SU1657248A1

SU1657248A1 - Матрица дл прессовани

Info

Publication number: SU1657248A1
Application number: SU894660712A
Authority: SU
Inventors: Юрий Геннадиевич Гуляев; Михаил Зиновьевич Володарский; Александр Сергеевич Чукмасов; Олег Исаакович Лев
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт; Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности
Priority date: 1989-03-10
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1991-06-23

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при прессовании цилиндрических прутков и труб из биметаллических заготовок . Цель изобретени повышение качества изделий путем увеличени надежности соединени слоев биметалла. Профиль очка матрицы, включающий цилиндрические заходной и выходной участки и расположенный между ними рабочий участок с выпукло-вогнутой поверхностью, имеет образующую рабочего участка, измен ющуюс в соответствии с волновой функцией Кулона Благодар тому начальна часть рабочего участка состовл ет около 75% его прот женности. Именно на этой части рабочего участка при прессовании исходной заготовки ее радиальна деформаци происходит при относительно небольших сдвиговых деформаци х. На конечной части рабочего участка при небольшой его прот женности , несмотр на наличие более существенных сдвиговых деформаций, относительно проскальзывани слоев биметаллической заютовки не происходит, т.к. на предедущем участке слои прочно соедин ютс в единое целое. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс к обработке металлов давлением и может быть использовано при прессовании цилиндрических прутков и труб из биметаллических заготовок .

Цель изобретени - повышение качества изделий путем увеличени надежности соединени слоев биметалла.

На чертеже показана матрица дл прессовани , продольное сечение.

Профиль очка матрицы содержит цилиндрические заходной 1 и выходной 2 участки

с расположенным между ними рабочим участком 3 с выпукло-вогнутой поверхностью профил . Профиль рабочего участка 3 характеризуетс рассто нием (радиусом) RO от образующей заходного цилиндрического участка, равным соответствующему начальному рассто нию от образующей рабочего участка до продольной оси Z матрицы, рас-, сто нием (радиусом) RI от образующей выходного цилиндрического участка, равным соответствующему конечному рассто нию от образующей рабочего участка до проО

ел XI

Ю

со

дольной оси Z матрицы, текущим значением рассто ни (радиуса) R от образующей рабочего участка до продольной ocnZ матрицы прот женностью Z0 вдоль продольной оси матрицы Z рабочего участка матрицы , условным углом конусности матрицы а у, определ емым как угол наклона хорды, проход щей через граничные точки образующей рабочего участка матрицы, к продольной оси матрицы Z

R°-R1

ay arctg--Q

(1)

точкой а перегиба профил рабочего участка матрицы, координата Za которой определ етс в соответствии с условием д2с

, (2)

Ч(Ъ

ZD-ZO

8RU) 8Z.

d

za

(3)

dZ

средним условным углом конусности(сс у cp) начальной части (Za-sZ Zo) рабочего участка матрицы, определ емым в соответствии с условием

20

иа которого следует, что

K),ctg

,-R«

R0 a

zT

средним условным углом конусности №)г конечной части () рабочего участка матрицы, определ емым аналогично (оЈСц )i. в соответствии с выражением

- (... в

Вид зависимости, описывающей профиль образующей рабочего участка матрицы дл прессовани , обусловлен следующими соображени ми. Представим значение текущего радиуса образующей рабочего участка матрицы в следующем виде:

AR, (6)

где A - текущее значение обжати заготовки по радиусу на рабочем участке матрицы, мм.

Предположим, что

A R(Ro-Ri)FLfU.f ), (7)

где FL,)-текущее значение регул рной , волновой функции Кулона

I огда, подставл (f) в (6), получают R-Ro-tRo-RiJFLC j ) (8) Вынос Ro за квадратичную скобу, получают

(1-Ri/Ro)FL(f).

При этом значение индекса L и характеристик , j7 регул рной волновой функции Кулона должны обеспечить выполнение следующих граничных условий:

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Ri: (9)

R0.(10)

npnL 15Z/Z0+ , Ю: /)20 граничные услови (9) и (10) удовлетвор ютс тождественно , так как FI (10, 20)1; Fie(10, 20)0.

Выбор функции Кулона основан на следующих физических соображени х. При прессовании биметаллической заготовки, представл ющей собой два коаксиально собранных цилиндрических патрубка из различных материалов, на рабочем участке 3 матрицы металл претерпевает деформацию , котора может быть разделена на составл ющие: осевую составл ющую ег общей деформации, характеризуемой величиной интенсивности Г, радиальную составл ющую ех общей деформации, характеризуемой величиной интенсивности Г, сдвиговую составл ющую у Xz общей деформации , характеризуемой величиной интенсивности Г(Г V3e + yjjj1 ).

Наличие сдвигов деформаций у xz в зоне сочленени компонентов биметаллической пары при недостаточной прочности их соединени приводит к их взаимному проскальзыванию . В результате этого влени прочность соединени слоев на готовом изделии может быть весьма незначительной (вплоть до полного расслоени компонентов , составл ющих пару в изготавливаемом биметаллическом изделии).

Чем большим (при прочих равных услови х ) углом конусности у характеризуетс отрезок рабочего участка матрицы, тем большие сдвиговые деформации у Xz наблюдаютс на этом отрезке рабочего участка матрицы. Наличие значительных сдвиговых деформаций у Xz особенно нежелательно в начале рабочего участка матрицы , прилегающего к ее заходному участку 1, так как на этом отрезке рабочего участка слои биметаллической пары практически не испытали радиальной деформации ех и их сцепление недостаточно прочно. По мере осуществлени радиальной деформации слои прочно соедин ютс между собой и на отрезке рабочего участка 3, прилегающего к выходному участку 2, возможно наличие значительных сдвиговых деформаций у Xz без опасности проскальзывани слоев. Именно указанные соображени использованы при конструировании профил матрицы , рабочий участок 3 которой можно условно разделить на два отрезка: начальную и конечную части рабочего участка.

