×
10.02.2014
216.012.9dee

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ ИЗДЕЛИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой. Для исследование течения металла при горячей объемной штамповке используют металлическую заготовку с расположенной но ее оси полостью. В заготовку с натягом устанавливают пруток и соосные ему одну или несколько труб. Пруток и трубы выполнены из сталей с различным химическим составом, который отличается от химического состава металла заготовки. Производят горячую объемную штамповку заготовки с получением поковки изделия. Поковку разрезают но критическим сечениям и готовят макрошлифы. После подготовки макрошлифов и травления их реактивами анализируют распределение металла прутка и труб в поковке, по которому судят о течении металла заготовки при горячей объемной штамповке. В результате обеспечивается повышение точности определения течения металла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к исследованиям пластического течения металла при горячей обработке металлов давлением и может быть использовано, в частности, при изготовлении поковок коленчатых валов горячей объемной штамповкой.

В качестве исходной заготовки для получения поковки коленчатого вала используется прокат, в котором центральная зона имеет пониженную прочность по сравнению с периферийной зоной. Поэтому технологический процесс изготовления поковок должен исключить выход центральной зоны исходной заготовки на наиболее нагруженные элементы коленчатого вала.

Известен способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке, включающий горячую объемную штамповку заготовки с получение поковки коленчатого вала, разрезку поковки в продольном направлении, подготовку макрошлифов и их травление реактивами и выявление течения металла по направлению волокон [В.И. Гостев Качество штампованных поковок и методы предупреждения брака в кузнечных цехах, Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1975, стр.14 рис.3].

Этому способу исследования присущ тот недостаток, что он не выявляет течение металла из центральной зоны исходной заготовки.

Известен способ исследования течения металла при горячей объемной штамповке коленчатого вала, когда по оси исходной заготовки располагается пруток с химическим составом материала отличным от химического состава материала исходной заготовки. После разрезки поковки коленчатого вала по критическим сечениям, подготовки макрошлифов и их травления реактивами исследуется распределение материала прутка в материале поковки коленчатого вала и таким способом исследуется течение металла из центральной зоны исходной заготовки [Dialogue entre le constructeur du diesel et le fournisseur du vilebrequin INGENIEURS DEL'AUTOMOBILE-11-69 стр.680 Fig.9].

Этому способу исследования присущи следующие недостатки:

1. Центральная зона исходной заготовки из высококачественной стали состоит из зоны центральной пористости, занимающей ≈13% площади поперечного сечения исходной заготовки и зоны ликвационного квадрата, занимающей вместе с зоной центральной пористости ≈38% площади поперечного сечения исходной заготовки. Прочность материала в этих двух зонах могут существенно отличаться как между собой, так и от периферийной зоны. Поэтому установка одного прутка в средину исходной заготовки существенно усредняет течение металла при горячей объемной штамповке коленчатого вала и не дает необходимой точности.

2. Контуры поковки и контуры окончательно обработанного коленчатого вала не совпадают, поэтому нет возможности с необходимой точностью оценить выход сердцевины исходной заготовки на наиболее нагруженные элементы коленчатого вала, например, галтели, масляные отверстия.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ исследования течения металла заготовки при горячей объемной штамповке, включающий горячую объемную штамповку заготовки с получением поковки изделия, разрезку поковки по критическим сечениям, подготовку макрошлифов по сечениям, их травление реактивами и анализ течения металла заготовки при горячей объемной штамповке [SU 1115820 A, В21В 19/00, G01N 19/08, опубл. 30.09.84, бюл. №36]. Способ предусматривает использование образца, состоящим из цилиндра с пазом, заполненным наплавленными слоями металлов со свойствами, отличными от свойств металла цилиндра.

Однако данный способ предназначен для симметричных деталей и не позволяет судить о течении металла по всему объему изготавливаемых поковок деталей и, особенно, поковок сложной геометрической формы - таких как коленчатый вал, зубчатые колеса и др. Кроме того, он имеет недостаточную информативность исследования и точность результатов, так как по линии сплавления неизбежно наблюдается криволинейность, присутствуют окислы и др. дефекты, оказывающие существенное влияние на свойства изделия и точность анализируемого течения металла при горячей объемной штамповке заготовки.

Заявляемое изобретение направлено на повышение точности определения течения металла заготовки при горячей объемной штамповке за счет использования прутка и соосных ему одной или нескольких труб из сталей с различным химическим составом в деформируемой заготовке.

