SU745585A1 - Способ гидромеханической объемной штамповки изделий - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении точных заготовок деталей из труднодеформируемых сплавов путем гидростати-/ ческой штамповки. Известен способ штамповки металлических изделий в гидростатически сжатой среде 1. Недостатг ом способа  вл етс  высокое удельное усилие штамповки. Известен способ гидростатической штамповки изделий из , листовой заготовки , при котором вокруг заготов ки уложенной в матрицу, располагают кольцо из пластичного материал и воздействуют на заготовку жидкост высокого давлени  (2. Недостатками известного способа  вл ютс : ограниченна  номенклатура изделий и необходимость использовани  дл  каждой заготовки, сменного кольца, что усложн ет процесс. Известен также способ гидромеха нической объемной штамповки изделий включающий деформирование заготовки ;сближающимис  половинами штампа в среде высокого давлени  3. По этому .способу верхний и нижний штампы с установленной между ними . заготовкой помещают в камеру высокого давлени  так, чтобы штампы и заготовка находились во внутренней полости камеры. Затем от независимого , источника давлени  через отверстие в стенке камеры во внутреннюю полость нагнетают жидкость или газ под высоким давлением. При достижении давлени  в полости необходимой величины к штампу прикладывают осевое уси-fлие и производ т деформацию заготовки . После получени  издели  штамп разгружают от осевого усили  и выпускают жидкость или аз из полости камеры . Дл  уменьшени  5.или  штамповки и улучшени  качества поверхности примен ют покрыти  и смазкйг наносимые на поверхность заготовки. Недостатками известного способа  вл ютс : йизйа  производительность из-за сложности установки заготовки в камеру высокого давлени ,и удалени  готового издели  из камеры; высокие удельные нагрузки на штампы особенно при холодной объемной штамповке прочных материалов, например сталей, поскольку штамп, передвигаеЙйй с помощью,осевой силы, должен йосп1рйнимать удельную нагрузку, равную сумме величин: давлени  жидкости в камере и удельного давлени  материала, на штамп в процессе формоизменени , что ведет к испольэЬвЖнию даых прессов и определ ет низкую стойкость штампов.

Целью изобретени  Я1вл етс  повы-; шёние произ водиТельности, снижение Удельных усилий штамповки и повышение стойкости штампрй. Постай Ленна  цель достигаетс  тем, что°до создани  высокого дав- Лени  среды к торцовым наружным поверхност м половин штампа приКладывают осейые напр жени , величиной 0,02-0,1 предела текучести матёриаЛГа заготовки, а в процессе дефЪрмировани  повышают давление среды, что обеспечивает создание осевых сил, сдвигающих штампы и деформируюСцих заготовку, до заполнени  ручь  штампа металлом заготовки при одновременном воздействии перё- манного давлени  жидкости на бокойую г1Овб 55{ность заготовки, Причег величина бокового давлени  жидкости во врем - формоизменени  вс.егда имеет определенное соотношение с о ейыми нагрузками на заготовку.

ii

На фиг. 1 в разрезе показан об-, щий вид уст ройства дл  реал и:зацйй Предлагаемого способа; на (jmrT 2 3 й Й :Щёййё половин штампа, загОтовки и схема действующих сил в про- : цессе штамповки. . .

Устройство состоит из плунжера с уплотнени ми 1, втулки 2, контейнера 3, направл ющего винта 4, верхней половины 5 штампа, заготовки 6, нижней половины 7 штампа, втулки 8, пружины 9, готового издели  10, винта 11 и опоры 12. ,: , .

; г | 1йс5йдаб гншшшшй iTiic ttt

вина 5 шГШШга ; соединенна  с плунжером 1, d помощью втулки 2 и направ-л ющего винта 4 выдвинута из кон .TieiftHepa 3, а нижн   половина 7 штампа спойощвю пружины 9 подн та заподлицо с торцовой п6вёрз4ностью контейнера 3. В контейнер залита рабоча  Жидкость ниже уровн  нижней половины 7 штампа. На йижйюю половину 7

укладывают заготовку б, кото .ра  покрыта густой или жидкой смазкой . ВзайййОе положение деталей уст Ьйства в этот момент на фиг. 1 йе показано.

