SU1763076A1

SU1763076A1 - Method of making hollow pieces with internal flange

Info

Publication number: SU1763076A1
Application number: SU904876504A
Authority: SU
Inventors: Игорь Николаевич Сушко; Владимир Иванович Стеблюк; Галина Юрьевна Рудковская; Руслан Николаевич Сушко
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1992-09-23

Abstract

Использование: область обработки металлов давлением, получение штамповкой из трубчатых заготовок с нагревом очага деформации полых деталей с внутренним фланцем. Сущность изобретени : матрицу 3 нагревают до температуры деформации наружным индукционным нагревателем 8. Трубчатую заготовку 14 устанавливают в штамп на выталкиватель 7 Затем до установки заготовки в матрицу осуществл ют вывод матрицы 3 из полости наружного индукционного нагревател 8. Одновременно путем опускани выталкивател 7 ввод т заготовку 14 в полость наружного индукционного нагревател 8. Внутрь заготовки ввод т внутренний индукционный нагреватель 10. Осуществл ют одновременно прерывание нагрева матрицы 3 и двухсторонний нагрев заготовки 14 индукционным способом нагревател ми 8 и 10 до момента выравнивани температуры между заготовкой и матрицей. Ввод т матрицу 3 обратно в полость наружного индукционного нагревател 8, а заготовку 14 - в матрицу 3. Дальнейший нагрев заготовки до температуры деформации осуществл ют совместно с нагревом матрицы до этой же температуры. По окончании нагрева заготовки осуществл ют ее деформирование путем радиального выдавливани фланца с одновременным подогревом заготовки изнутри индукционным нагревателем 10 1 ил СОUsage: the field of metal forming, punching from tubular blanks with heating of the deformation center of hollow parts with an internal flange. SUMMARY OF THE INVENTION: Matrix 3 is heated to a deformation temperature by an external induction heater 8. Tubular billet 14 is installed in a stamp on ejector 7 Then, before installing the billet in the matrix, matrix 3 is removed from the cavity of the outer induction heater 8. At the same time, lower billet 7 an internal induction heater 10 is introduced into the cavity of the external induction heater 8. Inside the billet, the heating of the matrix 3 and the two-way heating is simultaneously carried out heating the preform 14 inductively heaters 8 and 10 until equalization of temperature between the billet and the die. The matrix 3 is introduced back into the cavity of the external induction heater 8, and the workpiece 14 is introduced into the matrix 3. Further heating of the workpiece to the deformation temperature is carried out together with heating the matrix to the same temperature. At the end of heating, the billet is deformed by radial extrusion of the flange while simultaneously heating the billet from the inside with an induction heater 10 1 Il CO

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии штамповки деталей из трубчатых заготовок с нагревом очага деформации, и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и авиастроении для производства тонкостенных корпусных соединительных кольцевых деталей,The invention relates to the field of metal forming, in particular to the technology of stamping parts from tubular billets with heating of the deformation zone, and can be used in mechanical engineering, instrumentation and aircraft manufacturing for the production of thin-walled case connecting ring parts,

Известен способ изготовления полых деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок, включающий установку заготовки в матрицу, двухсторонний нагрев заготовки до температуры деформации путем воздействия на ее внутреннюю поверхность токами высокой частоты от внутреннего индуктора и выдержки в контакте ее наружной поверхности с поверхностью матрицы, предварительно нагретой в наружном индукторе, а также последующее деформирование нагретой заготовки путем радиального выдавливания фланца с одновременным нагревом внутренней поверхности заготовки (авт.св. № 1632598, кл. В 21 J 1/06, 1989).A known method of manufacturing hollow parts with an inner flange from tubular billets, comprising installing the billet in the matrix, double-sided heating the billet to a deformation temperature by exposing it to the inner surface with high-frequency currents from the internal inductor and holding it in contact with its outer surface with the surface of the matrix preheated in external inductor, as well as the subsequent deformation of the heated workpiece by radially extruding the flange while heating the inner surface STI preform (№ SU, 1632598, cl. B 21 J 1/06, 1989).

