SU1570885A1

SU1570885A1 - Deforming member for broaches and female dies

Info

Publication number: SU1570885A1
Application number: SU884416675A
Authority: SU
Inventors: Виктор Антонович Ведмедовский; Игорь Александрович Славгородский; Олег Александрович Розенберг; Инна Владимировна Кухарева
Original assignee: Рижский политехнический институт им.А.Я.Пельше
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1990-06-15

Abstract

Изобретение относитс к обработке материалов давлением и предназначено дл обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретени - повышение стойкости инструмента за счет уменьшени сдвигающих напр жений и покрытий. Деформирующий элемент прот жки содержит подложку в виде кольца, на которой выполнены пересекающиес между собой передн поверхность и обратный конус. На переднюю поверхность нанесено износостойкое покрытие, на котором образована ленточка, расположенна в зоне указанного пересечени . Зона пересечени между передней поверхностью покрыти и ленточкой может быть скруглена или на ней может быть выполнена фаска. Передн поверхность подложки может быть выполнена выпуклой или вогнутой в зависимости от того, следует стремитьс к увеличению или уменьшению ширины ленточки. Деформирующий элемент предлагаемой конструкции обеспечивает более благопри тные услови нагружени ленточки на покрытии, т.к.сдвигающие напр жени воспринимаютс подложкой. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.The invention relates to the processing of materials by pressure and is intended for the treatment of internal and external cylindrical surfaces. The purpose of the invention is to increase tool life by reducing shear stresses and coatings. The deforming element of the broach contains a substrate in the form of a ring on which the front surface and the reverse cone intersect each other. A wear-resistant coating is applied on the front surface, on which a ribbon is formed, located in the zone of the specified intersection. The intersection area between the front surface of the coating and the ribbon can be rounded or beveled on it. The front surface of the substrate can be made convex or concave, depending on whether you want to increase or decrease the width of the ribbon. The deforming element of the proposed construction provides more favorable conditions for the loading of the ribbon on the coating, since the shear stresses are perceived by the substrate. 5 hp ff, 7 ill.

Description

Изобретение относитс к обработке материалов давлением, а именно к деформирующим инструментам типа прот жек и матриц, предназначенных соответственно дл обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей.The invention relates to the processing of materials by pressure, in particular, to deforming tools of the type of protrusions and dies, respectively designed for the treatment of internal and external cylindrical surfaces.

Цель изобретени - повышение стойкости инструмента за счет уменьшени сдвигающих напр жений в покрытии.The purpose of the invention is to increase tool life by reducing shear stresses in the coating.

На фиг. 1 показан предлагаемый элемент, продольный разрез; на фиг. 2 - второй вариант элемента; на фиг. 3 - элемент со скруглением; на фиг. 4 - элемент с плавным переходом между образующими передней поверхности и обратного конуса; на фиг. 5 - - элемент с вогнутой образующей передней поверхности; на фиг. 6 - элемент с выпуклой передней поверхностью; на фиг. 7 - элемент матрицы, продольный разрез.FIG. 1 shows the proposed element, a longitudinal section; in fig. 2 - the second variant of the element; in fig. 3 - element with rounding; in fig. 4 - element with a smooth transition between the generatrix of the front surface and the reverse cone; in fig. 5 - - an element with a concave forming front surface; in fig. 6 - element with a convex front surface; in fig. 7 - matrix element, longitudinal section.

Предложенный деформирующий элемент (фиг. 1) содержит подложку 1 (корпус) в виде кольца, на которой выполнены передн поверхность 2, образующа которой наклонена под углом а, цилиндрическую ленточку 3 и обратный конус 4 с образующей, имеющей наклон по углом а Передн поверхность 2 подложки и обратный конус 4 выполнены с пересечением между собой в плоскости, перпендикул рной оси элемента и условно названной основанием передней поверхности 2 (в ней расположен отрезок ОВ). Износостойкое покрытие 5 с толщиной с нанесено только до основани передней поверхности , т. е, в разрезе до т. О. На нем слева от т. О абразивной доводкой образована ленточка 3 с шириной Ь. При таком исполнении и расположении ленточка 3 не подвергаетс напр жени м изгиба иThe proposed deforming element (Fig. 1) comprises a substrate 1 (body) in the form of a ring on which a front surface 2 is formed, which is inclined at an angle a, a cylindrical ribbon 3 and a reverse cone 4 with a generatrix inclined at an angle a. the substrates and the reverse cone 4 are made with the intersection between themselves in a plane perpendicular to the axis of the element and conventionally called the base of the front surface 2 (there is a segment of the OB located in it). A wear-resistant coating 5 with a thickness of c is applied only to the base of the front surface, i.e., in the section to m. O. A ribbon 3 with width b is formed on the left of m. With this design and arrangement, the ribbon 3 is not subjected to bending stresses and

СД SD

О 00 00 СЛAbout 00 00 SL

сдвига, поскольку этому преп тствует материал подложки 1.shear, as this is prevented by the substrate material 1.

