RU2780796C1

RU2780796C1 - Method for manufacturing annular items

Info

Publication number: RU2780796C1
Application number: RU2021120684A
Authority: RU
Inventors: Игорь Николаевич Соловьев; Евгений Викторович Смирнов; Александр Вячеславович Афоненков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Челябинский кузнечно-прессовый завод"
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2022-09-30

Abstract

FIELD: metal working.

SUBSTANCE: invention relates to metal working and can be used to produce annular items with high shape precision, such as bearing rings. After the workpiece is upset, an annular forging is formed therefrom by hot forging in closed dies. Forming is executed in three passes, including upsetting, pre-forging, and final forging. The central hole is then pierced, and the forging is rolled out. The rolled forging undergoes the expansion of the inner diameter in the hot state on an expanding machine with numerical program control.

EFFECT: increase in the precision of shape of the annular items, increase in the strength of die tooling, and reduction in the consumption of cutting tools.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения кольцевых изделий с высокой точностью формы, например, колец подшипников.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used to obtain ring products with high shape accuracy, for example, bearing rings.

Из уровня техники также известен способ изготовления кольцевых изделий (авторское свидетельство № 912393, опубл. 15.03.1982 г), заключающийся в том, что штучную цилиндрическую заготовку осаживают, получая поковку, из которой затем формуют кольцевую поковку, отделяя от нее отход в виде донышка. Далее кольцевую поковку раскатывают, получая раскатанную кольцевую заготовку. Далее эту заготовку используют для получения комплектной поковки, содержащей, по меньшей мере, две кольцевые заготовки разных размеров.Also known from the prior art is a method for manufacturing annular products (author's certificate No. 912393, publ. 03/15/1982), which consists in the fact that a piece cylindrical blank is upset, obtaining a forging, from which an annular forging is then formed, separating waste from it in the form of a bottom . Next, the annular forging is rolled out, obtaining a rolled annular blank. Further, this blank is used to obtain a complete forging containing at least two annular blanks of different sizes.

Также известен способ изготовления кольцевых изделий, заключающийся в том, что штучную цилиндрическую заготовку осаживают, затем формируют из нее кольцевую поковку, которую далее раскатывают на кольцераскатной машине (Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./Ред. Совет: К56 Е.И. Семенов (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1986. - Т.2. Горячая штамповка/Под ред. Е.И. Семенова, 1986. с. 394-409). Указанное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога.Also known is a method for manufacturing annular products, which consists in the fact that a piece cylindrical blank is upset, then an annular forging is formed from it, which is then rolled out on a ring rolling machine (Forging and stamping: Handbook. In 4 volumes / Ed. Advice: K56 E .I. Semenov (prev.) and others - M.: Mashinostroenie, 1986. - T. 2. Hot stamping / Edited by E. I. Semenov, 1986. pp. 394-409). This solution was chosen by the applicant as the closest analogue.

Недостатками известных аналогов является невысокая точность формы получаемых изделий. Разброс наружного и внутреннего диаметра и отклонение формы в виде овальности и конусности приводит к необходимости назначения больших припусков под дальнейшую механическую обработку, что приводит к повышенному расходу металла и режущего инструмента.The disadvantages of the known analogues is the low accuracy of the shape of the resulting products. The spread of the outer and inner diameters and the deviation of the shape in the form of ovality and taper leads to the need to assign large allowances for further machining, which leads to increased consumption of metal and cutting tools.

Технической проблемой, решаемой заявляемым решением, является повышение точности формы и размеров получаемых изделий.The technical problem solved by the proposed solution is to increase the accuracy of the shape and size of the resulting products.

Техническим результатом является повышение точности формы кольцевых изделий, получаемых заявленным способом, а также повышение коэффициента использования металла, повышение стойкости штамповой оснастки, снижение расхода режущего инструмента и повышение производительности труда.The technical result is an increase in the accuracy of the shape of ring products obtained by the claimed method, as well as an increase in the metal utilization rate, an increase in the durability of die equipment, a decrease in the consumption of cutting tools and an increase in labor productivity.

Заявленный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления кольцевых изделий, включающем осадку заготовки, формование из нее кольцевой поковки методом горячей объемной штамповки в закрытых штампах, прошивку центрального отверстия и раскатку поковки, согласно изобретению, формование кольцевой поковки осуществляют за три перехода, включающих осадку, предварительную штамповку и окончательную штамповку, а раскатанную поковку подвергают экспандированию внутреннего диаметра в горячем состоянии на разжимном станке с числовым программным управлением.The claimed technical result is achieved by the fact that in the known method for manufacturing annular products, including upsetting the workpiece, forming an annular forging from it by hot die forging in closed dies, piercing the central hole and rolling the forging, according to the invention, the formation of the annular forging is carried out in three transitions, including upsetting, preliminary forging and final forging, and the rolled forging is subjected to expansion of the inner diameter in the hot state on a numerically controlled expansion machine.

Применение безоблойной штамповки с обеспечением неполного заполнения фигуры штампа приводит к экономии металла, снижению нагрузки на штамповую оснастку и повышению ее стойкости.The use of flashless stamping with the provision of incomplete filling of the die figure leads to metal savings, a decrease in the load on the die tooling and an increase in its durability.

Экспандирование раскатанной поковки обеспечивается равномерное давление инструментом на весь периметр внутреннего диаметра кольца и позволяет минимизировать показатели отклонения от формы в виде овальности и конусности, а применение станка с ЧПУ позволяет управлять величиной хода инструмента и обеспечить снижение припусков под дальнейшую механическую обработку, что ведет к снижению расхода режущего инструмента и повышение производительности труда. Expanding the rolled forging provides uniform tool pressure on the entire perimeter of the inner diameter of the ring and minimizes deviations from the shape in the form of ovality and taper, and the use of a CNC machine allows you to control the amount of tool travel and ensure a reduction in allowances for further machining, which leads to a reduction in consumption cutting tools and increased productivity.

