RU2784307C1

RU2784307C1 - Method for manufacturing wrenches by plastic deformation

Info

Publication number: RU2784307C1
Application number: RU2021136355A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Сосенушкин; Александр Евгеньевич Сосенушкин; Вагид Ахмедович Кадымов; Елена Александровна Яновская; Дмитрий Сергеевич Гусев; Михаил Валерьевич Шарыкин; Ника Геннадьевна Хохлова
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-11-23

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering and can be used for hot plastic processing of elongated steel forgings on a horizontal hammer (impactor). By radial-shear rolling of a heated long-length blank of circular cross-section, periodic rolling is formed from joining blanks in the form of two spherical sections for the heads of future wrench jaws, interconnected by a section rolled to a diameter. Adjacent blanks are connected to each other by a section. Then the resulting periodic rolling with a residual temperature is fed in increments to a hammer with a horizontal arrangement of impact masses. With the help of a stamp, a part of a long-length blank that falls on one forging is deformed in one blow. At the same time, the previously stamped forging of the wrench is separated from the long-length blank when the halves of the stamp are closed. Pruning of the tail is carried out piece by piece with the help of an trimming die.

EFFECT: as a result, the number of blanking operations is minimized by refusing to manufacture piece blanks by cutting long products and their subsequent shaping in several transitions.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области обработки металлов давлением, и может быть использовано при горячей пластической обработке удлиненных в плане стальных поковок на молоте горизонтальной компоновки (импакторе).The invention relates to mechanical engineering, in particular to the field of metal forming, and can be used in hot plastic processing of elongated steel forgings on a horizontal hammer (impactor).

Традиционной технологией изготовления удлиненных в плане поковок, в том числе гаечных ключей [ГОСТ 2839-80 Ключи гаечные с открытым зевом двухсторонние. Конструкция и размеры. - М.: Госкомстандарт СССР, 1980. - 22 с] является горячая объемная штамповка на молотах вертикальной компоновки [Патент №2108188, опубл. 10.04.1998 г.].The traditional technology for the manufacture of forgings elongated in plan, including wrenches [GOST 2839-80 Double-sided open-end wrenches. Design and dimensions. - M.: Goskomstandart of the USSR, 1980. - 22 s] is hot die forging on vertical hammers [Patent No. 2108188, publ. 10.04.1998].

К недостаткам известной технологии относится необходимость штамповки в нескольких ручьях: протяжном, формовочном, предварительном, окончательном и отрубном, что снижает производительность, т.к. число ударов, наносимых по заготовке равно или больше количества ручьев молотового штампа.The disadvantages of the known technology include the need for stamping in several streams: broaching, forming, preliminary, final and bran, which reduces productivity, because. the number of blows applied to the workpiece is equal to or greater than the number of hammer die streams.

Известен способ изготовления гаечных ключей, включающий предварительное профилирование заготовок с помощью поперечно-клиновой прокатки с их последующей горячей штамповкой [Патент №2305610, опубл. 10.09.2007 г.].A known method of manufacturing wrenches, including preliminary profiling of workpieces using cross-wedge rolling followed by hot stamping [Patent No. 2305610, publ. September 10, 2007].

Недостатком данного способа является возможность формоизменения профилируемой заготовки только ограниченной длины, кроме того, реализация окончательного формоизменения штамповкой ориентирована на кузнечно-штамповочное оборудование вертикальной компоновки и заготовка устанавливается и позиционируется в нижней половине штампа.The disadvantage of this method is the possibility of forming a profiled workpiece of only a limited length, in addition, the implementation of the final forming by stamping is focused on forging and stamping equipment of a vertical layout and the workpiece is installed and positioned in the lower half of the stamp.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ изготовления гаечного ключа [Patent US 2019/0176215 А1 опубл. 13.01. 2019 г.], который содержит поперечно-клиновую прокатку для профилирования заготовки и последующую штамповку в закрытом штампе.The closest in technical essence to the proposed invention is the method of manufacturing a wrench chosen as a prototype [Patent US 2019/0176215 A1 publ. 13.01. 2019], which contains cross-wedge rolling for billet profiling and subsequent forging in a closed die.

Недостатком известного из уровня техники способа, в том числе технической проблемой, является то, что он реализуется только для штучных заготовок и на оборудовании вертикальной компоновки, что позволяет устанавливать и позиционировать заготовку в нижней половине штампа.The disadvantage of the method known from the prior art, including a technical problem, is that it is implemented only for piece blanks and on vertical layout equipment, which allows you to install and position the blank in the lower half of the stamp.

Задачей изобретения является создание способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием из специально подготовленных длинномерных профилированных заготовок в виде периодического проката из легированных сталей с применением молота горизонтальной компоновки с встречным движением ударных масс (импактора).The objective of the invention is to create a method for the manufacture of wrenches by plastic deformation from specially prepared long profiled blanks in the form of periodic rolled products from alloy steels using a horizontal hammer with counter-movement of impact masses (impactor).