Известно, что чаще рекомендуетс угол . Допустим, что детонационным напылением получен слой с толщиной ,1. Тогда ширина ленточки равнаIt is known that the angle is more often recommended. Assume that a layer with a thickness of 1 was obtained by detonation spraying. Then the width of the ribbon is

5ШОС5ShOS

12 с.12 s.

Таким образом, получены значени ширины ленточки, наиболее близкие к рекомендуемым . Но детонационным методом могут быть получены покрыти и с большими толщинами . В этих случа х ширина ленточки 3 может быть уменьшена. Так, ленточка 3 (фиг. 2) выполнена с плавным переходом своей боковой поверхности в обратный конус 4, при этом толщина m ленточки, измеренна по отношение к т. О, составл ет не более (0,2-0,4) С. Поскольку ленточка 3 возвышаетс над т. О на относительно небольшую величину, то в небольшой степени ухудшаютс ее свойства сопротивлению из- i иба.Thus, the tape widths closest to the recommended ones were obtained. However, coatings with large thicknesses can be obtained by the detonation method. In these cases, the width of the ribbon 3 can be reduced. Thus, the ribbon 3 (Fig. 2) is made with a smooth transition of its side surface to a reverse cone 4, while the thickness m of the ribbon, measured in relation to m. O, is no more than (0.2-0.4) C. Since the ribbon 3 rises above m. O by a relatively small amount, its resistance to i-ib properties is impaired to a small extent.

Зона пересечени передней поверхности 6 покрыти с поверхностью ленточки 3 в определенной степени вл етс концентратором напр жени . Его вредное вли ние может быть уменьшено путем скруглени указа иных поверхностей дугой 7 радиуса R (фиг. 3). Это целесообразно в услови х относительно толстых слоев покрыти , т. е. когда требуетс уменьшить ширину ленточки b до общеприн тых величин. При решении той же задачи переход между поверхност ми 6 и 2 может быть выполнен с помощью фаски 8, имеющей угол наклона (фиг. 4). В обоих случа х обеспечиваетс ширина ленточки не более ,, где d -- диаметр ленточки. Когда нанесены тонкие слои, получают ширину ленточки b меньше общеприн тых значений. Ее увеличивают путем выполнени скруглени радиуса R между передней поверхностью и обратным конусом подложки. Тот же результат .достигаетс , если передн поверхность выполн етс в виде поверхности вращени с выпуклой образующей радиуса R2 (фиг. 6). В услови х, когда толщина покрыти относительно больша , ширина ленточки b мо- жег быть уменьшена до общеприн тых значений путем выполнени передней поверхности в виде поверхности вращени с вогнутой образующей. Угол наклона а этой образующей вл етс переменным и имеет наибольшее значение в зоне ее пересечени с обратным конусом. К тому же вогнута образующа оказывает благопри тное вли ние на уменьшение напр жений изгиба покрыти .The intersection zone of the front surface 6 of the coating with the surface of the ribbon 3 is to a certain extent a voltage concentrator. Its adverse effect can be reduced by rounding off the decree of other surfaces by an arc 7 of radius R (Fig. 3). This is advisable under conditions of relatively thick layers of the coating, i.e. when it is necessary to reduce the width of the ribbon b to generally accepted values. When solving the same problem, the transition between surfaces 6 and 2 can be accomplished with the help of a chamfer 8 having a tilt angle (Fig. 4). In both cases, the width of the ribbon is not more than, where d is the diameter of the ribbon. When thin layers are applied, the width of the ribbon b is less than the conventional values. It is increased by rounding a radius R between the front surface and the reverse cone of the substrate. The same result is achieved if the front surface is made in the form of a rotation surface with a convex forming radius R2 (Fig. 6). Under conditions when the thickness of the coating is relatively large, the width of the ribbon b can be reduced to conventional values by making the front surface in the form of a surface of rotation with a concave generatrix. The angle of inclination of this generatrix is variable and has the greatest value in the zone of its intersection with the inverse cone. In addition, the concave formation has a beneficial effect on the reduction of bending stresses of the coating.