Г Йа фиг. 1 слева дано положение устрЬйст1а перёд моментом создани  давлеййй жидкости в контейнере, а Шрава - положение устройства в окОйчани  ш а мповки издели  10 при давлении жидкости PI . ПЬслё укладки заготовки 6 йа нижнюю полови-ну .7 штйШта плунжер 1 движетс  BJHиз и сжимает пружину 9, воздейОтвующую

на наружные торцовые поверхности штам па , при этом Половины штампа прижимаютс  к торцовой пойерхности заготовки , и на кольцевой ксштактной площади заготовки FK s(Z)y - /) ) возникают нормальные напр жени  бд, а 5 на наружных торцовых поверхност х

половий штампа создаютс  нормальные напр жени  б (см. фиг. 2) .

При последующем движении плунжера вниз касаетс  уплотнений

плунжера, окружа  штамп и заготовку 6, при этом пружина 9 сжата и обеспечивает такое значение напр жений, . что проникновение жидкости в ручей штампа предотвращаетс  (см. фиг. 2).

5 Эксперименты с МёДью, алюминием и сталью показали, что надежное уплотнение контактной поверхности заготовки с рабочими поверхност ми штампа вплоть дд момента штамповки

Q обесЬечиваетс  значени х напр жений , , разных 0,02-0,1 предела Текучести 1ате1 иала заготовки, в зависимости от чистоты ее контактной поверхности и типа металла. При дальнейшем опускании плунжера начинает

возрастать давление жидкости в контейнере , номальные напр жени , равные по величине давлению жидкости, действуют на наружные торцовые поверхности половин штампа и боковую 30 поверхность заготовки. Первоначально величина давлени  жидкости меньше, чём значени  напр жений бз на контактной поверхности заготовки, и сЯсаТа  жидкость, как уже указывалось, не проНика ёт в ручей штампа. В результате у -опирающихс  на заготовку половин штампа на всю площадь верхней торцовой поверхности действуеТ нормальное давление жидкости, 0 а на нижней торцовОй поверхности .мПа нОрШлЬнОе давление, жидкости действует на площади,-меньшей на ёёлйчину площади заготовки.

введем следующие обозначени . - пЛощадь заготовки, мм ; 5 Рг - кольцева  койтактна  площадь

заготовки, мм Р - Площадь наружной торцовой поШёрхНостИ штампа, мм. . При текущем значении давление жидкости Р, сила, действующа  на верхнюю торцовую поверхность штампа Si, равна

S, f-P.

ч При этом же давлении сила, дей5 стВующа  на йижнюю торцовую поверхность , составл ет

S()P ,

а сила, прйЖимайЩа  половины штамQ па к контактной поверхности заготовки , составл ет

5,-4(.«),

Claims (3)