В основу заявленного изобретения был положен технический результат -минимизация количества заготовительных операций, за счет отказа от изготовления штучных заготовок разрезкой сортового проката и их последующего формоизменения за несколько переходов, для чего сначала радиально-сдвиговой прокаткой длинномерной заготовки получают предварительно профилированную заготовку, что обеспечивает ее непрерывную транспортировку на этапах обработки и позиционирование в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар.The claimed invention was based on the technical result - minimization of the number of blanking operations, due to the refusal to manufacture piece blanks by cutting bar products and their subsequent shaping in several transitions, for which, first, a pre-shaped blank is obtained by radial shear rolling of a long blank, which ensures its continuous transportation at the stages of processing and positioning at the place of collision of the moving masses of the impactor for the final shaping of the deformable section of the workpiece in one blow.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления гаечных ключей пластическим деформированием индукционный нагрев длинномерной заготовки осуществляют до температуры Т₁ удовлетворяющей неравенству (G+ΔΤ₁)°C≤Τ₁≤(Ν-ΔΤ₁)°C, радиально-сдвиговой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D_з образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков диаметром D_з под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр d участком, общей длиной заготовки под гаечный ключ, равной длине поковки L_п, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной

затем полученный периодический прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, и подают с шагом

на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки, а обрезку облоя производят поштучно с помощью обрезного штампа, установленного на обрезном прессе, с получением готовой поковки, где ΔТ₁=142°С; ΔТ₂=60°С;The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing wrenches by plastic deformation, induction heating of a long workpiece is carried out to a temperature T ₁ satisfying the inequality (G+ΔΤ ₁ )°C≤Τ ₁ ≤(Ν-ΔΤ ₁ )°C , by radial shear rolling, round-section blanks with a diameter D _h form periodic rolling from joining blanks in the form of two spherical sections with a diameter D _h under the heads of future gaps of the wrench, interconnected by a section rolled to a diameter d, the total length of the blank for the wrench is equal to the length forgings L _p , while adjacent blanks are interconnected by a section with a diameter d and a length

then the obtained periodic rolling with a residual temperature T ₂ satisfying the inequality (G)°C<T ₂ ≤(G+ΔT ₂ )°C, and served in increments

on a hammer with a horizontal arrangement of impact masses, on which, with the help of a stamp, a part of a long billet per one forging is deformed in one blow; cutting die installed on the cutting press, to obtain a finished forging, where ΔT ₁ =142°C; ΔT ₂ =60°C;

температуры точек G и N диаграммы «железо-углерод», соответствующие полиморфному превращению α↔γ G=910°C, N=1392°C;temperatures of points G and N of the "iron-carbon" diagram corresponding to the polymorphic transformation α↔γ G=910°C, N=1392°C;

L_п - длина поковки;L _p - forging length;

- длина участка, соединяющего смежные профилированные участки заготовки.

- the length of the section connecting adjacent profiled sections of the workpiece.

Изобретение поясняется изображениями:The invention is illustrated by images:

Фиг. 1 - длинномерная заготовка, профилированная радиально-сдвиговой прокаткой;Fig. 1 - long workpiece profiled by radial shear rolling;

Фиг. 2 - поковка гаечного ключа с облоем;Fig. 2 - forging a wrench with flash;

Фиг. 3 - поковка гаечного ключа с облоем, в изометрии;Fig. 3 - forging a wrench with flash, in isometry;

Фиг. 4 - поковка гаечного ключа после обрезки облоя.Fig. 4 - forging a wrench after trimming the flash.

Пример осуществления способа изготовления гаечных ключей пластическим деформированием.An example of a method for manufacturing wrenches by plastic deformation.

В предлагаемом способе изготовления гаечных ключей пластическим деформированием нагрев длинномерной заготовки круглого сечения [ГОСТ 2590-2006. Прокат сортовой стальной горячекатаный круглый. Сортамент.] осуществляют в проходном индукторе до температуры Т₁ удовлетворяющей неравенству (G+ΔT₁)°C≤T₁≤(N-ΔT₁)°C, радиально-сдвиговой прокаткой заготовки круглого сечения диаметром D_з образуют периодический прокат из стыкующихся заготовок в форме двух шарообразных участков диаметром D_з под головки будущих зевов гаечного ключа, соединенных между собой прокатанным на диаметр d участком, общей длиной заготовки под гаечный ключ, равной длине поковки L_п, при этом смежные заготовки соединяют между собой участком диаметром d и длиной

(фиг. 1), затем полученный периодический прокат с остаточной температурой Т₂, удовлетворяющей неравенству (G)°C<T₂≤(G+ΔT₂)°C, и подают с шагом

