SU1754280A1 - Способ выт жки полых изделий из листовой заготовки - Google Patents

Abstract

Использование: относилс  к обработке металлов давлением и предназначено дл  изготовлени  полых изделий из листового металла методом глубокой выт жки, позво- л етувеличить глубину выт жки полых изде- лий без фланца путем создани  оптимальных условий деформировани  во фланцевой части заготовки. Сущность изобретени 1 температуру материала в любой точке фланца деформируемой заготовки определ ют из следующего соотношени : Т ТП{1-0,1 УП+100(НТ„/Тп)ри/М} где Тп - предельное значение температуры обработки материала, соответствующее верхней границе температурного интервала ковки и штамповки; Тм - значение температуры материала у начала скруглени  фланца (рабочей кромки матрицы); RM - радиус выт гиваемого издели ; г - текущее значение радиуса. 1 табл.. 1 ил. сл с

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и предназначено дл  изготовлени  полых изделий из листового металла методом глубокой выт жки.

Известен способ выт жки полых изделий из листового металла с подогревом фланца заготовки, при котором создание неоднородного пол  температур в исходной заготовке перед выт жкой за счет дифференцированного нагрева в штампе позвол ет снизить сопротивление деформации фланца иуменьшить напр жени  в опасном сечении при неизменном исходном сопротивлении разрушению пластически недеформируемой донной части

Недостатком этого способа, существенно ограничивающим область его применени ,  вл етс  мала  степень выт жки, так как отсутствие дополнительного упрочнени  металла в зоне перехода донной части выт гиваемого издели  в его стенку не позвол ет в полной мере использовать пластические и прочностные свойства штампуемого материала и получать издели  с достаточно большой степенью деформации. Вторым недостатком  вл  етс  низка  стойкость штампового инструмента из-за высокой температуры рабочих поверхностей матрицы и прижима в процессе выт жки, так как последние нагреваютс  заранее посредством электроподогрева.

Известен способ выт жки деталей с нагревом, при котором фланцевую часть заготовки , зажатую между матрицей и прижимом , нагревают до температуры гор чей деформации пропусканием через нее электрического тока, а в процессе деформировани  осуществл ют дополнительный нагрев

Х|

СП

ю

00

заготовки посредством теплопередачи от матрицы и Прижима

Недостатком данного способа  вл етс  невысока  производительность, так как процесс выт жки осуществл ют в несколько этапов, на каждом из которых сначала заготовку нагревают и прижимают прижимом, а затем уменьшают усилие прижима и производ т ее деформирование путем приложение усили  выт жки к центральной зоне заготовки. Вторым недостатком  вл етс  ма ла  степень выт жки из-за бтсутст ви  охлаждени  зоны перехода донной части выт гиваемого издели  в его стенку в процессе деформировани 

Известен также способ выт жки изде лий из листового материала с подогревом фланца заготовки, при котором нагрев производ т до температуры ковки обрабатываемого материала, начина  с периферии с постепенным ее уменьшением к центру заготовки .

Недостатком известного способа  вл етс  незначительна  глубина выт жки, обусловленна  тем, что процесс деформировани  осуашствл ют практически при равномерно нагретой фланцевой части заготовки , что происходит вследствие выравнивани  температуры по сечению заготовки за счет теплопроводности при транспо рти- ровке и укладке нагретой в специальном приспособлении заготовки в рабочую зону штампового инструмента, а также путем теплопередачи при соприкосновении с массивной зодоохлаждаемой матрицей. Вторам недостатком  вл етс   отграниченна  степень деформации при выт жке в ледст- вие отсутстви  в ходе формообразовани  дополнительного упрочнени  металла в зоне перехода донной части формируемого издели  в его стенку