Последующая термическая обработка экспандированного изделия путем его отжига позволяет снять остаточные напряжения.Subsequent heat treatment of the expanded product by annealing it makes it possible to remove residual stresses.

Сущность заявляемого технического решения поясняется на фигуре, содержащей схему последовательности выполнения операций заявленного способа.The essence of the proposed technical solution is illustrated in the figure containing the diagram of the sequence of operations of the claimed method.

Способ изготовления кольцевых изделий высокой точности формы включает получение из штучной цилиндрической заготовки 1 кольцевой заготовки 2 методом горячей объемной штамповки в закрытых штампах (безоблойная штамповка) за три перехода, включающих осадку, предварительную и окончательную штамповку. В кольцевой заготовке 2 выполняют прошивку центрального отверстия с отделением отхода в виде прошивки 3, полученную поковку раскатывают на кольцераскатной машине, получая раскатанную кольцевую поковку 4 с обеспечением требуемого профиля по сечению и с диаметральными размерами близкими к размерам готового изделия. The method for manufacturing ring products of high shape accuracy includes obtaining an annular blank 2 from a piece cylindrical billet 1 by hot forging in closed dies (flashless forging) in three steps, including upsetting, preliminary and final forging. In the annular blank 2, the central hole is pierced with a waste separation in the form of a piercing 3, the resulting forging is rolled out on a ring rolling machine, obtaining a rolled annular forging 4 with the required cross-sectional profile and with diametrical dimensions close to the dimensions of the finished product.

Далее раскатанную поковку подвергают экспандированию внутреннего диаметра в горячем состоянии на разжимном станке с ЧПУ, после чего экспандированное изделие 5 подвергают термической обработке в виде отжига для снятия остаточных напряжений.Further, the rolled forging is subjected to expansion of the inner diameter in a hot state on a CNC expander, after which the expanded product 5 is subjected to heat treatment in the form of annealing to relieve residual stresses.

В качестве примера конкретного выполнения заявленного способа может быть приведен способ изготовления внутреннего кольца подшипника. As an example of a specific implementation of the claimed method, a method for manufacturing the inner ring of a bearing can be given.

Исходную штучную цилиндрическую заготовку диаметром 110 мм и высотой 117 мм полностью нагревают до температуры 1190°С в индукционном нагревательном устройстве. Нагретую заготовку штампуют на кривошипном горячештамповочном прессе усилием 25 МН за три перехода (осадка до высоты 90 мм, предварительная штамповка и окончательная штамповка), получая кольцевую поковку с наружным диаметром 160,7 мм, внутренним диаметром 72,3 мм и высотой 92,2 мм. The original piece of cylindrical workpiece with a diameter of 110 mm and a height of 117 mm is completely heated to a temperature of 1190°C in an induction heating device. The heated billet is stamped on a crank hot forging press with a force of 25 MN in three passes (draft to a height of 90 mm, preliminary stamping and final stamping), obtaining an annular forging with an outer diameter of 160.7 mm, an inner diameter of 72.3 mm and a height of 92.2 mm .

Отход в виде прошивки диаметром 66 мм отделяют на обрезном прессе простого действия усилием 2,5 МН. Waste in the form of a firmware with a diameter of 66 mm is separated on a single-action trimming press with a force of 2.5 MN.

На кольце раскатной машине усилием 19,6 т обеспечивают требуемый профиль по сечению с наружным диаметром 202,0 мм, внутренним диаметром 144,6 мм, высотой 90,7 мм, разбросом значений по внутреннему диаметру до 4 мм, отклонением формы в виде овальности и конусности до 2 мм. On the ring rolling machine with a force of 19.6 tons, the required profile is provided in a section with an outer diameter of 202.0 mm, an inner diameter of 144.6 mm, a height of 90.7 mm, a spread of values along the inner diameter of up to 4 mm, a shape deviation in the form of ovality and taper up to 2 mm.

Раскатанную поковку подвергают экспандированию внутреннего диаметра в горячем состоянии на разжимном станке с ЧПУ усилием 1,45 МН, получая наружный диаметр 203,5 мм, внутренний диаметр 146,6 мм, высоту 90,7 мм, при этом разброс значений по внутреннему диаметру до 0,8 мм, отклонение формы в виде овальности и конусности до 0,8 мм, с припуском под дальнейшую механическую обработку 1,0…1,5 мм. Экспандированное кольцо подвергают термической обработки в виде отжига при температуре 910°С для снятия остаточных напряжений.The rolled forging is subjected to expansion of the inner diameter in a hot state on a CNC expander with a force of 1.45 MN, obtaining an outer diameter of 203.5 mm, an inner diameter of 146.6 mm, a height of 90.7 mm, while the spread of values along the inner diameter is up to 0 .8 mm, shape deviation in the form of ovality and taper up to 0.8 mm, with an allowance for further machining of 1.0 ... 1.5 mm. Expanded ring is subjected to heat treatment in the form of annealing at a temperature of 910°C to relieve residual stresses.

Claims

A method for manufacturing annular products, including upsetting a workpiece, forming an annular forging from it by hot forging in closed dies, piercing a central hole and rolling the forging, characterized in that the forming of an annular forging is carried out in three steps, including upsetting, preliminary forging and final forging, and the rolled forging is subjected to expansion of the inner diameter in the hot state on a numerically controlled expansion machine.