SU1407622A1

SU1407622A1 - Method of producing hollow articles from tubular billets

Info

Publication number: SU1407622A1
Application number: SU864114961A
Authority: SU
Inventors: Михаил Вадимович Колмогоров; Борис Исаакович Каменецкий; Анатолий Валентинович Александров; Юрий Федорович Бабин; Леонид Израилевич Котляр
Original assignee: Институт Физики Металлов Уральского Научного Центра Ан Ссср
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1988-07-07

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к способам гидростатического прессовани полых изделий из трубчатых заготовок. Цель - расширение технологических возможностей за счет возможности получени изделии со шлицами и улучшение качества за счет обеспечени равномерной деформации. После установки заготовки в контейнер выполн ют раздачу концевых участков трубчатой заготовки, а затем - обжим средней части на оправке жидкостью под давлением. Изделие выполн ют с периметром внутренней продольной части на 0,5...2% меньше периметра внутренней поверхности заготовки при отношении толшины стенки к диаметру заготовки 0,035...0,044. В начальный момент обжима средней части прикладывают внешний радиальный механический подпор . Дробление огранки при обработке данным способом благотворно сказываетс на равномерность заполнени всех впадин профил . 8 ил. с $ С/ сThe invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods for the hydrostatic pressing of hollow articles from tubular blanks. The goal is to expand technological capabilities due to the possibility of obtaining the product with slots and improving quality by ensuring uniform deformation. After placing the preform in the container, the end sections of the tubular preform are distributed, and then the middle part is crimped on the mandrel with pressurized liquid. The product is made with the perimeter of the inner longitudinal part 0.5 ... 2% less than the perimeter of the inner surface of the workpiece at a ratio of wall thickness to the diameter of the workpiece 0.035 ... 0.044. At the initial moment of crimping the middle part, an external radial mechanical support is applied. Crushing the cut when processing this method has a beneficial effect on the uniformity of filling of all the troughs in the profile. 8 il. from $ C / s

Description

а rs: кand rs: to

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к способам гидростатического прессовани полых изделий из трубчатых заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods for the hydrostatic pressing of hollow articles from tubular blanks.

Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет обеспечени получени изделий со шлицами и улучшение качества за счет обеспечени равномерной деформации.The purpose of the invention is the expansion of technological capabilities by ensuring the production of products with slots and improving the quality by ensuring uniform deformation.

Способ получени новых изделий включает механическую раздачу пуансонами концевых участков заготовки со степенью деформаций 0,5...5% с герметизацией полости заготовки, обжим средней части заготовки на оправке жидкостью под давлением, при обжиме издели выполн ют с периметром внутренней профильной части на 0,5...2% меньше периметра внутренней поверхности заготовки при отношении толщины стенки к диаметру заготовки 0,035...0,044, а в начальный момент обжима средней части прикладывают высший радиальный механический подпор.The method of obtaining new products includes mechanical distribution by punches of the end sections of the workpiece with a degree of deformation of 0.5 ... 5% with sealing of the cavity of the workpiece, crimping the middle part of the workpiece on the mandrel with a liquid under pressure, with the product being crimped with 0 perimeter, 5 ... 2% less than the perimeter of the inner surface of the workpiece when the ratio of the wall thickness to the diameter of the workpiece is 0.035 ... 0.044, and at the initial moment of crimping of the middle part, apply the highest radial mechanical support.

На фиг. I показано устройство дл осу- 1цествлени способа в мо.мент установки заготовки в контейнер; на фиг. 2 - то же, в момент окончани процесса прессовани ; па фиг. 3-5 - заготовка соответственно до обжи.ма, в начальный момент и в конешп ш момент обработки при обработке известным способом; на фиг. 6-8 - то же, соответственно до обжима, в начальный момент и в конечный момент обработки при обработке предлагаемым способом.FIG. I shows a device for the implementation of the method in the installation of the workpiece in the container; in fig. 2 - the same, at the time of termination of the pressing process; pas figs. 3-5 - preparation, respectively, before the bite, at the initial moment and at the moment of processing during processing in a known manner; in fig. 6-8 - the same, respectively, to crimping, at the initial moment and at the final moment of processing during the processing by the proposed method.

