SU1306621A1

SU1306621A1 - Method of producing hollow articles

Info

Publication number: SU1306621A1
Application number: SU853990353A
Authority: SU
Inventors: Василий Степанович Яворский; Владимир Иванович Стеблюк; Иван Андреевич Олешко
Original assignee: Киевское Производственное Объединение Реле И Автоматики; Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-04-30

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении п)и изготовлении полых изделий. Цель изобретени - повышение стойкости инструмента путем получени в процессе штамповки сверхмелкозернистой структуры материала заготовки. Заготовку 4 устанавливают на матрицу 1 и осуществл ют штамповку пуансоном 3, в процессе которой заготовку подвергают индукционному нагреву по циклическому режиму в интервале температур фазово-структурного превращени материала заготовки. Температура и скорость нагрева от цикла к циклу возрастает. Амплитуда дл заготовок из среднеуглеродистых сталей находитс в пределах 80-115&deg;С. Скорость штамповки при выт жке находитс в пределах 40-100&deg;С/с, а при вьщавли- вании - в пределах Q-f Q&deg;C/c. 3 з.п. ф-лы. 3 ил. СО о 05 OS ю фуг./The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in engineering p) and the manufacture of hollow articles. The purpose of the invention is to increase tool life by obtaining in the process of punching an ultrafine grain structure of the workpiece material. The preform 4 is mounted on the die 1 and stamped by the punch 3, during which the preform is subjected to induction heating in a cyclic mode in the temperature range of the phase-structural transformation of the preform material. The temperature and rate of heating from cycle to cycle increases. The amplitude for billets of medium carbon steels is in the range of 80-115 ° C. The punching speed during stretching is in the range of 40-100 ° C / s, and when applied it is within Q-f Q ° C / c. 3 hp f-ly. 3 il. WITH o 05 OS Yu fug. /

Description

Изобретение касаетс обработки металлов давлением и относитс к способам штамповки с нагревом полых изделий ,The invention relates to the processing of metals by pressure and relates to methods of forming with heating hollow articles.

Цель изобретени - повышение стой кости инструмента путем получени в процессе штамповки сверхмелко.зернис- той структуры материала заготовки оThe purpose of the invention is to increase the tool life of the tool by obtaining in the process of punching a super fine grain structure of the workpiece material.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема осуществлени способа при индукционном нагреве; на фиг. 2 - график изменени температур нагрева при выт жке; на фиг. 3 - то же, при выдавливании.FIG. 1 shows a schematic diagram of the method for induction heating; in fig. 2 is a graph of the change in heating temperature during stretching; in fig. 3 - the same, when extruding.

На фиг. 1 прин ты следующие обоз- йачени : 1 - матрица, 2 - индуктор,FIG. 1 The following concepts are accepted: 1 - matrix, 2 - inductor,

3- пуансон, 4 - штампуемое изделие. I3 punch, 4 - stamped product. I

Способ осуществл етс следующим образом.The method is carried out as follows.

Заготовку укладывают в матрицу 1, в которую вмонтирован индуктор 2. На индуктор 2 подаетс электрическое напр жение. Заготовку нагревают до температуры верхней границы фазового перехода. Пуансон 3 внедр етс в заготовку , одновременно индуктор 2 выключаетс примерно на 2 с. Заготовку в первом цикле, как и во всех последующих , охлаждают до температуры,при которой снижаетс интенсивность фа- зово-структурного превращени .The billet is placed in a matrix 1 in which an inductor 2 is mounted. An electrical voltage is applied to the inductor 2. The billet is heated to the temperature of the upper boundary of the phase transition. The punch 3 is inserted into the workpiece, while the inductor 2 is turned off for approximately 2 seconds. In the first cycle, as in all subsequent ones, the billet is cooled to a temperature at which the intensity of the phase-structural transformation decreases.

Затем осуществл ют последуюш е циклы нагрева заготовки. Одновременно с термоциклированием производ т деформирование заготовки до получени полого издели необходимых размеров .Then, subsequent heating cycles of the preform are performed. Simultaneously with thermal cycling, the workpiece is deformed to obtain a hollow product of the required dimensions.

После получени готового издели After receiving the finished product

4нагрев прекращают, пуансон 3 извлекают из готового издели 4.4heating stop, the punch 3 is removed from the finished product 4.