Недостатком этого способа является пониженная производительность и повышенный расход электроэнергии, связанные с осуществлением нагрева заготовки со стороны ее наружной поверхности косвенным методом, - путем теплопередачи от матрицы, а также с необходимостью в процессе нагрева заготовки поддерживать матрицу в области высоких температур, не ниже температуры деформации. Наиболее заметно указанные недостатки проявляются при штамповке металлов и сплавов, деформируемых при высоких температурах (свышеThe disadvantage of this method is the reduced productivity and increased energy consumption associated with the heating of the workpiece from the side of its outer surface by an indirect method, through heat transfer from the matrix, and also with the need to maintain the matrix in the high temperature region not lower than the deformation temperature during the heating of the workpiece. These drawbacks are most noticeable when stamping metals and alloys that are deformed at high temperatures (above

850.. .900°С), при которых имеет место повышенная интенсивность теплоотдачи, и обладающих низкой теплопроводностью при относительно низких температурах (до850 ... 900 ° C), at which there is an increased heat transfer rate, and having low thermal conductivity at relatively low temperatures (up to

450.. .500°С), например, при штамповке титановых сплавов, а также при изготовлении деталей из толстостенных трубчатых заготовок (с толщиной стенки более 10 мм). Вместе с тем, при изготовлении деталей из тонкостенных трубчатых заготовок с толщиной стенки менее глубины проникновения индукционных токов в материал заготовки (менее 3...4 мм) происходит перегрев внутренней поверхности матрицы (в процессе нагрева заготовки) под воздействием индукционных токов, создаваемых матнитным полем внутреннего индуктора, что ведет к снижению качества штампуемых деталей из-за ухудшения структуры металла в зоне наружной поверхности их стенок (поскольку указанная зона также, как и внутренняя поверхность матрицы, нагревается до температуры, выше температуры деформации). Следует отметить, что средняя температура по сечению матрицы и заготовки при этом равна температуре деформации.450 .. .500 ° C), for example, during stamping of titanium alloys, as well as in the manufacture of parts from thick-walled tubular blanks (with a wall thickness of more than 10 mm). At the same time, in the manufacture of parts from thin-walled tubular blanks with a wall thickness less than the depth of penetration of induction currents into the workpiece material (less than 3 ... 4 mm), the inner surface of the matrix overheats (during heating of the workpiece) under the influence of induction currents created by the matrix field an internal inductor, which leads to a decrease in the quality of stamped parts due to the deterioration of the metal structure in the area of the outer surface of their walls (since this zone, like the inner surface of the matrix, heated to a temperature above the deformation temperature). It should be noted that the average temperature over the cross section of the matrix and the workpiece is equal to the deformation temperature.

Цель изобретения - повышене качества деталей, повышение производительности и снижение расхода электроэнергии.The purpose of the invention is to improve the quality of parts, increase productivity and reduce energy consumption.

Цель достигается тем, что согласно способу изготовления полых деталей с внутрен10 ним фланцем из трубчатых заготовок, включающему установку заготовки в матрицу, двухсторонний нагрев заготовки до температуры деформации путем воздействия на ее внутреннюю поверхность токами вы15 сокой частоты от внутреннего индуктора и выдержки в контакте ее наружной поверхности с поврхностью матрицы, предварительно до установки заготовки в матрицу осуществляют индукционный нагрев заго20 товки со стороны ее внутренней и наружной поверхностей с одновременным отключением нагрева матрицы до момента выравнивания температур заготовки и матрицы, а последующий нагрев заготовки до темпера25 туры деформации и матрицы ведут совместно.The goal is achieved by the fact that according to the method of manufacturing hollow parts with an inner flange from tubular billets, which includes installing the billet in a matrix, heating the billet to deformation temperature by applying high-frequency currents to the inner surface of it from the internal inductor and holding it in contact with its outer surface with the surface of the matrix, prior to installing the workpiece in the matrix, induction heating of the workpiece is carried out from the side of its inner and outer surfaces at the same time nym disconnecting the heating of the matrix before the temperature equalization workpiece and matrix, and then heating the billet to deformation tempera25 tours and matrix are in common.