Поставленная задача достигается тем, что способ исследования течения металла заготовки при горячей объемной штамповке включает выполнение по оси металлической заготовки полости, установку в нее с натягом прутка и соосных ему одной или нескольких труб. Пруток и трубы изготавливают из сталей с различным химическим составом и отличающимся от химического состава металла заготовки. Далее выполняют горячую объемную штамповку заготовки с получением поковки изделия, разрезку поковки по критическим сечениям, подготовку макрошлифов по сечениям, их травление реактивами и проводят анализ распределения металлов прутка и труб в поковке, по которому судят о течении металла заготовки при горячей объемной штамповке.

В предлагаемом способе пруток и трубы в заготовке устанавливают с натягом для обеспечения сплошности металла. Пруток окружен соосными ему одной или несколькими трубами, химический состав их сталей отличается между собой и от химического состава металла прутка и металла исходной заготовки. Этот признак позволяет повысить точность определения течения металла заготовки при горячей штамповке поковок, например коленчатого вала.

Для более четкого выявления границы между различными металлами наружная поверхность прутка и труб покрываются тугоплавкими металлами, например хромом, молибденом и др. Пруток располагается по месту центральной пористости исходной заготовки, а трубы по месту ликвационного квадрата. Количество устанавливаемых труб зависит от степени неоднородности металла исходной заготовки по поперечному сечению.

Распределение металла прутка и труб в изделиях позволяет определить течение металла при горячей объемной штамповке изделий.

Заявляемый способ поясняется чертежами на фиг.1, фиг.2 и фиг.3, где показаны позициями:

1 - исходная заготовка

2 - наружный контур исходной заготовки

3 - наружный контур центральной пористости

4 - наружный контур ликвационного квадрата

5 - наружный контур трубы, вписанный в ликвационный квадрат

6 - наружный контур трубы, описанный вокруг ликвационного квадрата

7 - пруток

8, 9, 10, 11 - трубы

12 - внутренний контур полости в исходной заготовке

На фиг.1 показано поперечное сечение исходной заготовки 1, в которой полость выполнена по окружности 6, описанной вокруг контура ликвационного квадрата 4. На фиг. 2 показано поперечное сечение исходной заготовки 1, в которой полость выполнена по квадрату, совпадающему с контуром ликвационного квадрата 4. Труба 8 по наружному контуру совпадает с контуром ликвационного квадрата, а по внутреннему контуру совпадает с наружной окружностью прутка 7. На фиг.3 показано поперечное сечение исходной заготовки 1, в которой полость выполнена по окружности 12, находящейся в периферийной зоне исходной заготовки. Показанная на фиг.3 оставшаяся часть исходной заготовки 1 может быть заменена на трубу с наружным контуром, совпадающим с наружным контуром 2 исходной заготовки из металла, отличающегося по химическому составу от металлов прутка 7 и труб 8, 9, 10, 11. Количество устанавливаемых труб зависит от степени неоднородности металла исходной заготовки по поперечному сечению.

Пример конкретного выполнения предлагаемого способа исследования течения металла при горячей объемной штамповке изделий, см. фиг.1.

Исходная заготовка 1 коленчатого вала двигателя КамАЗ изготавливается из стали 42ХМФА следующего химического состава в %: углерод - 0,40…0,45; ванадий - 0,08…0,12; марганец - 0,50…0,80; Кремний - 0,17…0,37; хром - 1…1,30; молибден - 0,35…0,45; железо - остальное. Исходную заготовку диаметром 165 мм и длиной 660 мм получают разрезкой сортового проката круглого сечения. В исходной заготовке допускаются следующие дефекты макроструктуры по ГОСТ 10243-75:

- центральная пористость до 3 баллов;

- ликвационный квадрат до 2 баллов;

- подусадочная ликвация до 2 баллов;

- общая пористость до 2 баллов.

Исследование течения металла при горячей объемной штамповке коленчатого вала проводится, как минимум, на двух исходных заготовках, одну используют для исследования в поковке, другую - для исследования в готовом коленчатом вале.

В исходной заготовке 1 выполняются отверстия диаметром 110 мм по оси исходной заготовки на всю ее длину. Далее изготавливается пруток 7 из стали 05кп по ГОСТ 1050-74 диаметром 60 мм, длиной 660 мм и две трубы 8, 9 длиной 660 мм. Труба 8 изготавливается из стали 20 по ГОСТ 1050-74 с внутренним диаметром 60 мм и наружным диаметром 90 мм. Труба 9 изготавливается из стали 65 по ГОСТ 1050-60 с внутренним диаметром 90 мм и наружным диаметром 110 мм. Пруток 7 и трубы 8, 9 покрывают хромом по наружному диаметру толщиной 0,2 мм.

Трубы 8, 9 и пруток 7 вставляют с натягом в исходную заготовку 1. Для обеспечения собираемости исходная заготовка нагревается до температуры 850…880°C в печи Ц-105 с защитной азотной атмосферой.