Осуществление одновременного со штамповкой заготовки выт жкой или выдавливанием индукционного или контактного нагрева заготовки по циклическому режиму в интервале температур фазово-структурного превращени позвол ет сн ть деформационное упрочнение материала заготовки, возникающее в результате обработки. Материал заготовки возвращаетс в сверхпластичное состо ние. Термоциклиро- вание провод т в интервале структурно-фазовых; превращений, когда легкоThe simultaneous with stamping of the workpiece by drawing or extruding induction or contact heating of the workpiece in a cyclic mode in the temperature range of phase-structural transformation allows one to remove the strain hardening of the workpiece material resulting from processing. The workpiece material returns to the superplastic state. Thermal cycling is carried out in the range of structural phase; transformations when easy

проход т рекристаллизационные процест распадаетс при охлаждении на более сы (при обработке давлением скорость мелкую ферритно-цементную смесь,Следующие циклы, проводимые с большими скоростью нагрева и амплитудой колебани температуры нагрева, еще вwhen recrystallization proceeds, the cooling process decomposes into more sulfur (during the pressure treatment, the speed is a small ferrite-cement mixture, the following cycles, carried out with a high heating rate and amplitude of the heating temperature,

деформационного упрочнени материала заготовки находитс в динамическом равновесии с процессом возврата ма13066212work hardening of the workpiece material is in dynamic equilibrium with the return process

терйала заготовки в сверхпластичноеteryal billet in superplastic

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

состо ние).state).

Процесс обработки давлением ведет с , когда в материале заготовки происходит частична фазова перекристаллизаци измельченной структуры в конце последних термоциклов. Так, например, дл среднеуглеродистых сталей различие удельных объемов превращающихс друг в друга феррита и аустенита и значений их термических расширений приводит к возникновению значительных напр жений на межфазных границах и к пластической микродеформации, т.е. к фазовому наклепу структурных составл юш х. При этом изменени фазы-структуры материала заготовки вызывают полиморфные oi 3 V превращени , что сопровождаетс увеличением числа зародышей новой , а наклепанные феррит и аустенит склочны к рекристаллиза- ции.The process of pressure treatment leads to, when in the material of the workpiece a partial phase recrystallization of the ground structure occurs at the end of the last thermal cycles. Thus, for example, for medium carbon steels, the difference in specific volumes of ferrite and austenite transforming into each other and the values of their thermal expansion leads to the appearance of significant stresses at the interface and to plastic microstrain, i.e. to phase hardening of structural members. At the same time, changes in the phase-structure of the material of the preform cause polymorphic oi 3 V transformations, which is accompanied by an increase in the number of embryos of the new, and riveted ferrite and austenite are untied to recrystallization.

Термоциклирование во врем обработки заготовки обеспечивает получение и сохранение сверхмелкозернистой структуры материала заготовки. При этом оптимальна амплитуда колебани температуры нагрева находитс , например , дл среднеуглеродистых сталей в пределах 80-115 С, а скорость нагрева - в пределах 40-100°С/с.Thermal cycling during the processing of the workpiece ensures the production and preservation of the ultrafine-grained structure of the material of the workpiece. At the same time, the optimum amplitude of the heating temperature fluctuation is, for example, for medium carbon steels in the range of 80-115 ° C, and the heating rate is in the range of 40-100 ° C / s.

Кроме того, с целью сокращени времени индуквдонного нагрева заготовки нагрев осуществл ют при посто нно включенном индукторе путем перемещени либо индуктора относительно заготовки, либо заготовки относительно индуктора.In addition, in order to reduce the induction heating time of the preform, the heating is carried out with the inductor constantly turned on by moving either the inductor relative to the preform or the blank relative to the inductor.

Количество циклов выбирают из услови целесообразного измельчени структуры материала заготовки, получени зерна достаточно мелкого дл обеспечени высокой пластичности материала , а также из услови отсутстви термоохрупчивани .The number of cycles is selected from the condition of the appropriate grinding of the structure of the material of the workpiece, obtaining a grain sufficiently fine to ensure high plasticity of the material, as well as from the absence of thermo-embrittlement.

