RU2698080C1 RU2018130034A RU2018130034A RU2698080C1 RU 2698080 C1 RU2698080 C1 RU 2698080C1 RU 2018130034 A RU2018130034 A RU 2018130034A RU 2018130034 A RU2018130034 A RU 2018130034A RU 2698080 C1 RU2698080 C1 RU 2698080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical
- punch
- matrix
- workpiece
- titanium alloy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении особо тонкостенных среднегабаритных точных сферических неполного контура деталей, например днищ, из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14. Плоскую закаленную заготовку устанавливают в матрицу с рабочим профилем с геометрией штампуемой детали. Осуществляют прижим фланцевой части заготовки листоприжимом и вытяжку сферической полости неполного контура эластичным цилиндрическим пуансоном по жесткой матрице. При этом защемление фланца вытянутой детали осуществляют клиновым зажимом, а окончательную вытяжку - формовку жестким сферическим пуансоном в той же матрице. После чего в том же штампе осуществляют термофиксацию детали. Обеспечивается равномерное утонение по сферическому профилю детали. 2 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении особо тонкостенных среднегабаритных точных сферических неполного контура деталей, например днищ, из труднодеформируемого титанового сплава ВТ 14.
Характерной особенностью титановых сплавов является пониженная пластичность, следовательно, пониженная штампуемость в холодном состоянии. Для повышения штампуемости, т.е. получения большей степени деформации за одну операцию, для вытяжки титановых сплавов применяется способ вытяжки с нагревом. Для титанового сплава ВТ14 вытяжка с нагревом для достижения наибольшей штампуемости должна производиться в температурном интервале 600-750°С. При этом рабочие части штампа (матрица, прижим) рекомендуется предварительно подогревать, т.к. нагретая заготовка быстро остывает при контакте со штампом. Штампы для вытяжки, как правило, подогреваются электрическими нагревательными спиралями. Для соблюдения оптимального температурного режима штамповки, температуру штампа следует контролировать и регулировать через подведенную термопару автоматическими потенциометрами. Штамповая оснастка должна быть изготовлена из специальных жаропрочных материалов и сплавов. Практически установлено, что нагретые листовые заготовки толщиной 0,8-2,0 мм при переносе и установке их в штамп остывают за 7-10 сек на 150-200°С (1). Следовательно, при штамповке с подогревом тонкостенных деталей, необходимо обеспечить их нагрев непосредственно в зоне штамповки специальными нагревательными устройствами. Очевидно, что способ вытяжки с нагревом для труднодеформируемых титановых сплавов является металлоемким, энергоемким, трудоемким, требует изготовления дополнительных дорогостоящих устройств. Еще одним очень существенным недостатком вытяжки с нагревом является невозможность получения высокой точности профиля вытянутой детали из-за значительной, до 15-20%, разнотолщинности стенки, обусловленной повышенной пластичностью нагретой заготовки.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является способ получения вытяжкой без подогрева полой детали сферической неполного контура формы с относительной глубиной не более 0,1 из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе с минимальным утонением по сферическому профилю не более 5% и высокой точностью профиля с отклонением геометрии в пределах не более 0,05 мм.
Данный технический результат достигается с помощью заявленного способа, включающего установку плоской закаленной заготовки в матрицу с рабочим профилем с геометрией штампуемой детали, прижим фланцевой части заготовки листоприжимом и вытяжку сферической полости неполного контура формы эластичным цилиндрическим пуансоном по жесткой матрице, защемление фланца вытянутой детали с помощью клинового зажима, окончательную вытяжку - формовку жестким сферическим пуансоном в той же матрице и фиксацию пуансона клиновым зажимом с последующей термообработкой детали, находящейся в закрытом комбинированном штампе, используя штамп в качестве приспособления для термофиксации.
При этом эластичный пуансон имеет форму цилиндра с диаметром равным диаметру сферической полости детали
Dцил.пуансона=Dсф.п.дет.