1. Под действием сигал Si - Зл, на контактс ной кольцевой поверхности заготрвки возникают напр жени  6i + - гге б равно , - . При некотором значении давлени  жилкости контактные напр жени  достигают значени  , равного пределу текучести материала заготовки, ,и материал переходит в пластическое состо ние, а по мере роста давлени  половины штампа сдвигаютс  и деформируют заготовку до размера fi (см. фиг.З) . В процессе деформации давление жидкости и значени  контактных . напр жений измен ютс , но в каждый момент деформации между осевыми нагрузками на заготовку и величиной бокового подпора жидкости имеетс  oпpeдe feннoe соотношение, которое зависит от величины начальной ной площади заготовки. Благодар  наличию переменного бокового подпора материал в процессе осаживани  не течет вширь, а заполн ет ручей штампа, как показано на фиг. 3. В зависимости С)т конструк;Ции штампов и формы заготовки может получатьс  корсет или заготовка сохран ет размер Д|. Когда ручей .штампа заполн етс  материалом заготовки , возрастает величина контактной площади, и контактные напр жени  уменьшаютс , при этом Движение половин штампа прекращаетс  при фик сированном значении давлени  жидкост В процессе формоизменени  нагруз ка, воспринимаема  рельефом штампа, поддерживаетс  давлением жидкости с наружных поверхностей штампа, причем эти величины автоматически .согэто обеспечивает повыласуютс . ше ни ест ой к о сти штампов. Изменение характера течени  материала и переменной боковой подпор на всех стади х штамповки обеспечив снижение удельных усилий штамповки. После окончани  штамповки плунже св за.нный с прессом, поднимаетс  вм Те со штампом, а нижн   его полоBkHai; БЫТалкиваетс   пружиной заподли цо с торцовой поверхностью контейнера . Смазка, затекающа  в процессе формоизменени  в отверсти  (см. фиг. выталкивает заготовку из штампа. За тем цикл повтор етс . ; П р и м е р. Дл  осуществлени  способа используют устройство на ба зе пресса П-479 усилием 400 т. Устройство состоит из контейнера с внутренним диаметром 40 мм, плунжера с уплотнени ми, втулки, направ л ющего винта, верхней и нижней половин штампа, пружины, нижнего напра л ющего винта и опоры. Заготовка укладываетс  в разъем штампа и при движении плунжера поджимаетс  на контактной поверхности штампов пружиной, затем создаетс  давление жидкости в контейнере при Дальнейшем ходе плунжера и происходит деформирование заготовки. В процессе испытани  деформируют образшл размерами .- 17 мм, высота П 1 8 мм из алюмини , меди и стали , при этом давление жидкости составл ет соответственно 2, б, и 10 кбар Эти же образцы деформируют в штампах под прессом без гидростатики и усилие деформировани , необходимо,е дл  заполнени  полости щтампов,составл ет дл  алюмини  20 т, дл  меди 38 т. npvf деформации стали ЗОХНГМФА с пределом текучести НО кТ/мм штампы разрушились. Расчет удельных нагрузок при .гидростатической .объемной штамп.овке предлагаемым способом и при штамповке ранее известным способом показал , что при гидроштамповке они снижаютс  в 2-2,5 раза. Это позвол ет осуществить холодную штамповку прочных материалов сталей, молибдена и т. д. без разрушени  штампов, чтб было выполнено дл  стали ЗОХНГМФА при давлении 10 кбар. Способ обеспечивает следующие преимущества: повышенйё п р6йз в6- дительности процесса деформировани  за счет более быстрой установки заготовки и уд;алени  издели ; упрошение . конструкции устройства, необходим только один источник давлени ; повышение стойкости штампов за счет снижени  удельных .нагрузок в 2-2,5 раза; улучшение условий заполнени  ручь  штампа благодар  наличию переменного бокового подпора жидкости в процессе деформации. Способ может быть механизирован и автоматизирован. Формула изобретени  Способ гидромеханической объемной штамповки изделий, включающий деформирование заготовки сближающимис  половинами штампа в среде высокого давлени , отличающ и и с   тем, что, с Целью повышени  произ.водйтёльйьсти, снижени  удельного усили  штамповки и повышени  стойкости штампов, до создани  высокого давлени  среды к торцовым наружным поверхност м половин штампа прикладывают осевые напр жени  величиной 0,02-0,1 предела текучести материала заготовки, а в процессе деформировани  постепенно повышают давление среды до заполнени  ручь  штампа материалом заготовки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3685337, кл. 72-60, опублик. 1972.
2. 2.За вка Японии W 49-27789,1974.
3. 3.Авторское свидетельство СССР ) 287507, кл. В 21 J 5/04, 1965 ( прототип)