SU1570831A1

SU1570831A1 - Способ изготовлени деталей типа инструмента с формообразующей полостью

Info

Publication number: SU1570831A1
Application number: SU884411846A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Мочайло; Аркадий Наумович Равин; Валерий Павлович Шульга; Виктор Лукьянович Щербанюк; Михаил Абрамович Лойферман; Евгений Лаврович Сорокин
Original assignee: Физико-технический институт АН БССР
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1988-04-18
Publication date: 1990-06-15

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению формообразующего инструмента с внутренними полост ми дл процессов прессовани , волочени , штамповки и т.д. Цель изобретени - расширение технологических возможностей. Способ осуществл ют путем выдавливани гравюры инструмента рабочей частью пуансона и последующей чеканки заготовки торцовой поверхностью его хвостовой части в контейнере штампа при степени деформации 60-95% в услови х всестороннего сжати на глубину 0,6-1,22 мм. Изготовление деталей с максимальным размером поперечного сечени , превышающим 30 мм, провод т со степенью деформации, определ емой по соотношению ε=D/(3,356+1,044D)^.100, где ε - степень деформации при чеканке

D - максимальный размер поперечного сечени поковки детали после выдавливани . Изобретение деталей с формообразующей полостью, состо щей из заходной и калибрующей частей, провод т, осуществл чеканку на глубину, уменьшенную пропорционально объему заходной части. При выдавливании деталей в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением размеры хвостовой части пуансона и контейнера выбирают из соотношени 0,77≤D_хв/D_к≤0,97, где: D_хв и D_к - диаметры хвостовой части пуансона и отверсти контейнера соответственно. При изготовлении деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые участки, например С-образного сечени , чеканку осуществл ют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном. При осуществлении способа в услови х всестороннего сжати пластичность материала значительно повышаетс , причем повышение пластичности пропорционально повышению гидростатического давлени , обусловленного степенью деформации при чеканке. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, а именно к способам из- готовлени формообразующего

инструмента с внутренними полост ми дл процессов прессовани , волочени , штамповки и др.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей спосо- 6а.

На фиг. 1 представлена схема осуществлени предлагаемого способа, на фиг. 2 - схема поковки детали после чеканки; на фиг. 3 - график зависимости степени деформации при чеканке от максимального размера поперечного сечени (дл круга - от диаметра ) детали; на фиг. 4 и 5 - графики зависимостей величины торцовой ут жины а и боковой ут жины б от отношени рассто ни от центра сечени отверсти контейнеpa до его стенки (Дл контейнера с внутренним круговым поперечным сечением - радиус контейнера R) к радиусу-вектору г; на фиг. 6 - графики зависимости отношени глубины полностью оформленной части полости ho к глубине вдавливани hb от глубины вдавливани при отношении R/r 1,5 (крива 1), 3,0 (крива 2), 6,0 (крива 3) и 8,0 (крива 4); на фиг, 7 - матрица дл прессовани профилей, вид сверху; на фиг, 8 - сечение А-А на фиг. 7.

На фиг. 1 обозначены: 1 - рабоча часть пуансона; 2 - хвостова часть пуансона; 3 - контейнер штампа ; 4 - поковка детали.

Чеканку осуществл ют в контейнере штампа при степени деформации 60-95% в услови х всестороннего сжати на глубину 0,6-1,2 мм, выбираемую в зависимости от материала детали.

При изготовлении деталей с максимальным размером поперечного сечени , превышающим 30 мм, степень деформации при чеканке определ ют по соотношению

fc ™

D

3,356 + 1,0440

100% (1)

где Б- степень деформации при чеканке;

D - максимальный размер поперечного сечени поковки детали после выдавливани .

При изготовлении деталей с формообразующей полостью, состо щей из заход- ной и калибрующей частей, глубину чеканки уменьшают пропорционально объему за- ходной части.

При выдавливании деталей в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением размеры хвостовой части пуансона и контейнера выбирают из соотношени DXB

0,77

DK

0,97

(2)

где DXB, DK - диаметры хвостовой части пуансона и отверсти контейнера соответственно .

При изготовлении деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые участки, например С-образного сечени , чеканку осуществл ют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном.

Благодар тому, что в способе выдавливание (прошивку) и чеканку осуществл ют в контейнере штампа в услови х всестороннего сжати , пластичность материала значительно повышаетс , что позвол ет исключить по вление трещин даже при обработке труднодеформируемого материала. Повышение пластичности пропорционально повышению гидростатического давлени , обусловленного степенью деформации при чеканке.