Две собранных исходных заготовки устанавливают на автоматическую линию по штамповке коленчатых валов, нагревают в индукционном нагревателе до ковочной температуры 1260°C, захватывают манипулятором и подают в ковочные вальцы, где производят вальцовку в два перехода. Затем с помощью манипулятора заготовки перекладывают в ручей заготовительно-формовочного перехода пресса усилием 120 Мн и производят поперечную осадку конца заготовок. Полученные заготовки манипулятором устанавливают в следующий ручей штампа и осуществляют предварительную штамповку. После этого манипулятором устанавливают заготовки в последний ручей штампа и проводят окончательную штамповку полуфабрикатов. После этого полуфабрикаты передают в обрезной ручей кривошипного пресса усилием 12,5 Мн и обрезают облой. Далее поковки устанавливают в штамп выкрутного гидравлического пресса усилием 1,8 Мн и производят выкрутку на 45° шатунных шеек вместе со щеками и противовесами, цапфами и фланцами, при этом происходит скручивание по коренным шейкам второй и четвертой. Полученные поковки передают в первый, а затем во второй калибровочные ручьи гидравлического пресса усилием 16 Мн и калибровкой получают готовую поковку. Предусмотренную техпроцессом операцию термического улучшения на этих поковках не производят. Поковки подвергаются обработке дробью для очистки от окалины и проверке на магнитно-люминисцентном дефектоскопе.

Одну из поковок разрезают по критическим сечениям, готовят макрошлифы, подвергают их травлению реактивами, а также исследуют экспресс-анализаторами АН-29, АН-160 и др. для определения содержания углерода и других химических элементов. В результате этих исследований определяют распределение металла прутка 7 и труб 8, 9 в поковке. Покрытие хромом прутка и труб позволяет более четко выявить границу между различными металлами. По результатам исследования делают предварительные выводы о течении металла при горячей объемной штамповке коленчатого вала.

Вторую поковку подвергают предварительной механической обработке на автоматической линии, затем упрочнению индукционной закалкой шеек коленчатого вала и окончательной механической обработке до получения готового коленчатого вала.

Коленчатый вал подвергается травлению в водном или спиртовом растворе азотной кислоты. В случае выхода на поверхность шеек металла прутка 7 или труб 8, 9 поверхность травления в этом месте будет отличаться по цвету от металла основной заготовки. Исследование с помощью экспресс-анализатора АН-29, АН-160 и др., а также хромовое покрытие делают более четкими границы между различными материалами.

С учетом результатов этого исследования коленчатый вал разрезается по критическим сечениям, готовят макрошлифы и травлением реактивами, а также исследованием экспресс-анализаторами АН-29, АН-160 и др. определяют распределение металла прутка 7 и труб 8, 9 в готовом коленчатом вале. Хромовое покрытие выделяет более четко границу между различными материалами.

По результатам этих исследований делают окончательные выводы по течению металла заготовки при горячей объемной штамповке - коленчатого вала.

Предлагаемый способ течения металла при горячей объемной штамповке изделий позволяет оптимизировать конструкцию изделий, повысить их усталостную прочность, оптимизировать технологию их изготовления и технологию изготовления исходной заготовки, например, получением ее из традиционного сортового проката или обработкой стали для исходной заготовки синтетическими шлаками, внепечным вакуумированием, электрошлаковым переплавом и др.


СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ ИЗДЕЛИЙ
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ ИЗДЕЛИЙ
СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКЕ ИЗДЕЛИЙ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
10.07.2013
№216.012.5450

Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам износостойких чугунов на основе системы Fe-C-Al, и может использоваться для наплавки толкателей ДВС, работающих в условиях трения скольжения в контакте с закаленной цементированной стальной поверхностью вала. Чугун содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487187
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.10.2013
№216.012.71f6

Способ изготовления штампованных поковок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных поковок различной сложности. Получение поковок осуществляют в температурных режимах, соответствующих полугорячей и горячей объемной штамповке. Отрезанную от прутка заготовку нагревают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494831
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.78d5

Способ изготовления штампованных поковок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных поковок повышенной геометрической точности. Из нагретой исходной заготовки формообразуют полуфабрикат, производят окончательную штамповку поковки и выполняют отделочные операции. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496595
Дата охранного документа: 27.10.2013
20.02.2014
№216.012.a15f

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы. Сталь содержит, мас.%: углерод - 0,27÷0,32, титан - 5,8÷6,2, никель - 0,5÷0,9, железо -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507026
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ab81