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ глубокой выт жки полых изделий из листовой заготовки, предусматривающий предварительный неравномерный нагрев заготовки вне штампа до температуры ковки обрабатываемого материала , начина  с периферии, с постепенным ее уменьшением к центру заготовки, размещение заготовки в штампе, а также создание и поддержание в процессе выт жки во фланцевой части заготовки в радиальном направлении требуемого градиента температуры путем охлаждени  и подогрева отдельных участков фланца Согласно данному способу после размещени  и зажима нагретой заготовки между рабочими торцами матрицы и прижима периферийный участок фланца подогревают от равномерно нагретых заранее периферийных участков

рабочих поверхностей матрицы и прижима, а в процессе формообразовани  заготовки производ т одновременное двухстороннее охлаждение зоны перехода донной части

выт гиваемого издели  в его стенку и кольцевого участка фланца выт гиваемого издели , прилегающего к зоне сопр жени  фланца со стенкой, ширина которого составл ет 0,14-0,48 от ширины фланца заготов0 ки, а также прикладывают противодавление к донной части выт гиваемого издели .

Недостатком этого способа  вл етс  незначительна  глубина выт жки полых изделий , обусловленна  тем, что в процессе

5 деформировани  требуемый градиент температуры в радиальном направлении создают и поддерживают только в пределах упом нутого, строго ограниченного по ширине , охлаждаемого кольцевого участка

0 фланца, в то врем  как основна  по прот женности периферийна  часть фланца, составл юща  0,52-0,86 от его ширины, при выт жке не охлаждаетс , а равномерно подогреваетс , принима  заданную темпера5 туру предварительно равномерно прогретых электронагревател ми соответствующих периферийных участков рабочих поверхностей матрицы и прижима. Обрыв металла из указанном, основном по прот 0 хенности, равномерно нагретом периферийном участке ширины фланца, вследствие пониженной по отношению к его охлаждаемой кольцевой части прочности и ограничивает деформационные возможности

5 способа-прототипа, преп тству  дальнейшему увеличению глубины выт жки изделий . В известном способе максимальное значение лредельного коэффициента выт жки составл ет дл  стали 4,2.

0 Целью изобретени   вл етс  увеличение глубины выт жки полых изделий без фланца путем создани  оптимальных условий деформировани  во фланцевой части заготовки. Это позвол ет уменьшить парк

5 штамповочного и термического оборудовани , сократить численность производственного персонала, снизить капитальные затраты и расход энергоресурсов, повысить производительность труда.

0 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе глубокой выт жки полых изделий из листовой заготовки при котором ее нагревают вне штампа до температуры ковки обрабатываемого материала

5 начина  с периферии, с постепенным ее уменьшением к центру заготовки, размещают заготовку в штампе, а также создают и поддерживают в процессе выт жки во фланцевой части заготовки в радиальном направлении требуемый градиент температуры путем охлаждени  и подогрева отдельных участков фланца, температуру материала в любой точке фланца деформируемой заготовки определ ют из следующего соотношени :

V х

{1-0,1 ,+,оо(,-),}.

где Тп - предельное значение температуры обработки материала, соответствующее верхней границе температурного интервала ковки и штамповки;

Тм - значение температуры материала у начала скруглени  фланца (рабочей кромки матрицы);

RM - радиус выт гиваемого издели ;

г - текущее значение радиуса

Предлагаемый способ отличаетс  от известного наличием размещени  отдельных участков подогрева и охлаждени  материала по всей ширине фланца в радиальном направлении в последовательности, создающей монотонный перепад температуры, описываемый предлагаемой зависимостью, по всей ширине фланца, что обуславливает наиболее рациональное распределение напр жени  текучести нагретого металла по всей ширине фланца, и, следовательно, обеспечивает создание оптимальных условий деформировани  во фланцевой части заготовки