на молот с горизонтальным расположением ударных масс, на котором с помощью штампа (на изображениях не показан) деформируют за один удар часть длинномерной заготовки, приходящуюся на одну поковку, одновременно с этим ранее отштампованную поковку гаечного ключа при смыкании половин штампа отделяют от длинномерной заготовки (фиг. 2), а обрезку облоя производят поштучно с помощью обрезного штампа, установленного на обрезном прессе (на изображениях не показаны), с получением готовой поковки (фиг. 3), где ΔТ₁=142°С; ΔТ₂=60°С;In the proposed method for the manufacture of wrenches by plastic deformation, heating a long billet of round cross section [GOST 2590-2006. Rolled high-quality steel hot-rolled round. Range.] is carried out in a through inductor to a temperature T ₁ satisfying the inequality (G + ΔT ₁ )°C≤T ₁ ≤ (N-ΔT ₁ )°C, by radial shear rolling of a round cross-section billet with a diameter D _C form periodic rolling from joining billets in the form of two spherical sections with a diameter D _h under the heads of future gaps of the wrench, interconnected by a section rolled to a diameter d, with a total length of the blank for a wrench equal to the length of the forging L _p , while adjacent blanks are interconnected by a section with a diameter d and a length

(Fig. 1), then the obtained periodic rolling with a residual temperature T ₂ satisfying the inequality (G)°C<T ₂ ≤(G+ΔT ₂ )°C, and served in increments

on a hammer with a horizontal arrangement of impact masses, on which, with the help of a stamp (not shown in the images), a part of a long workpiece per one forging is deformed in one blow; . 2), and trimming the flash is carried out piece by piece using a trimming die mounted on a trimming press (not shown in the images), to obtain a finished forging (Fig. 3), where ΔT ₁ =142°C; ΔT ₂ =60°C;

L_п - длина поковки;L _p - forging length;

Из рассмотренного примера следует, что при соблюдении заявленной в формуле изобретения последовательности обработки, получают качественные поковки гаечного ключа, удовлетворяющие условиям эксплуатации, при этом несоблюдение заявленной последовательности обработки обусловливает повышенный расход металла, проявляющийся в чрезмерном выходе металла в облой, а не соблюдение диапазонов температур горячего пластического деформирования ведет либо к не равномерному прогреву заготовки по сечению, либо к перегреву и возникновению брака.From the considered example, it follows that, if the processing sequence stated in the claims is followed, high-quality wrench forgings are obtained that meet the operating conditions, while non-compliance with the stated processing sequence causes increased metal consumption, manifested in excessive metal output into the flash, and not compliance with the temperature ranges of the hot plastic deformation leads either to non-uniform heating of the workpiece over the section, or to overheating and the occurrence of marriage.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает решение поставленной задачи -возможность транспортировки заготовок при нагреве, прокатке и подаче на молот с позиционированием в месте соударения подвижных масс импактора для окончательного формоизменения деформируемого участка заготовки за один удар.Thus, the claimed set of essential features, reflected in the claims, provides a solution to the problem - the possibility of transporting blanks during heating, rolling and feeding to the hammer with positioning at the point of impact of the moving masses of the impactor for the final shape change of the deformable section of the blank in one blow.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.Analysis of the claimed technical solution for compliance with the terms of patentability showed that the features indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary features, unknown at the priority date from the prior art and sufficient to obtain the required synergistic (supertotal) technical result.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению и предназначен для осуществления процесса обработки давлением металлов и сплавов при изготовлении гаечных ключей;- an object that embodies the claimed technical solution, in its implementation relates to mechanical engineering and is intended for the process of pressure treatment of metals and alloys in the manufacture of wrenches;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the declared object in the form as it is characterized in the formula, the possibility of its implementation using the means and methods described above in the application or known from the prior art on the priority date is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- an object embodying the claimed technical solution, in its implementation, is capable of achieving the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству. Therefore, the claimed object meets the patentability criteria "novelty", "state of the art" and "industrial applicability" under the current legislation.

Claims

A method for manufacturing wrenches by plastic deformation, including heating the workpiece, preliminary shaping by rolling and stamping, characterized in that induction heating of a long workpiece is carried out to a temperature T ₁ that satisfies the inequality (G+ΔT ₁ )°C≤T ₁ ≤(N-ΔT ₁ )°C, by radial-shear rolling, round-section blanks with a diameter D _h form periodic rolling from joining blanks in the form of two spherical sections with a diameter D _h under the heads of future gaps of a wrench, interconnected by a section rolled to a diameter d, with a total length of the blank for a wrench , equal to the length of the forging L _p , while adjacent blanks are interconnected by a section with a diameter d and a length

then the obtained periodic rolling with a residual temperature T ₂ satisfying the inequality (G)°C<T ₂ ≤(G+ΔT ₂ )°C, served in increments

on a hammer with a horizontal arrangement of impact masses, on which, with the help of a stamp, a part of a long billet per forging is deformed in one blow; cutting die installed on the cutting press, to obtain a finished forging, where ΔT ₁ =142°C; ΔT ₂ =60°C; temperatures of points G and N of the "iron-carbon" diagram corresponding to the polymorphic transformation α↔γ, G=910°C, N=1392°C;

L _p - forging length;