Постепенное увеличение от цикла к циклу скорости нагрева заготовки и температуры нагрева обеспечивает постепенное измельчение зерна. Уже первый термоцикл приводит к образованию мелкого аустенита во всем объеме нагреваемой заготовки, которыйThe gradual increase from cycle to cycle of the heating rate of the workpiece and the heating temperature provides a gradual grinding of grain. Already the first thermal cycle leads to the formation of fine austenite in the entire volume of the heated billet, which

большей степени измельчают структуру благодар накоплению зародышей новой фазы и ограничению роста величины зерна.more crush the structure due to the accumulation of germs of the new phase and limiting the growth of grain size.

Скорости нагрева заготовки выбраны из расчета, что сверхпластичное состо ние материала получают в интервале фазового превращени , обеспечивающего лишь частичное прохождение полиморфных превращений.The heating rates of the preform are selected on the basis that the superplastic state of the material is obtained in the phase transformation interval, which provides only a partial passage of polymorphic transformations.

Практически достигаемые минимальна и максимальна скорости нагрева на электронагревательных установках в интервале температур фазовых превращений составл ют дл среднеугле- родистых сталей соответственно при обработке выт жкой 40-100 С/с, при обработке вьщавливанием - 10-40 С/с (фиг.2 и 3).Practically attainable minimum and maximum heating rates on electric heating plants in the temperature range of phase transformations are for medium-carbon steels, respectively, when machining with a stretch of 40-100 С / s, and when machining by pressing, - 10-40 С / s (Fig.2 and 3 ).

Увеличение от цикла к циклу температуры нагрева (рост амплитуды колебани температуры нагрева) выбрано из условий прохождени полиморфных превращений в металле.The increase from cycle to cycle of heating temperature (increase in amplitude of heating temperature fluctuations) is chosen from the conditions of passage of polymorphic transformations in the metal.

При амплитуде колебани температуры нагрева менее полиморфные превращени в металле происход т в малой степени и повышени пластичности не наблюдаетс .At amplitude, the heating temperature fluctuations of the less polymorphic transformations in the metal occur to a small extent and there is no increase in plasticity.

При амплитуде колебани температуры нагрева более 115 С полиморфные превращени железа происход т полностью и пластичность не зависит от изменени температуры. Оптимальны интервалом амплитуды вл етс 80 - , когда полиморфные превращени проход т частично, т.е. дл состо ни сверхпластичности существует критический интервал температур, выход за который не приводит к повьппению пластичности материала. Оптимальна температура нагрева определ етс масимально развитой поверхностью зароWhen the amplitude of the heating temperature fluctuates above 115 ° C, the polymorphic transformations of iron occur completely and the ductility does not depend on the temperature change. The optimal amplitude range is 80 - when polymorphic transformations are partially, i.e. for the state of superplasticity there is a critical temperature range, beyond which does not lead to plasticity of the material. The optimal heating temperature is determined by the most developed surface

5five

00

0 0

дышей новой фазы в матерр-1але и находитс р дом с температурой фазового перехода.Breathing new phase in the material-1ale and is next to the phase transition temperature.

Предлагаемый способ по сравнению с известным позвол ет повысить пластичность штампуемого материала, увеличить высоту изготавливаемых изделий , что обеспечивает повышение производительности ,The proposed method in comparison with the known allows to increase the plasticity of the material being stamped, to increase the height of the manufactured products, which provides an increase in productivity,

Claims

1. A method of manufacturing hollow articles, in which, during the stamping process, electric heating of the workpiece, for example, induction, is carried out, characterized in that, in order to increase tool life by obtaining in the process of forming a ultrafine grain structure of the workpiece material, the workpiece is heated in a cyclic mode

in the temperature range of the phase-structural transformation of the material of the preform with temperature and heating rate increasing from cycle to cycle.

2. Method according to claim 1, characterized in that, in order to improve the quality of products from medium-carbon steels, the billet is heated with an amplitude of heating temperature fluctuations within 80-115 s.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized by the fact that the stamping

hollow articles are carried out by stretching at a heating rate ranging from 40-100 C / s.

4. Method according to Claims 1 and 2, characterized in that the stamping of the hollow articles is carried out by extrusion with a heating rate ranging from 10 to 40 0/0.

five

0

go

Compiled by Polosukhin Editor L. Veselovsk and Tekhred L. Oleinik Proofreader G. Reshetnik

Order 1481/7 Circulation 733 Subscription VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company Uzhgorod, st. Project, 4