Известны способы, в которых при выт жке примен ют дополнительное тепловое воздействие на фланцевую часть предварительно нагретой заготовки, дополнительный нагрев дл  повышени  пластичности фланца и дополнительное охлаждение отдельных его участков дл  повышени  сопротивлени  их разрушению в процессе деформировани  Однако при указанном дополнительном тепловом воздействии на заготовку в штампе перед началом деформировани  во фланцевой части последней создают один периферийный участок подогрева с посто нной температурой матер$1а- ла в его пределах либо осуществл ют равномерный подогрев всего фланца от разогретых предварительно матрицы и прижима . Поэтому в известных способах в процессе выт жки во фланцевой части заготовки в радиальном направлении требуемый градиент температуры либо вообще не создают, либо создают и поддерживают только в пределах строго ограниченного по ширине, охлаждаемого кольцевого участка фланца выт гиваемого издели , примыкающего к началу его скруглени  и составл ющего 0.14-0,48 от ширины фланцевой части. Известные решени  не позвол ют разместить отдельные участки подогрева и охлаждени  материала по всей ширине фланца в

радиальном направлении в последовательности , создающей монотонный перепад температуры по требуемому закону по всей ширине фланца, обеспечивающий наиболее рациональное распределение напр жени 

текучести металла по всей ширине фланца в процессе формообразовани  заготовки, которое достигаетс  в предлагаемом способе. Размещение отдельных участков подогрева и охлаждени  материала по всей ширине фланца в радиальном направлении в последовательности, создающей монотонный перепад температуры, определ емый предлагаемым соотношением, по всей ширине фланца обуславливает наиболее рациональное распределение напр жени  текучести металла по всей ширине фланца в процессе формообразовани  и, следовательно , обеспечивает создание оптимальных условий деформировани  во фланцевой

части заготовки. Это приводит к существенному снижению раст гивающих напр жений в очаге деформации, что позвол ет значительно увеличить глубину выт жки полых изделий без фланца.

Способ осуществл ют следующим о разом

Листовую заготовку предварител ни нагревают в специальном приспособлении (например, индукционном нагревателе) за

пределами рабочей зоны штампового инструмента , причем нагрев производ т до температуры ковки обрабатываемого материала , начина  с периферии с постепенным ее уменьшением к центру заготовки.

После нагрева заготовка имеет предварительный температурный профиль, показанный на чертеже - крива  ТПр предварительного распределени  температуры по радиальному сечению заготовки.

Затем нагретую заготовку транспортируют в рабочую зону штампового инструмента , укладывают между рабочими торцами матрицы и прижима, зажимают Прижимом. В процессе транспортировки

нагретой заготовки в рабочую зону штампового инструмента, укладки на матрицу и зажима при низком температурном сопротивлении холодной центральной части диска теплопроводности и одновременном высоком сопротивлении воздушной среды конвективному теплообмену, происходит разогрев центральной части заготовки при соответствующем понижении температуры ее периферии. Кроме того, поеле укладки заготовки на матрицу, а также после ее зажима между менее нагретыми массивными блоками матрицы и прижима происходит интенсивное остывание фланцевой части заготовки за счет теплопроводности при низком температурном сопротивлении более холодного инструмента . Следовательно, к моменту зажима заготовки в рабочей зоне штампового инструмента ее предварительный (после нагрева) температурный профиль - температурна  крива  ТПр (см. фиг. 1) - существенно искажаетс , выравниваетс , а ее уровень понижаетс . После зажима в рабочей зоне штампа заготовка имеет уже новый, некоторый промежуточный температурный профиль , показанный на фиг. 1 - крива  Тр.3. промежуточного распределени  температуры по радиальному сечению заготовки.

После зажима заготовки между рабочими контактными поверхност ми матрицы и прижима осуществл ют одновременные дополнительный локальный (очаговый) разогрев периферийных и дополнительное локальное (очаговое) охлаждение центральных , прилежащих к рабочему отверстию кольцевых участков фланцевой части заготовки путем создани  в радиальном направлении кольцевых участков дополнительного разогрева ( Лг1рэз) и дополнительного охлаждени  (Л похл) материала на соответствующих участках фланца (см. фиг. 1). Указанные участки создают известными способами, например, путем теплопередачи при контактном теплообмене между заготовкой и инструментом. В процессе этого дополнительного теплового воздействи  на заготовку, имеющую промежуточный температурный профиль Тр з . упом нутые кольцевые участки дополнительного разогрева и охлаждени  материала размещают в радиальном направлении по всей ширине фланцевой части, т.е. распредел ют по координате г (похл; Праз) и прот женности (А Похл; Апраэ) в требуемой последовательности (закономерности). Причем данна  последовательность (закономерность) такова, что при дополнительном локальном разогреве А Праз и дополнительном локальном охлаждении А Похл материала на каждом из соответствующих участков Праз; Апраз и Похл; А похл во фланцевой части заготовки создаетс  неравномерное температурное поле, определ емое предлагаемым соотношением температур, с монотонным увеличением температуры к наружному контуру фланца RH. После осуществлени  серии указанных одновременных дополнительных местных разогревов и охлаждений в штампе