В равной степени описанное относитс к деформирующему элементу матрицы, предназначенной дл обработки наружных поверхностей (фиг. 7).Equally described, it relates to a deforming element of a matrix intended for the treatment of external surfaces (Fig. 7).

Предложенный деформирующий элемент в составе прот жки работает следующим образом .The proposed deforming element in the composition of the hole works as follows.

Прот жку с установленной на нее деталью подсоедин ют к патрону станка. При рабочем перемещении элемент передней поверхностью покрыти вызывает пластическую деформацию детали. Поскольку созданы благопри тные услови дл снижени напр жени изгиба на ленточке, деформирующий элемент в меньшей степени подвержен их отрицательному воздействию. В значительно меньшей степени элемент подвергаетс сдвигу ленточки, поскольку напр жени сдвига воспринимаютс подложкой не в горизонтальной плоскости, а под углом. По окончании обработки прот жку отсоедин ют от станка. При использовании матрицы деталь в виде втулки или стержн проталкивают через деформирующий элемент, обрабатыQ ва наружную цилиндрическую поверхность.A wire with a part mounted on it is connected to the chuck of the machine. During working movement, the element of the front surface of the coating causes plastic deformation of the part. Since favorable conditions have been created to reduce the bending stress on the ribbon, the deforming element is less susceptible to their negative impact. To a much lesser extent, the element undergoes a ribbon shift, since the shear stresses are perceived by the substrate not at a horizontal plane, but at an angle. At the end of the treatment, the draw is disconnected from the machine. When using a matrix, a piece in the form of a sleeve or rod is pushed through the deforming element, machining the outer cylindrical surface.

Деформирующий элемент в составе прот жки работает при следующих режимах. Скорость обработки определ етс возможност ми прот жного станка и выбираетс изThe deforming element in the composition of the thread works in the following modes. The processing speed is determined by the capabilities of the pulling machine and is selected from

g диапазона 2-10 м/мин. Нат г на элемент выбираетс в диапазоне 0,01-0,3 мм в зависимости от того, выполн ет элемент черновую или чистовую обработки. Если элемент используетс в составе матрицы, то скорость обработки зависит от возможностей прес0 са, а максимальные значени нат га при обработке стержней выбираютс меньшими, чем при обработке втулок.g range 2-10 m / min. The tension on the element is selected in the range of 0.01-0.3 mm, depending on whether the element performs roughing or finishing. If the element is used in the matrix, the processing speed depends on the capacity of the press, and the maximum values of the tension during rod processing are chosen to be lower than during the processing of the bushings.

Известно, что примен емые износостойкие покрыти имеют напр жени на изгиб вIt is known that the wear resistant coatings used have bending stresses in

5 три раза меньше, чем на сжатие. В базовом элементе подложка не имеет возможности уменьшить отрицательное воздействие изгиба и сдвига, что приводит в зоне ленточки к разрушению и шелушению. При этом возрастает износ (уменьшаетс стойкость), существенно увеличиваетс шероховатость. Указанные изменени ведут также к увеличению усили прот гивани , т. е. процесс становитс более энергоемким. В отличие от известного элемента в предложенном эле5 менте созданы благопри тные услови на- гружени ленточки. Усили , действующие на ленточку, воспринимаютс подложкой. Ленточка в большей степени работает на сжатие . Сдвиг действует на ленточку не в горизонтальной плоскости, а под углом, т. е.5 three times less than compression. In the base element, the substrate does not have the ability to reduce the negative impact of bending and shear, which leads to destruction and peeling in the ribbon zone. This increases wear (reduced durability) and increases roughness significantly. These changes also lead to an increase in the drag gain, i.e. the process becomes more energy-intensive. In contrast to the known element in the proposed element, favorable conditions for loading the ribbon are created. The forces acting on the ribbon are perceived by the substrate. The ribbon is more working on compression. The shift acts on the ribbon not in a horizontal plane, but at an angle, i.e.

0 услови нагружени от сдвига также станов тс благопри тными.0 shear loading conditions also become favorable.