Штамп для осуществления способа содержит верхнюю подвижную 1 и нижнюю неподвижную 2 плиты, матрицу 3, закреп30 ленные на соответствующих плитах верхний 4 и установленный на подкладном кольце 5 нижний 6 кольцевые пуансоны, выталкиватель 7, наружный индуктор 8, внутренний индуктор 9, теплоизолятор 10, а также свя35 занные, соответственно, с матрицей 3 и выталкивателем 7 толкатели 11 и 12. Матрица 3, а также наружный 8 и внутренний 9 индукторы выполнены с возможностью относительного возвратно-поступательного 40 перемещения в осевом направлении.The stamp for implementing the method comprises an upper movable 1 and lower fixed 2 plates, a matrix 3 fixed on the respective plates upper 4 and lower 6 mounted on a spacer ring 5, ring punches, ejector 7, external inductor 8, internal inductor 9, heat insulator 10, and the pushers 11 and 12 are also connected, respectively, with the matrix 3 and the ejector 7. The matrix 3, as well as the external 8 and internal 9 inductors, are made with the possibility of relative reciprocating 40 movement in the axial direction.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Матрицу 3 нагревают до температуры деформации наружным индуктором 8. Труб45 чатую заготовку 13 устанавливают в штамп на выталкиватель 7. Затем, до установки заготовки 13 в матрицу 3 выводят матрицу 3 из полости наружного индуктора 8 (опуская ее посредством толкателя 11) и одновремен50 но с этим путем опускания выталкивателя 7 вводят заготовку 13 в полость наружного индуктора 8, а внутрь заготовки - внутренний индуктор 9. В момент окончания выхода матрицы 3 из полости наружного индуктора 55 8 включают внутренний индуктор 9 и, таким образом, осуществляют индукционный нагрев заготовки со стороны ее внутренней и наружной поверхностей, соответственно, внутренним 9 и наружным 8 индукторами с ___одновременным отключением нагрева мат5 рицы 3. В момент выравнивания температур между матрицей и заготовкой, поднимая матрицу толкателем 11 в верхнее исходное положение, вводят матрицу в полость наружного индуктора 8, а заготовку 13 5 - в матрицу 3, и последующий нагрев заготовки до температуры деформации и матрицы ведут совместно. По окончании нагрева заготовки осуществляют ее деформирование путем радиального выдавливания фланца с одновременным нагревом внутренней поверхности заготовки внутренним индуктором 9. Готовую деталь удаляют из матрицы выталкивателем 7.The matrix 3 is heated to a deformation temperature by an external inductor 8. The pipe billet 13 is installed in a stamp on the ejector 7. Then, before installing the billet 13 in the matrix 3, the matrix 3 is removed from the cavity of the external inductor 8 (lowering it by means of the pusher 11) and at the same time50 by lowering the ejector 7, the workpiece 13 is inserted into the cavity of the external inductor 8, and the inside of the workpiece is inserted into the internal inductor 9. At the end of the exit of the matrix 3 from the cavity of the external inductor 55 8, the internal inductor 9 is turned on and, thus, induction heating of the workpiece from the side of its inner and outer surfaces, respectively, by internal 9 and external 8 inductors with ___ simultaneously turning off the heating of matrix 3. At the moment of temperature equalization between the matrix and the workpiece, raising the matrix with the pusher 11 to the upper initial position, introduce the matrix into the cavity of the outer inductor 8, and the workpiece 13 5 - in the matrix 3, and the subsequent heating of the workpiece to a strain temperature and the matrix are conducted together. Upon completion of heating the preform, it is deformed by radially extruding the flange while heating the inner surface of the preform with an internal inductor 9. The finished part is removed from the matrix by the ejector 7.