Устройство дл осуп1,ествлени способа состоит из плунжера I с уплотнени ми, скрепленного с плунжером формуюн его пуансона 2 с калибрующим по ском 3 и профилированной рабочей частью 4, верхнего контейнера 5, разъемной втулки 6 с продольными пазами на внутренней поверхности дл прохода жидкости, пуансона 7 с калибрующим по ском 3, который крепитс к торцу штампа 8, снабженного уплотнени ми, нижнего контейнера 9. Штамп 8 снабжен про- дольны.ми отверсти ми дл сообщени полостей контейнеров и хвостовиком. Хвостовик штампа 8 соедипен с гидроцилиндром или нневмоцилиндром 10 дл установки штампа 8 в верхнее положение. Контейнеры 5 и 9 крзп тс к столу пресса 11, а плунжер 1 скреплен с ползуном пресса.Дл удобства загрузки заготовки 12 и извлечени готового издели 13 съемником 14 разъе.м- ма втулка 6 снабжена двум пшрнирами 15 и кольцевой пружиной 16.A device for insertion of the method consists of a plunger I with seals, bonded to the plunger by forming its punch 2 with a calibrating plate 3 and a profiled working part 4, the upper container 5, a detachable sleeve 6 with longitudinal grooves on the inner surface for the passage of fluid, the punch 7 with a calibrating sk 3, which is attached to the end of the stamp 8, provided with seals, of the lower container 9. The stamp 8 is provided with long holes for communicating the cavities of the containers and the shank. The shank of the stamp 8 is connected with a hydraulic cylinder or a hydraulic cylinder 10 to set the stamp 8 in the upper position. Containers 5 and 9 of the crpc to the press table 11, and the plunger 1 is fastened to the press ram. For ease of loading the workpiece 12 and removing the finished product 13 with a puller 14, the sleeve 6 is equipped with two pnfrns 15 and an annular spring 16.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном положении плунжер 1 занимает крайнее верхнее положение, штамп 8 опираетс на нижний торец верхнего контейнера 5, прижима сь к ней с определенным усилием от пневмоцилиндра 10. В этот момент трубна заготовка 12 вставл етс в разъемную втулку 6, затем плунжер 1 опускаетс , заготовка 12 центрируетс совместно с охватывающей ее разъемной втулкой в канале контейнера 5 и достигает пуансона 7. Формующий пуансон 2 своей конической поверхностью прижимает заготовку 12 к конической поверхности пуансона 7. Длина калибрующего по ска 3 пуансона 7 меньше, чем у пуансона 2, поэтому заготовка 12 сначала деформируетс на пуансоне 7 до упора в торец п тампа 8, а затем деформируетс на нуансоне 2. При раздаче краевых участков трубы до с.мыкани пуансонов 2 и 7 штамп 8 неподвижен, так как усилие, передаваемое пневмоцилиндром 10, больше усили запрессовки пуансонов 2 и, 7.In the initial position, the plunger 1 occupies the uppermost position, the die 8 is supported on the lower end of the upper container 5, pressed against it with a certain force from the pneumatic cylinder 10. At this moment the tube billet 12 is inserted into the detachable sleeve 6, then the plunger 1 is lowered, the blank 12 is centered together with the detachable sleeve surrounding it in the channel of the container 5 and reaches the punch 7. The forming punch 2 with its conical surface presses the workpiece 12 to the conical surface of the punch 7. The length of the gage 3 of the punch 7 is smaller than that of the punch 2, therefore, the workpiece 12 is first deformed on the punch 7 until it stops at the end face of the tampa 8, and then deformed on the nuanson 2. When distributing the edge pipe sections to the sec. Of the punches 2 and 7, the stamp 8 is fixed because the force transmitted by the pneumatic cylinder 10 is greater than the pressing force of the punches 2 and, 7.

5При дальнейшем опускании плунжера 15When further lowering the plunger 1

преодолеваетс усилие пневмоцилиндра 10., 8 начинает оускатьс . По мере движени штампа 8 по каналу контейнера 9 рабоча жидкость по продольным каналам штампа 8 перетекает в верхнюю полость кон0 тейнера и заполн ет пространство между плунжером 1 и штампом 8, не попада в полость трубы, ограниченную калибрующими по сками пуансонов 2 и 7. Затем давление жидкости повышаетс и сжата жидкостьthe force of the pneumatic cylinder 10 is overcome. 8 begins to fall. As the die 8 moves along the channel of the container 9, the working fluid flows along the longitudinal channels of the die 8 into the upper cavity of the container and fills the space between the plunger 1 and the die 8 that does not enter the cavity of the pipe bounded by the calibrating pipes 2 and 7. Then the pressure fluid rises and fluid is compressed

. воздействует на наружную поверхность заготовки 12 и участки за калибрующими по сками 3 пуансонов 2 и 7. Проникновение жидкости в полость заготовки, в которой размещена профилированна рабоча часть 4 пуансона 2, предотвращаетс ,. affects the outer surface of the workpiece 12 and the areas behind the calibrating 3 punches 2 and 7. The penetration of fluid into the cavity of the workpiece, in which the profiled working part 4 of the pier 2 is placed, is prevented,

