Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ

Изобретение относится к заготовительному производству и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах металлургических и машиностроительных заводов.

Известен способ горячего прессования полуфабриката из заготовки, при этом последняя смонтирована в капсуле. Такой способ часто используют для увеличения плотности предварительно спрессованных (или спеченных) заготовок из порошков металлических сплавов, дискретных металлических материалов, обработки давлением металлических отливок для удаления внутренних несплошностей, образующихся при их затвердевании и т.п. (см. А.Прохоров. Изостатические прессы для холодного и горячего прессования изделий. Стр.5, публ. 11.02.2013 - Интернет - адрес:

http//www/ruscastmgs.ru/work/ 168/ 5617/ 5664/ 6636).

Такой способ обеспечивает высокое качество полуфабрикатов и позволяет приблизить их свойства к полуфабрикатам, получаемым с использованием деформационных технологий.

Недостатком известного способа является трудность обеспечения равномерности свойств получаемых полуфабрикатов по всему их объему.

Известен способ горячего прессования полуфабриката из цилиндрической заготовки, при этом последняя смонтирована в металлической капсуле с цилиндрической стенкой и плоскими днищами, включающий размещение капсулы в сквозном отверстии ручья контейнера, при этом на части длины это отверстие выполнено с диаметральными размерами, соответствующими наружному диаметру цилиндрической стенки капсулы, причем к заготовке прикладывается осевое усилие нажимным пуансоном с диаметральными размерами, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, через одно из упомянутых днищ с ее опорой через второе из упомянутых днищ на закрепленный на станине пресса опорный пуансон (см. пат. США №7037466, кл.419/48, публ. 2006 - прототип).

Недостатком этого способа является нерациональная схема деформирования, не обеспечивающая «проработку» центральной зоны полуфабриката.

Предлагаемый способ горячего прессования полуфабриката из цилиндрической заготовки, смонтированной в металлической капсуле с цилиндрической стенкой и плоскими днищами, включает размещение капсулы в сквозном отверстии ручья контейнера. На части длины это отверстие выполнено с диаметральными размерами D_б, соответствующими наружному диаметру цилиндрической стенки капсулы. К заготовке прикладывается осевое усилие Р_ос нажимным пуансоном с диаметральными размерами D_м, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы, через одно из упомянутых днищ с ее опорой через второе из упомянутых днищ на опорный пуансон, закрепленный на станине пресса.

Со стороны контейнера, обращенной к нажимному пуансону, на остальной части упомянутое отверстие ручья выполнено с диаметральными размерами D_м, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы. Сам контейнер смонтирован на станине пресса с возможностью осевого перемещения. К контейнеру прилагается усилие Р_к в направлении, противоположном направлению упомянутого осевого усилия Р_ос, а на завершающей стадии горячего прессования к контейнеру и пуансону прилагается усилие Р_наж в том же направлении, что и усилие Р_ос, при этом упомянутые усилия связаны зависимостью:

Р_ос<Р_к<Р_наж

Предлагаемый способ отличается от способа - прототипа тем, тем, что со стороны контейнера, обращенной к нажимному пуансону, на остальной части длины упомянутое отверстие ручья выполнено с диаметральными размерами D_м, соответствующими внутреннему диаметру цилиндрической стенки капсулы. Сам контейнер смонтирован на станине пресса с возможностью осевого перемещения. К контейнеру прилагается усилие Р_к в направлении, противоположном направлению упомянутого осевого усилия Р_ос, а на завершающей стадии горячего прессования к контейнеру и пуансону прилагается усилие Р_наж в том же направлении, что и усилие Р_ос, при этом упомянутые усилия связаны зависимостью:

Р_ос<Р_к<Р_наж

Технический результат использования предлагаемого изобретения - за счет оптимизации «проработки» центральной зоны полуфабриката и рационализации схемы деформирования обеспечивается получение полуфабриката высокого качества.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на рис.1 показана капсула с заготовкой перед горячим прессованием;

на рис.2 схематически показан экспериментальный штамп в исходном положении (перед горячим прессованием);

на рис.3 - то же, в момент выборки зазора А;

на рис.4 - то же, в конечном положении (завершение горячего прессования).

Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами осуществления способа горячего прессования полуфабрикатов на экспериментальных штампах.

Пример 1. Предварительно подготовленная заготовка 1 (рис.1) из гранул магниевого сплава МА-14, спрессованных до плотности 0,62 от плотности сплошного материала, размещена в дегазированной и герметизированной металлической капсуле в виде цилиндрической стенки 2 и вваренных в нее днищ 3 и 4. Размеры заготовки - ⌀=150 мм; H=190 мм. Экспериментальный штамп (рис.2) включает подогреваемый контейнер 5, смонтированный на станине 6 пресса с возможностью осевого перемещения. В контейнере выполнен ручей в виде сквозного круглого отверстия, часть 7 длины которого имеет диаметральные размеры D6, соответствующие наружному диаметру цилиндрической стенки 2 капсулы. Часть 8 этого отверстия выполнена с диаметральными размерами D_м, соответствующими внутреннему диаметру стенки 2 капсулы. Капсулу с заготовкой нагревают и монтируют в части 7 отверстии ручья контейнера на опорном пуансоне 9, закрепленном на станине 6 пресса. В части 8 отверстия ручья размещают нажимной пуансон 10. Между обращенной к пуансону 10 стороной 11 днища 3 и частью 8 отверстия ручья предусматривается наличие зазора Δ.

Зазор Δ в эксперименте выбран в диапазоне (6÷8)мм. К заготовке 1 через днище 3 прикладывается нажимным пуансоном 10 осевое усилие Р_ос (рис.3) с опорой через днище 4 на опорный пуансон 9. Упругим элементом 12 прикладывается усилие Р_к к контейнеру 5 в направлении, противоположном направлению усилия Р_ос. При этом

Р_к=(1,05-1,25) Р_ос

Происходит осадка заготовки. При этом цилиндрическая стенка 2 выдавливается в направлении, противоположном направлению усилия Р_ос, и после выборки зазора А процесс выдавливания вверх стенки 2 прекращается. Заготовка прессуется в условиях всестороннего сжатия.

На завершающей стадии процесса (рис.4), при упоре опускающегося пуансона 10 в контейнер 5, усилие Р_ос начинает возрастать, превышая усилие Р_к и достигая значений усилия Р_наж. При таком усилии опорный пуансон 9 вдавливается внутрь стенки 2 опускающейся совместно с контейнером 5 капсулы, а прилегающая к этому пуансону часть 13 стенки 2 выдавливается в часть 7 отверстия ручья контейнера. При этом Р_наж=(1,1-1,35) Р_к

При упоре опускающегося контейнера 5 в ограничитель хода (не показан) на станине 6 пресса процесс прессования заканчивается.

Затем капсула извлекается из контейнера (не показано). Механической, например, обработкой отделяется капсула от готового полуфабриката.

Готовый полуфабрикат имеет плотность (0,98-0,99) от плотности сплошного материала.

Пример 2. Предварительно подготовленная заготовка 1 (рис.1) в виде отливки из алюминиевого сплава 1201 размещена в стальной капсуле, аналогично примеру 1. Размеры заготовки ⌀=145 мм; Н=175 мм.

Горячее прессование осуществляется, как в примере 1.

Готовый полуфабрикат не имеет внутренних несплошностей, таких как пористость, внутренняя усадка и междендритные трещины, которые образовались в процессе затвердевания отливки. Повышаются пластичность и циклическая прочность.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет экономично изготавливать высококачественные полуфабрикаты. Особенное значение способ имеет в производстве конструктивных элементов современных летательных аппаратов.