В качестве примера конкретного выполнения может служить способ изготовления полых деталей из трубчатой заготовки с внутренним диметром 200 мм и толщиной стенки 12 мм из титанового сплава ВТ-14.An example of a specific implementation can be a method of manufacturing hollow parts from a tubular billet with an internal diameter of 200 mm and a wall thickness of 12 mm from a VT-14 titanium alloy.

Матрицу, выполненную из сплава ЖС6К, нагревают до температуры деформации, составляющей для сплава ВТ-14The matrix made of ZhS6K alloy is heated to a deformation temperature of VT-14 alloy

950.. .1000°С. До установки заготовки в матрицу осуществляют двухсторонний индук- 25 ционный нагрев заготовки с одновременным отключением нагрева матрицы в течение времени выравнивания температур между матрицей и заготовкой, которое предварительно определяют либо аналитическим методом, - путем совместного решения уравнений, выражающих время нагрева заготовки и время остывания матрицы, либо путем совместного построения графиков время - температура, характеризующих интенсивность нагрева заготовки и интенсивность остывания матрицы.950 .. .1000 ° С. Before installing the workpiece in the matrix, two-sided induction heating of the workpiece is performed with simultaneous shutdown of the matrix heating during the temperature equalization time between the matrix and the workpiece, which is preliminarily determined either analytically — by jointly solving equations expressing the workpiece heating time and matrix cooling time, or by jointly plotting time-temperature graphs characterizing the intensity of heating the workpiece and the cooling rate of the matrix.

Нагрев заготовки вне матрицы осуществляют до температуры 780...800°С втечениеThe workpiece is heated outside the matrix to a temperature of 780 ... 800 ° C for

22.. .25 сек, после чего заготовку вводят в матрицу, охлажденную также до22 .. .25 sec, after which the preform is introduced into the matrix, also cooled to

780,..800°С, и нагревают совместно с последней до температуры 95О...1ООО°С.780, .. 800 ° С, and they are heated together with the latter to a temperature of 95О ... 1ООО ° С.

Применение предложенного способа позволяет повысить производительность за счет сокращения нагрева заготовок до температуры деформации, сократить расход электроэнергии за счет исключения необходимости поддержания матрицы (в процессе нагрева заготовки) в области высоких тем10 ператур, а также повысить качество получаемых деталей за счет выравнивания в процессе нагрева заготовки температурного поля в зоне сопряжения матрицы и заготовки путем совместного нагрева 15 последних,как в пакете.The application of the proposed method allows to increase productivity by reducing the heating of the workpieces to a deformation temperature, to reduce the energy consumption by eliminating the need to maintain the matrix (in the process of heating the workpiece) at high temperatures, and also to improve the quality of the parts obtained by aligning the temperature during workpiece heating fields in the interface zone of the matrix and the workpiece by co-heating the last 15, as in the package.

Claims

Claim

A method of manufacturing hollow parts with an inner flange from tubular billets, comprising installing the billet in the matrix, two-sided heating the billet to a deformation temperature by exposing its inner surface to high-frequency currents from the internal inductor and holding it in contact with its outer surface with the surface of the matrix preheated in the outer inductor, as well as subsequent deformation of the heated billet by radially extruding the flange while heating the inner surface for 30 cooking, distinguished by the fact that, in order to improve the quality of parts, productivity and reduce energy consumption, pre-installation of 35 blanks in the matrix, induction heating of the blank is carried out from the side of its inner and outer surfaces with simultaneous shutdown of heating matrix until the temperature of the workpiece and the matrix are equalized, and the subsequent heating of the workpiece to the deformation temperature and the matrix are carried out together.

Compiled by I. Sushko Editor Tehred M. Morgenthal Corrector S. Yusko

Order 3410 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Plant Patent, Uzhgorod, 101 Gagarin St.