Q так как контактные напр жени на по сках и конической части оправок вьпие давлени жидкости благодар выполнению предварительной запрессовки заготовки на оправках . При этом степень деформации 0,5- 5% концов заготовки на оправках обес5 печивает надежную герметизацию полости заготовки 12 и после возрастани давлени до рабочего. При достижении необходимого давлени жидкости начинаетс пластическа деформаци , обжим заготовки, и ее внутренн поверхность повтор ет контурQ Since the contact voltages on the jets and the conical part of the mandrels are higher than the liquid pressure due to the pre-pressing of the workpiece on the mandrels. At the same time, the degree of deformation of 0.5-5% of the ends of the workpiece on the mandrels ensures reliable sealing of the cavity of the workpiece 12 even after the pressure rises to the working one. When the required fluid pressure is reached, plastic deformation begins, the workpiece is crimped, and its internal surface repeats the contour

0 профилированной рабочей части 4 пуансона 2 Благодар раз ьемной втулке 6, плотно прилегающей в начальный момент к деформируемому участку трубы, деформаци идет с круга в п тигранник и далее в щли- с цевой вал, что улучшает параметры процесса . В процессе деформации длина трубной заготовки сохран етс . Не мен етс и толщина стенки, так как периметр профилированной части 4 пуансона 2 выбираетс меныие внутреннего периметра трубной заго- 0 товки не более, че.м на 2%, необходимые дл полного заполнени профил рабочей части оправки и устранени остаточных гофров . После окончани деформации заготовки плунжер 1 удал етс из контейнера, причем готовое иЗлТелие 13 остаетс на пуан- 5 соне 2, так как сила трени материалов на профилированной части 4 пуансона 2 выше, чем па калибрующем по ске 3 пуансона 7.0 of the profiled working part 4 of the punch 2 Due to the detachable sleeve 6, which is tightly attached to the deformable pipe section at the initial moment, the deformation goes from the circle to the pentagon and then to the shaft, which improves the process parameters. During the deformation process, the length of the billet is maintained. The wall thickness does not change either, since the perimeter of the profiled part 4 of the punch 2 selects the meniiye of the inner perimeter of the tubular workplate of no more than 2% required for the complete filling of the profile of the working part of the mandrel and the removal of residual corrugations. After the deformation of the workpiece is completed, the plunger 1 is removed from the container, and the finished slug 13 remains on the punch 5, because the friction force of the materials on the profiled part 4 of the punch 2 is higher than on the calibrating box 3 of the punch 7.

Штамп 8 устанавливаетс в исходную позицию пневмоцилиндром 10 и при его движении вверх жидкость через продольные каналы засасываетс в полость контейнера 9.The stamp 8 is set in the initial position by the pneumatic cylinder 10 and when it moves upward, the liquid through the longitudinal channels is sucked into the cavity of the container 9.

Плунжер 1, продолжа движение вверх, извлекает изделие из канала контейнера. Съемник 14 в виде вилки, аналогичный известному, охватив изделие за нижнюю коническую поверхность, снимает его со шлице- вой части пуансона 2. При этом разъемна втулка 6, раскрыва сь благодар шарниру 15, не преп тствует извлечению. После того, как изделие покинуло полость разъемной втулки, обе ее части вновь смыкаютс под воздействием кольцевой пружины 16. Дл повторени цикла прессовани заготовку ввод т в полость разъемной втулки 6, где она удерживаетс в процессе хода вниз до соприкосновени заготовки с пуансоном 7. Таким образом, изготавливают полые детали сложного профил из трубчатой заготовки за один цикл создани давлени .The plunger 1, continuing upward movement, removes the product from the channel of the container. The puller 14 in the form of a fork, analogous to the known one, having seized the product by the lower conical surface, removes it from the spline part of the punch 2. At the same time, the split sleeve 6, opening due to the hinge 15, does not prevent extraction. After the product has left the cavity of the split sleeve, both its parts are again closed under the influence of the annular spring 16. To repeat the pressing cycle, the workpiece is inserted into the cavity of the split sleeve 6, where it is held in the process of going down until the workpiece contacts the punch 7. Thus , make the hollow parts of a complex profile from a tubular billet in one pressure cycle.

Способ был осуществлен применительно к карданным валам автомобил КамАЗ. В качестве заготовок использовались стальные гор чекатанные трубы длиной 360 мм с толщиной стенки 4 мм. Диаметры труб следующие: внутренний 89-90, наруж ный 97- 98 мм.The method was implemented in relation to the drive shafts of the KamAZ automobile. Steel hot-rolled pipes 360 mm long with a wall thickness of 4 mm were used as blanks. Pipe diameters are as follows: inner 89-90, outer 97-98 mm.