Максимальное повышение гидростатического давлени достигаетс штамповкой в закрытом объеме, когда поперечное сечение хвостовой части пуансона совпадает с поперечным сечением .полости контейнера, а степень деформации близка к 100%. Однако при этом резко возрастает деформирующее усилие,что может вызвать поломку оснастки или оборудовани . Это заставл ет ограничивать верхний предел степени деформации при чеканке созданием возможности затекани метала в зазор между хвостовой частью пуансона и контейнером после полного оформлени полости. В то же врем минимальна степень деформации при чеканке должна обеспечивать заполнение ут жины выдавливаемым металлом.

Минимальна степень деформации зависит от максимального размера D поперечного сечени изготавливаемой детали. Дл деталей с D 10-400 мм, которые наиболее

характерны дл деталей типа инструмента с формообразующей полостью, она находитс в пределах 0,6-0,95.

На фиг. 3 приведен график дл выбора минимальной степени г деформации при

чеканке в зависимости от D. Как видно из фиг. 3, крива зависимости степени деформации при чеканке от максимального размера D при мм близка к гиперболической зависимости вида у х/a+bx. В св зи с этим

степень деформации при чеканке Е при мм может быть найдена по эмпирической зависимости

Р -- .

D

3,356+1,ОМ D

100%.

Глубина чеканки при данной степени деформации определ етс полным объемом ут жины VyT и объемом металла, вытесн емым в зазор между хвостовой частью пуансона и полостью контейнера Уз.

Прошивка фасонных полостей характеризуетс различной величиной ут жины на отдельных участках. Наименьша ут жина

наблюдаетс на участках поверхности полости , ограничивающих те зоны, в которых локальна деформаци и гидростатическое давление при прошивке наибольшие (участки , дл которых R/r минимально, т.е. участки , соответствующие наибольшему радиусу-вектору полости г). В этих же зонах при чеканке смещаетс минимальный объем металла. Наибольша ут жина наблюдаетс в зонах, дл которых радиус-вектор полости

минимальный. В этих зонах при чеканке смещаемый объем наибольший,

В св зи с отмеченной закономерностью можно считать, что смещенный при чеканке объем VCM пропорционален объему ут жины Vyr дл любого сечени независимо от формы поперечного сечени полости, т.е.

K

СМ

(3)

Объемы боковой и торцовой ут жин, характеризующиес параметрами а и б, завис т от глубины выдавливани пь рабочей части пуансона и от отношени R/r (фиг. 4 и 5), Эти зависимости получены в результате экспериментов, включающих гор чую прошивку полостей в сплошных заготовках, помещенных в контейнер, цилиндрическим пуансоном диаметром 64, 32, 16 и 9,6 мм на глубину 10, 20 и 30 мм. Как видно из графи- ков (см. фиг. 4 и 5), параметры а и б возрастают с увеличением отношени R/r до значений 6,0, что св зано с переходом при этих значени х процесса закрытой прошивки в процесс вдавливани в полупростран- ство. Из графика зависимости отношени глубины полностью оформленной части полости ho к глубине вдавливани hb от отношени R/r и hb (фиг. 6) следует, что при увеличении hb более 25 мм отношение ho/hb не измен етс .

Глубина чеканки может быть определена из равенства площадей (фиг. 1 и 2)

SKDGH + SPRST SAGNF,

(4) 35

где hb,ho,a,6,r совпадают с обозначени ми, указанными на с. 6 и 7;

П4 - глубина чеканки;

RXB - размер хвостовой части пуансона (дл круга - радиус);

ty- угол наклона пр мой, замен ющей криволинейную конфигурацию деформированного торца заготовки, обращенного к пуансону .

Дл данных условий прошивки угол 1р колеблетс в пределах

(7)

Реша выражение (6) относительно гм, получим

2Rxb

а tQV

+ (hb-ho+a)6 (8)

Параметры а и б и ho определ ют из фиг. 3-5.

При изготовлении деталей с формооб- разующей полостью, состо щей из заход- ной и калибрующей частей, смещенный при чеканке объем должен быть уменьшен на величину, равную объему заходной части. При этом соотношени (4) и (8) могут быть записаны в виде:

SRDGH + SPRST SAGNF - ЗЗАХ 1 I a

(9)

-L i.+(hb-ho+a)6-2S3Ax (10) 2Rxb |tgVJ

где SKDGH - площадь поперечного сечени объема металла, вытесн емого хвостовой частью пуансона в процессе чеканки;

SPRST - площадь поперечного сечени объема металла, вытесн емого рабочей частью пуансона в процессе чеканки;

SAGNF - площадь поперечного сечени ут жины.