и высотой:
hцил.пуансона=праб.+hприж.+hприп.,
где hраб. - высота рабочей части эластичного пуансона, необходимая для заполнения сферической полости детали находится из равенства объемов цилиндра и сферической полости детали, мм:
hраб.=Vсф.п.дет. × 4/я × Dцил.пуансона2, мм;
Vсф.п.дет.- объем сферической полости детали, мм3;
hприж. - высота листоприжима в штампе, выбирается конструктивно, мм;
hприп.- высота технологического припуска, необходимая для извлечения эластичного цилиндрического пуансона после окончания штамповки, выбирается конструктивно, мм.
Цилиндрическая форма эластичного пуансона позволяет осуществить прижим заготовки эластичным пуансоном к матрице в самом начале формообразования (вытяжки) в зоне, свободной от соприкосновения с пуансоном - зона А, исключая гофрообразование в этой зоне, что неизбежно при штамповке сферическим пуансоном, причем усилие прижима эластичным пуансоном в зоне А намного превышает усилие вытяжки, вследствие чего, вытяжка сферической полости детали диаметром Dсф.п.дет. производится из заготовки, прижатой эластичным пуансоном в зоне А в начале штамповки и имеющей диаметр D1, очень близкий к Dсф.п.дет., значит, формообразование сферической полости происходит за счет утонения зоны заготовки, ограниченной диаметром D1 (фиг. 1).
При конструктивных параметрах вытягиваемой детали, ограничивающих область применения данного способа и оговоренных выше, а именно, относительной глубине сферической полости не более 0,1 и, следовательно, малой степени деформации, утонение стенки вытянутой детали не превысит 5%.
Для обеспечения полного плотного прилегания эластичного цилиндрического пуансона по всему профилю вытягиваемой детали, указанный пуансон имеет по центру выход воздуха через металлическую трубу ∅6×1,4, также эластичный цилиндрический пуансон заключается в замкнутом металлическом корпусе с внутренним диаметром равным Dцил.пуансона=Dсф.п.дет. В нашем штампе таким корпусом является листоприжим.
В результате такой схемы формообразования, получают деталь с очень высокой точностью сферического профиля без следов, возникающих при многопереходной схеме вытяжки; отсутствием утонения в донной части сферы и дефектов гофрообразования в зоне, свободной от соприкосновения с пуансоном, а также надрывов и разрушений детали, которые часто возникают при вытяжке труднодеформируемых металлов и сплавов по другим известным схемам (2).
При разработке заявленного способа были учтены такие особенности титанового сплава ВТ14, как низкая штампуемость и высокая упругая отдача металла, деформируемого в холодном состоянии. Для улучшения штампуемости, в заявленном способе перед формообразованием используется метод закалки заготовки в воду с t=820...880°C, при этом у сплава ВТ14 значительно снижается предел текучести и уменьшается отношение σ0,2/σв, характеризующее диапазон пластической деформации. Чем ниже отношение σ0,2/σв, тем шире этот диапазон и тем лучше штампуемость (1).
Для сохранения всех высоких точностных параметров вытянутой детали, т.е. исключения последствий упругой отдачи металла, в заявленном способе используется метод термофиксации, который осуществляется в том же штампе после переформовки детали, вытянутой эластичным пуансоном, с предварительно защемленным фланцем, жестким сферическим пуансоном в той же матрице и последующей его фиксацией клиновым зажимом. Детали штампа, в связи с их нагревом в процессе термофиксации до t=900...1200°С, следует изготавливать из стали марки 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72 или высокопрочного чугуна ВЧ-45-5 по ГОСТ 7293-85.
Способ поясняют чертежами. На фиг. 1 показана схема формовки эластичным цилиндрическим пуансоном. На фиг. 2 изображена штампуемая деталь для примера.
Способ осуществляют следующим образом.
Исходная плоская заготовка из титанового сплава ВТ14 толщиной S=0,8...2,5 мм.
Диаметром Dзаг.=1,13√Рдет.+2 × Lприп., где
Fдет. - площадь поверхности штампуемой детали, мм2;
Lприп.- длина технологического припуска, мм (фиг. 2).
Заготовка перед формообразованием закалена согласно рекомендации
(1).
Формообразование детали заявленным способом осуществляют на прессе двойного действия в комбинированном штампе для вытяжки и последующей термофиксации детали, состоящем из:
- матрицы с рабочим профилем с геометрией штампуемой детали;
- пуансона эластичного, например, полиуретанового, цилиндрической геометрии;
- пуансона жесткого сферического с рабочим профилем с геометрией штампуемой детали;
- плоского листоприжима.