Преимущества предложенного элемента могут быть доказаны на примере обработки детали электропоезда - втулки, изго- 5 тавливаемой из стали 35 и имеющей размеры , мм: диаметр отверсти 458 мм, диаметр наружной поверхности 58 мм, длину 50 мм. Требуема шероховатость обработан,ной внутренней поверхности ,25- 0,63 мкм. В составе прот жек использовались два вида элементов - базовый и предложенный. В обоих случа х подложка изготовл лась из стали У8, термообработан- ной до HR С 48-52. Покрытие состо ло из твердого сплава ВК15. Оно нанесено детонационным методом, после чего осуществлена абразивна доводка. Толщина покрыти составл ла 0,12 мм. Угол наклона образующей передней поверхности покрыти был равен 5°. Предложенный элемент имел конструкцию , представленную на фиг. 2. При толщине покрыти 0,12 мм ширина ленточки после абразивной доводки была равнойThe advantages of the proposed element can be proved by the example of machining a part of an electric train - a hub manufactured from steel 35 and having dimensions, mm: a hole diameter of 458 mm, an outer surface diameter of 58 mm, a length of 50 mm. The required roughness is processed on the inner surface, 25-0.63 microns. Two types of elements were used as part of the protoc - the basic and the proposed. In both cases, the substrate was made of steel U8, heat-treated to HR C 48-52. The coating consisted of hard alloy VK15. It was applied by the detonation method, after which abrasive finishing was carried out. The coating thickness was 0.12 mm. The angle of inclination of the front surface of the coating was 5 °. The proposed element had the construction shown in FIG. 2. With a coating thickness of 0.12 mm, the width of the ribbon after abrasive finishing was equal

ь s

с 0,12. sin5° 0,087from 0.12. sin5 ° 0.087

1,4 мм,1.4 mm

т. е. ширина ленточки обеспечена в рекомендуемых пределах.that is, the width of the ribbon is provided within the recommended limits.

На черновых элементах нат г в обоих случа х прин т равным 0,2 мм, скорость прот гивани 4 м/мин. При обработке известными элементами разрушение покрыти в зоне ленточки отмечалось после прот гивани 185 деталей, при этом шероховатость обработанных поверхностей до разрушени обеспечивалась равной ,6-0,4 мкм, а после разрушени возросла до ,6-2,3 мкм и более.On draft elements, the tension in both cases is assumed to be equal to 0.2 mm, the speed of drawing is 4 m / min. When processing with known elements, the destruction of the coating in the ribbon zone was noted after 185 details were drawn, while the roughness of the treated surfaces was equal to 6-0.4 microns before destruction, and after fracture increased to 6-2.3 microns and more.

Прот жка с предложенными элементами обеспечила обработку 450 деталей без видимых изменений в зоне ленточки, т. е. разрушени ленточки не наблюдались. При этом шероховатость обработанной поверхности обеспечивалась в тех же пределах (Ra 0,6-0,4 мкм).The stretch with the proposed elements provided processing of 450 parts without visible changes in the area of the ribbon, i.e., the destruction of the ribbon was not observed. In this case, the roughness of the treated surface was provided in the same range (Ra 0.6-0.4 microns).

5five

Claims

1. A deforming element of dies and matrices containing a substrate with a front surface and a reverse cone, as well as a detonation carbide wear-resistant coating, characterized in that, in order to increase the tool durability by reducing the shear stresses in the coating, the front surface and the reverse cone of the substrate intersecting, with the coating applied to the front surface of the substrate, and a cylindrical ribbon in the area of intersection of these surfaces on the coating.

2. An element according to claim 1, characterized in that the junction zone of a cylindrical ribbon with a reverse cone is radially outlined, and the ribbon thickness measured with respect to the intersection point of the front surface of the substrate and the reverse cone is not more than (0.2 - 0.4) s, where c is the thickness of the coating on the front surface.

3. The element according to claim 1, characterized in that the intersection zone of the front surface and the ribbon on the coating is made radial, and the ribbon is made with a width

5 not more than 0.35 l / d, where d is the diameter of the ribbon.

4. The element according to claim 1, characterized in that the intersection of the front surface of the substrate and the reverse cone is made radius.

5. The element according to claim 1, characterized in that the front surface of the substrate is made in the form of a surface of revolution with a concave generatrix.

6. The element according to claim 1, characterized in that the front surface of the substrate is made in the form of a surface of revolution with a convex forming.

0

five

about 5

FIG. 2

about QL s

Fy

3

FIG. five

FIG. 7