перед началом деформировани  непосредственно перед самым началом выт жки заготовка будет иметь окончательный температурный профиль, показанный на

фиг. 1 -крива  Твытокончательного распределени  температуры по радиальному сечению заготовки. При этом расположение указанных участков (Апохл. Д Праз; Rrp - их обща  граница), их количество и прот женность (Ariox/i; А Праз), требуемый перепад температуры ( А Праз; ) в пределах каждого из них по отношению к промежуточному температурному профилю заготовки определ ют в зависимости

от конкретных условий выт жки (темпер - турно-скоростных параметров деформации, теплофизических характеристик материала заготовки и инструмента, геометрии очага деформации, условий трени  и т.д.) таким

образом, чтобы удовлетворить указанному в формуле изобретени  соотношению температур при монотонном ходе окончательной температурной кривой ТВыт.

После придани  заготовке требуемого

окончательного температурного

Твыт по радиальному сечению производ т ее

формообразование путем воздействи  на ее

центральную чдать выт жным усилием.

Пример. Произведена выт жка корпуса газового автомобильного баллона из стали 45ХМА толщина листового материала равна 9 мм, диаметр исходной заготовки - 1550 мм, диаметр готового издели  - 240 мм. Относительна  толщина заготовки составл ет 9/1550 0,0058, а относительна  толщина стенки издели  - 9/240 0,038.

Дл  заданных условий деформации при выт жке радиус рабочей кромки матрицы равен 100 мм, пуансона - 70 мм, коэффициент трени  может быть прин т равным 0,3, а значени  исходных параметров выбраны следующие: Тп 1260°С;ТМ 850°С; Н/мм2().

Рассчитанные по предлагаемому соотношению значени  температуры материала во фланцевой части деформируемой заготовки представлены в таблице.

Созданное с использование предлагаемого соотношени  распределение температуры во фланце при деформации (см. таблицу) позвол ет получить корпус газового баллона с максимальной глубиной 2450 мм, что в 2,4 раза больше достигнутой в известном способе глубины выт жки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ выт жки полых изделий из листовой заготовки путем ее нагрева вне штампа до температуры ковки обрабатываемого материала, начина  с периферии с постепенным ее уменьшением к центру заготовки , размещени  заготовки в штампе, а также создани  и поддержани  в процессе выт жки во фланцевой части заготовки в радиальном направлении требуемого градиента температуры путем охлаждени  и подогрева отдельных участков фланца, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  глубины выт жки полых изделий без фланца путем создани  оптимальных условий деформировани  во фланцевой части заготовки , температуру материала в любой точке фланца деформируемой заготовки определ ют из следующего соотношени Т-Тп

   1 }Г2 1

   0,1 У П +1оо (1 -1 ) 1 -1, I L W J r J

   где Тп - предельное значение температуры обработки материала, соответствующее верхней границе температурного интервала ковки и штамповки;

   Тм - значение температуры материала у начала скруглени  фланца (рабочей кромки матрицы),

   RM - радиус выт гиваемого издели ;

   г - текущее значение радиуса.

   Температура материала во фланце деформируемой заготовки

   лТ.кЛ

   кальце&ые с/чос ки дополнительною paitaofia

   tr.fg

   Ttfy

   Продолжение таблицы

   WMIff&t bvac/пни допални елмро охлаждени 

   i,su

   Ttaji

   e