Дл матрицы вследствие специфики предложенной профилировки ее рабочего участка имеет место следующее соотношение:

Za 0,25Z0. (11)

Условие (11), обеспечиваемое видом функции Кулона, приводит к тому, что начальна часть рабочего участка составл ет 75% его прот женности и радиальна де- формаци исходной заготовки проходит при относительно небольших сдвиговых деформаци х у xz на 75% длины рабочего участка , так как (Ои)(а$, на конечной части рабочего участка сдвиговые деформации бо- лее значительны, чем на начальной части, однако это не приводит к проскальзыванию слоев, так как вследствие значительной радиальной деформации на начальном участке слои прочно соедин ютс в единое целое.

Таким образом, готовое изделие при использовании данной матрицы отличаетс высоким качеством соединени слоев, характеризуемым напр жением сдвига слоев биметаллического издели .

Эффективность использовани матрицы данной конструкции подтверждена при опытном прессовании биметаллических труб наружным диаметром 92 мм и толщи ной стенки 8 мм.

Используют сборную из двух коаксиаль- но установленных и сваренных между собой по торцам патрубков со следующими параметрами:

Материал внешнего патрубка 40Х4НМТФ10А

Диаметр X толщина стенки внешнего патрубка, мм 152 19,5 2

Материал внутреннего патрубка сталь 20

Диаметр X толщина стенки внутреннего патрубка, мм 132-26 0 2

Обработка всех поверхностей обоих патрубков ,3 мкм

Прессование биметаллических заготовок осуществл ют с помощью матриц семи типов.

В табл. 1 даны типы матриц.

Соблюдают во всех случа х следующие идентичные услови прессовани ;

Температура нагрева заготовки, °С 110Qt5.

Смазка внешней поверхности заготовки стекло Nfe 2-2

То же. на внутренней поверхности заготовки стекло № 185

Смазка оправки Битум

Суммарна выт жка 6.1

Врем между извлечением заготовки из индукционной печи и началом прессовани , с 40.fi 0

Охлаждение отпрессованной трубы На воздухе

Из семи использованных в эксперименте типов матриц четыре типа (1, 3, 6 и 7)

имеют выпукло-вогнутый профиль поверхности рабочего участка очка матрицы, благодар чему имеетс возможность оценить вли ние различи в положении точки перегиба а образующей рабочего участка на оси Z матрицы (координата Za), с помощью каждого из семи типов матриц изготовлено 10- 13 изделий, из центральной части каждого из которых (не рассто нии 3 0.25 м от переднего конца трубы) вырезают образцы дл испытаний на предмет определени напр жени сдвига слоев биметаллической пары готового издели путем продавливани пуансоном через матрицу.

Дл удобства сопоставлени результаты измерени напр жений сдвига слоев биметаллического издели выражают через величину отношени фактического напр жени сдвига слоев дл изделий, полученных на каждом из семи испытанных типов матриц, к напр жению сдвига слоев изделий , отпрессованных с использованием матрицы, имеющей конический профиль рабочего участка (тип 5).

Результаты испытаний приведены в табл. 2

Как следует из приведенных данных. при прессовании биметаллов с использованием матрицы предлагаемой прочность соединени слоев биметаллической пары в готовом изделии существенно превышает прочность соединени слоев биметаллической пары готовых изделий, полученных при использовании известных матриц.

Аналогичные результаты получены при прессовании биметаллических труб из следующих материалов: стали 35 и 95X18, 08Х18-Н10Т и 12Х, 15Х25Т и сталь 40. 200Х и ВСтб сп. атакже при прессовании биметаллических прутков с сочетани ми сталей: 38ХА и сталь 20, 15Г2 и сталь 25, ШХ15 и 40Х4НМ1Ф10А.

Claims

Формула изобретени Матрица дл прессовани , преимущественно изделий из биметаллов, профиль очка которой включает цилиндрические заход- ной и выходной участки и расположенный между ними рабочий участок с выпукло-вогнутой образующей профил его поверхности , отличающа с тем, что, с целью повышени качества изделий путем увеличени надежности соединени слоев биметалла , образующа профил рабочего участка очка матрицы определ етс из за-, висимости -{ 1-(1-Ri/Ro)FL(Ј/)) . где R - текущее значение рассто ни (радиуса) от произвольно выбранной точки на образующей рабочего участка очка матрицы до продольной ее оси; Ro, Ri - соответственно

начальные и конечные величины рассто ний (радиусов); FL (Ј.Ј)- текущее значение регул рной волновой функции Кулона, где L 15z/Z +1 - индекс регул рной волновой функции Кулона; Ј - 10, - характеристики регул рной волновой функции Кулона , при этом Z - величина рассто ни , измеренного вдоль продольной оси матрицы

от поперечного ее сечени в месте сопр жени с началом выходного участка профил очка до поперечного сечени , проход щего через радиус R, a Z0 - прот женность вдоль продольной оси матрицы рабочего ее участка.

Тип матрицы

Авт.св. СССР N 365185

Манегин Ю.В. и др Гор чее прессование труб и профилей . -М . Металлурги . 1980, с.95, формула 52. Там тоже, формула 53. Авт.св. № 1391750

Гул ев Г.Н. и др. Прессование стальных труб и профилей. М.: Металлурги , 1973, с. 28, рис.16

Прототип Предлагаема матрица

Таблица 1

Источники информации

Таблица 2