Способ изготовления штампованных поковок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных поковок повышенной геометрической точности. Получение поковок осуществляют в температурных режимах, соответствующих полугорячей и горячей объемной штамповке. Из нагретой металлической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509620
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.05.2014
№216.012.c5e3

Способ восстановления наружной рабочей поверхности деталей из белого чугуна

Изобретение относится к области восстановления изношенных в процессе эксплуатации деталей методом наплавки и может быть применено на ремонтных предприятиях, занимающихся реновацией деталей, например толкателя клапана двигателя внутреннего сгорания. Способ включает удаление дефектов и следов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516418
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.11.2014
№216.013.05c4

Способ термической обработки стальных заготовок

Изобретение относится к области металлургии. Способ термической обработки заготовок под холодную пластическую деформацию, преимущественно для сталей с машин непрерывного литья, предусматривает аустенитизацию при температуре Ас+(100-150°С), выдержку, охлаждение со скоростью более 20°С/мин до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532874
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2015
№216.013.9197

Способ определения пригодности стали для холодной пластической деформации

Изобретение относится к области физики и может быть использовано для исследования и/или анализа материалов путем определения их физических или химических свойств. Определение осуществляют по механическим и структурным характеристикам. При этом дополнительно определяют величину микротвердости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568887
Дата охранного документа: 20.11.2015
13.01.2017
№217.015.8dd0

Способ получения высокопрочного чугуна

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна, пригодного для производства изделий с высоким пределом прочности. Способ включает выплавку и легирование чугуна в индукционной печи, графитизирующее и инокулирующее модифицирование,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605016
Дата охранного документа: 20.12.2016
Показаны записи 1-10 из 14.
27.04.2013
№216.012.3a6d

Термитная смесь для формирования гранул, используемых для окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано при проведении окислительного рафинирования железоуглеродистых сплавов с получением эффективных реагентов. Термитная смесь включает нитрат калия, железосодержащие отходы в виде опилок, стружки и отходов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480518
Дата охранного документа: 27.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7a

Термитная смесь

Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности и может быть использовано при производстве литых заготовок из графитизированных алюминиевых чугунов. В состав термитной смеси входят железная окалина, алюминий и графитовая стружка при следующем соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480531
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.07.2013
№216.012.5397

Способ ремонта упрочненных азотированием шеек коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к технологии ремонта деталей, в частности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Проводят обработку детали в установленные ремонтные размеры, предварительно проводят снятие с шейки материала оставшегося упрочненного азотированием слоя с помощью электроэрозионной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487002
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5450

Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам износостойких чугунов на основе системы Fe-C-Al, и может использоваться для наплавки толкателей ДВС, работающих в условиях трения скольжения в контакте с закаленной цементированной стальной поверхностью вала. Чугун содержит, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487187
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5746

Способ получения алюминиевого чугуна с компактными включениями графита

Изобретение относится к металлургии. Способ включает приготовление расплава чугуна с содержанием алюминия 9,8-19,7%, заливку расплава в металлическую форму, помещенную в расплав солей с температурой 950-1100°С, охлаждение расплава и изотермическое выдерживание закристаллизовавшейся отливки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487950
Дата охранного документа: 20.07.2013
20.07.2013
№216.012.574e

Суспензионная литая дисперсионно-твердеющая ферритокарбидная штамповая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения и использования литой дисперсионно-твердеющей ферритокарбидной стали для тяжелонагруженных штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, а также штампов для твердо-жидкой штамповки сплавов на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487958
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.78e5

Способ диагностирования относительного положения и жесткости инструментальной оснастки в расточных операциях по показателям точности обработанных деталей

Способ включает обработку заготовки и измерение ее профиля в двух поперечных сечениях. Для повышения точности до обработки измеряют в двух удаленных друг от друга поперечных сечениях значения биения, размера и профиля базовых и обрабатываемых поверхностей заготовки, при закреплении заготовки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496611
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.12.2013
№216.012.89d0

Устройство для выплавки ферроалюминия

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройствам получения ферроалюминиевого сплава с пониженным угаром алюминия. Устройство содержит электрический индуктор и размещенный внутри него тигель с крышкой и каналом для выпуска сплава, при этом устройство снабжено крупноячеистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500962
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.02.2014
№216.012.a15f

Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы. Сталь содержит, мас.%: углерод - 0,27÷0,32, титан - 5,8÷6,2, никель - 0,5÷0,9, железо -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507026
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.aca7

Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроэнергетическая установка преимущественно для высотного сооружения с вертикальной осью, содержащая ветровое подвижное колесо с вертикальными лопастями и электрический генератор. Ветровое подвижное колесо расположено на определенной высоте и имеет в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509914
Дата охранного документа: 20.03.2014
+ добавить свой РИД