В случае, когда внутренний диаметр трубы равн лс периметру щлицевой части оправки , не удавалось добиватьс полного заполнени впадин между выступами оправки , что хорошо заметно визуально, если смотреть напросвет изделие с оправкой. Увеличение внутреннего диаметра заготовки дл наружного вала на 1 мм увеличивало его периметр на 3 мм с лишним, этого было достаточно, чтобы получить качественное изделие. Таким образом, мен в пределах нескольких миллиметров внутренний параметр заготовки, при штамповке добивались идеального заполнени шлицевой оправки.In the case when the internal diameter of the pipe was equal to the perimeter of the slotted part of the mandrel, it was not possible to achieve complete filling of the depressions between the protrusions of the mandrel, which is clearly visible when looking at the product with the mandrel. Increasing the inner diameter of the workpiece for the outer shaft by 1 mm increased its perimeter by 3 mm or more, this was enough to get a quality product. Thus, the internal parameter of the workpiece, within a few millimeters, varied, and when stamping, a perfect filling of the spline mandrel was achieved.

Заготовки деформировались жидкостью высокого давлени в контейнере диаметром 110 мм, установленном на прессе усилием 10000 кН.The blanks were deformed by high-pressure liquid in a container with a diameter of 110 mm, which was installed on the press with a force of 10,000 kN.

При прессовании валов без наружной под держки наблюдалось первоначальное образование трехгранности трубы, причем трехгранник равносторонний, одна из вершин которого острее и выдаетс сильнее за первоначальный периметр. При допрессовке именно это место заготовки хуже всего заполн ет шлицевую оправку, и дл в.ыравнпва- ни необходимо высокое давление, так как металл здесь наклепываетс сильнее всего.When pressing the shafts without external support, the initial formation of a three-sided pipe was observed, with an equilateral trihedron, one of the vertices of which is sharper and stronger than the original perimeter. When repressing, it is this place of the workpiece that fills the slotted mandrel worst of all, and high pressure is needed for compressed air, since the metal here is the most riveted.

Прессование наблюдали на разных стади х, осматрива и замер заготовку через каждые 20-30 МПа. Аналогично-прослеживали процесс прессовани с жесткой поддержкой наружной части трубы с помощью разъемной втулки. При давлении 20 МПа труба огранилась в п тигранник. При достижении 200 МПа изделие сформировалось полностью, что подтвердили визуальные наблюдени трубы и оправки в сборе на просвет и последующие измерени .Compression was observed at different stages, inspection and measurement of the workpiece every 20-30 MPa. Similarly, the pressing process was followed up with rigid support for the outer part of the pipe using a detachable sleeve. With a pressure of 20 MPa, the pipe was limited to a n-polygon. Upon reaching 200 MPa, the product was completely formed, which was confirmed by visual observations of the tube and mandrel assembly to the clearance and subsequent measurements.

5 Шлицевые части оправок дл двух типоразмеров заготовок были рассчитаны таким образом, чтобы готовые издели составили разъемный карданный вал. Таким образом, использование предлагаемого способа гидростатического прессовани 5 The slotted parts of the mandrels for the two sizes of blanks were designed in such a way that the finished products would form a detachable propeller shaft. Thus, the use of the proposed method of hydrostatic pressing

0 полых шлицевых валов из трубчатых заготовок по сравнению с существующим способом гидростатического прессовани обеспечивает сокращение трудоемкости изготовлени , снижение рабочих давлений в0 hollow spline shafts from tubular blanks compared with the existing method of hydrostatic pressing provides a reduction in the labor intensity of manufacturing, a decrease in operating pressures in

5 3-4 раза, повыщение точности получаемого профил , а по сравнению с известными технологи ми изготовлени карданных валов методами резани предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности в 5-6 раз, сокращение расхода5 to 3–4 times, increasing the accuracy of the obtained profile, and in comparison with the known methods of producing cardan shafts by cutting methods, the proposed method provides an increase in productivity by 5–6 times, reducing consumption

0 металла на 70-80%, снижение веса издели на 40-50%.0 metal at 70-80%, reducing the weight of the product by 40-50%.

Claims

Invention Formula

The method of obtaining hollow articles from tubular blanks, including mechanical distribution by punches of the end sections of the tubular blank with a degree of deformation of 0.5 ... 5.0%, sealing the cavity of the blank, crimping the middle part of the blank on the mandrel with a pressurized liquid, that, in order to expand the technological capabilities by ensuring the production of products with slots and improving the quality of products by ensuring uniform deformation during the production, the product is performed with the perimeter of the internal profile part and 0.5 ... 2% smaller than the perimeter of the inner surface of the preform at a ratio of wall thickness to diameter ratio of 0.035 ... 0.044 workpiece, and at the initial instant crimping the middle portion is applied a radial external mechanical overpressure.

0

Fi..3

needles

ue.S

6

FIG. eight