Представив эти площади в виде суммы площадей нескольких простых фигур, получим;

SKDEH SDEG + SPRST SAMG + SAMNC +

+S ACF(5)

4R °-r-6-)+ + h« r:

а2 - 2а h4 -..h А 2 . / , 2WT+(a-h«)6 +

+ (hb-ho-a)6(6)

2

С учетом того, что при мм параметры ут жины не завис т от ht, а также с

учетом отношений (3) и (7) можно упрощенно

взамен расчета в каждом случае глубины

чеканки гц по формулам (7) и (8) определ ть

ее значение в интервале от 0,6 до 1,2 мм.

При выдавливании полостей в стал х и

сплавах, обладающих различным сопротивлением деформированию, которые обычно примен ютс дл изготовлени деталей типа инструмента (Ст.45, 40Х, 5ХНМ, ЗХ2В8Ф, Х12Ф1, Р6М5, кобальтовые стеллиты типа ВЗК, жаропрочные никелевые сплавы), установлено, что минимальные значени N в указанном интервале обеспечивают оформление полости в материалах с повышенной пластичностью (Ст.45, 40Х), а

максимальные значени - труднодеформируемых металлах и сплавах или биметаллическом формообразующем инструменте, гравюра которого и прилегающий к ней слой выполнены из твердых сплавов, типа стеллита ВЗК.

Степень деформации при чеканке определ етс отношением площадей

FK (FK FXB) FXBfii

Р -- и и

Гцгк

где FK и FXB - площадь полости контейнера и хвостовой части пуансона соответственно .

При прошивке изделий в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением соотношение (11) может быть записано в виде DxB2/DK2. Степень деформации 60- 95% обеспечиваетс при выборе размахов хвостовой части пуансона и контейнера из соотношени

0,77 0,97 DK

В случае изготовлени деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые уча,стки, например С-образного сечени типа матриц дл прессовани швеллера , тавра, двутавра, неравномерна нагрузка на пуансон приводит к деформации последнего (отгибание полок) и к поломкам, Благодар тому, что чеканку осуществл ют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном снижают усилие деформировани и неравномерность нагрузки на пуансон.

Пример. Согласно предлагаемому способу из сплошных нагретых заготовок из стали ЗХ2В8Ф получали матрицы дл прессовани стальных фасонных профилей, сечение которых приведено на фиг. 7. Штамповку матриц производили в контейнере диаметром DK 130 мм. Диаметр хвостовой части пуансона DXB, определенный из соотношений (1), (2) и (11), равен 125 мм. Глубина полости h 30 мм.

Параметры ут жины а, б и ho дл произвольного сечени А-А (фиг. 7), дл которого отношение R/r 6,5, определенные по графикам (фиг. 4, 5 и 6), равны соответственно 3, 2 и 8 мм. Угол Ц дл данных условий прошивки равен 8°.

Подставив эти данные в соотношение (10), получим величину чеканки h/j, необходимую дл качественного оформлени полости:

0,14

+(30-9+3)-2-28

0,7При изготовлении биметаллических матриц с основой из стали БХНМ и гравюрой , упрочненной стеллитом В ЗК h4 1 мм.

Использование предлагаемого способа позвол ет получать матрицы с полностью оформленной полостью из труднодеформируемых металлов и сплавов без трещин на поверхности поковки.

Claims

1. Способ изготовлени деталей типа инструмента с формообразующей полостью , включающий выдавливание на заготовке гравюры рабочей частью пуансона и последующую чеканку заготовки торцовой поверхностью его хвостовой части, отличающийс тем, что, с целью расширени

технологических возможностей, чеканку осуществл ют в контейнере штампа при степени деформации 60-95% в услови х всестороннего сжати на глубину 0,6- 1,2 мм.

2. Способ по п. 1,отличающийс

тем, что при изготовлении деталей с максимальным размером поперечного сечени , превышающим 30 мм, степень деформации при чеканке определ ют по соотношению

D

Ј -

100%

3,356 + 1,0440 где Ј - степень деформации при чеканке;

3.Способ по пп. 1и2, отличающийс тем, что при изготовлении деталей с формообразующей полостью, состо щей

из заходной и калибрующей частей, чеканку осуществл ют на глубину, уменьшенную пропорционально объему заходной части.

4.Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что выдавливание осуществл ют в

контейнере с внутренним круговым поперечным сечением, при этом диаметральные размеры хвостовой части пуансона DXB и отверсти контейнера DK выбирают из соотношени

0,77

DK

0,97.

5. Способ по пп. 1-4 отличающий- с тем, что при изготовлении деталей с формообразующей полостью, имеющей изогнутые участки, чеканку осуществл ют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном.

2

W SO 100 ISO 200 250 300 350 УП)М

Фиг.з

фае.1

фаг 2

а. мм

10 15 20 25 he.

фиг 6

Редактор А.Лежнина

Фие7

Составитель А.Быстров Техред М.Моргентал

мм

А-А

30

Фиг. 8

Корректор В.Гирн к