Заготовку устанавливают в трафарет матрицы, опускают прижимную траверсу с листоприжимом, усилие на прижимную траверсу не подается. Внутри листоприжима монтируют эластичный пуансон. Опускают вытяжную траверсу и осуществляют вытяжку эластичным цилиндрическим пуансоном, при этом равномерно выкладывая материал заготовки по профилю матрицы, начиная с наибольшего диаметра сферического профиля к средине (вершине) сферы. После окончания вытяжки, не поднимая вытяжную траверсу, дают давление на прижимную траверсу. Вытянутая деталь находится в зажатом состоянии между матрицей и листоприжимом по фланцевой области, между матрицей и эластичным цилиндрическим пуансоном по сферическому профилю. При помощи клинового зажима «матрица-листоприжим» фиксируют листоприжим и, следовательно, фланец детали. Вытяжную и прижимную траверсы поднимают, извлекают эластичный цилиндрический пуансон. При этом деталь под действием упругой отдачи металла распружинивается в центральной части, фланец остается в неизменном (зажатом) состоянии. Монтируют жесткий сферический пуансон к вытяжной траверсе. Вытяжную траверсу опускают, переформовывая распружинившуюся деталь вышеуказанным пуансоном обратно в первоначально вытянутую эластичным цилиндрическим пуансоном, в конце хода деталь жестко защемляется по профилю между матрицей и жестким сферическим пуансоном. Не поднимая вытяжную траверсу, фиксируют жесткий сферический пуансон при помощи клинового зажима «матрица-пуансон». После чего штамп с зафиксированной в нем деталью подвергают термообработке в электрической печи по режиму окончательного отжига.
При таком способе формообразования полых деталей сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 для деталей с относительной глубиной не более 0,1, получают высокоточные детали с отклонением от профиля в пределах ±0,05 мм с равномерным утонением по сферическому профилю не более 5%. Заявленный способ успешно внедрен на предприятии.
Пример.
Для нашего конкретного случая, внедренного в производство, из плоской закаленной заготовки из сплава ВТ14 толщиной S=0,8 мм и диаметром Dзаг.=600 мм изготавливают сферическую неполного контура формы деталь с фланцем и относительной глубиной Н/Dсф.п.дет.=45/482,87=0,09 (фиг. 2).
Рассчитываем высоту эластичного цилиндрического пуансона:
hцил.пуансона=hраб.+hприж.+hприп.
hприж. - высота листоприжима в штампе выбрана конструктивно и равна 50 мм.
hприп. - высота технологического припуска выбрана конструктивно и равна 27,65 мм.
hраб.=Vсф.п.дет. × 4/π × Dсф.п.дет.2=4092309,055 × 4/π × 482,872=22,35
мм.
hцил.пуансона=22,35+50+27,65=100 мм.
Для расчета утонения в зоне сферической полости находим величину деформации в этой зоне.
ε=(F1-F2)/F2 × 100%, где
F1 - площадь поверхности сферической полости по средней линии, мм2;
F2 - площадь поверхности заготовки для сферической полости (∅482,87),
мм2.
Fl=2π×R × h=2π × 681,9×44,6=187950,73 мм2,
h=(Н - S/2)=45 - 0,4=44,6 мм.
F2=π × Dсф.п.дет.2/4=π × 482,872/4=183033,298 мм2.
ε=(187950,73-183033,298)/183033,298 × 100=2,6%.
Следовательно, толщина стенки сферической полости с учетом утонения:
Syт.=S - (S × 2,6/100)=0,78 мм, где
S=0,8 мм - исходная толщина заготовки.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить вытяжкой в холодном состоянии в одном комбинированном штампе из листа толщиной 0,8 мм из титанового сплава ВТ14 деталь сферической неполного контура формы с относительной глубиной 0,09 с равномерным утонением по сферическому профилю до толщины 0,78 мм и с отклонением от геометрии профиля в пределах ±0,05 мм.
Источники информации
1. Ю.П. Давыдов. Технология листовой штамповки титановых сплавов. М. Машгиз., 1963, стр. 37-38; 48.
2. В.П. Романовский. Справочник по холодной штамповке. Л. Машиностроение, 1979, стр. 156-157, 208-211.
Claims (1)
- Способ изготовления вытяжкой без подогрева полой сферической детали неполного контура из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе, включающий установку плоской закаленной заготовки в матрицу с рабочим профилем с геометрией штампуемой детали, прижим фланцевой части заготовки листоприжимом и вытяжку сферической полости неполного контура эластичным цилиндрическим пуансоном по жесткой матрице, защемление фланца вытянутой детали с помощью клинового зажима, окончательную вытяжку - формовку жестким сферическим пуансоном в той же матрице и фиксацию пуансона клиновым зажимом с последующей термообработкой детали, находящейся в закрытом комбинированном штампе, используемом в качестве приспособления для термофиксации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130034A RU2698080C1 (ru) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130034A RU2698080C1 (ru) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698080C1 true RU2698080C1 (ru) | 2019-08-21 |
Family
ID=67733878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130034A RU2698080C1 (ru) | 2018-08-17 | 2018-08-17 | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698080C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1057464A (en) * | 1964-08-18 | 1967-02-01 | Ekco Containers | Wrinkle-free metal shells and the production thereof from flat metal foil |
RU2202427C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления |
-
2018
- 2018-08-17 RU RU2018130034A patent/RU2698080C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1057464A (en) * | 1964-08-18 | 1967-02-01 | Ekco Containers | Wrinkle-free metal shells and the production thereof from flat metal foil |
RU2202427C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2003-04-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" | Способ вытяжки полых листовых деталей и штамп для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5695381B2 (ja) | プレス成形品の製造方法 | |
US20160052037A1 (en) | Method for producing highly dimensionally accurate half-shells and apparatus for producing a half-shell | |
CN103206444B (zh) | U型螺栓的预成型设备 | |
KR101820808B1 (ko) | 차량 스틸 휠 디스크 성형용 핫스탬핑 금형장치와, 이를 이용한 휠 디스크 제조방법 | |
KR101142175B1 (ko) | 정수압 성형 및 점진적 성형 공정을 이용한 난성형 금속 합금 판재의 성형 방법 | |
CN108097792B (zh) | 一种汽车底盘零部件的加工工艺 | |
JP2007210027A (ja) | バルジ成形方法及び中空成形体 | |
KR101773803B1 (ko) | 멀티 성형 방법 | |
CN104525676A (zh) | 硼钢钢管的气胀热成形分段强化工艺 | |
CN109570312A (zh) | 一种超高强钢汽车零件热成型工艺 | |
JP2017164774A (ja) | プレス成形品の製造方法及びその製造装置 | |
RU2698080C1 (ru) | Способ изготовления вытяжкой полой детали сферической неполного контура формы из труднодеформируемого титанового сплава ВТ14 в одном комбинированном штампе | |
Maeno et al. | Hot stamping of titanium alloy sheets into U shape with concave bottom and joggle using resistance heating | |
CN106077276A (zh) | 具有多个强度的冲压件的成形方法及热冲压成形装置 | |
CN104043697B (zh) | U型螺栓弯制设备 | |
US20190151922A1 (en) | Method for forming a sheet blank as a workpiece in a forming tool | |
CN203081971U (zh) | 一种u型螺栓 | |
JP5185558B2 (ja) | プレス成形用ブランクおよびプレス成形方法 | |
EP2987568B1 (en) | Hot press forming device for coated steel and hot press forming method using same | |
CN109530519B (zh) | 一种用于深拉伸零件生产的模具和方法 | |
CN203076423U (zh) | 空气悬挂u形螺栓成形支撑弹簧结构 | |
CN110695178A (zh) | 一种中厚钢板的热引伸方法、装置 | |
RU2693222C2 (ru) | Способ формовки листовой заготовки в режиме сверхпластичности | |
RU2433010C2 (ru) | Способ формовки листовой заготовки в режиме сверхпластичности и устройство для его реализации | |
CN204276617U (zh) | 等截面硼钢钢管的热成形及水冷模具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20191218 |