Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОНЦЕНТРИЧНОГО УГЛОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА СТАКАНА ИЛИ ЧАШИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении полых деталей.

Известен способ концентричного углового прессования деталей типа стакана, включающий выдавливание приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия неподвижного контейнера с формированием утолщения у торца заготовки в ручье между торцом неподвижного дорна и переходной поверхностью между ступенями отверстия контейнера, а также формирование кольцевой стенки детали (Патент США №3263468, кл. 72-267, публ. 1966).

Недостатком известного способа является трудность обеспечения нужного качества готовых деталей из-за недостаточно рациональной структуры при деформировании, что ухудшает прочностные характеристики деталей при их экстремальном нагружении.

Известен способ концентричного углового прессования деталей типа стакана или чаши, включающий последовательные стадии:

стадию выдавливания приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера с формированием промежуточной заготовки с утолщением у ее торца, ограниченного осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом закрепленного на столе пресса дорна и переходной поверхностью между меньшей и большей ступенями упомянутого отверстия контейнера, стадию осадки промежуточной заготовки, а также стадию формирования кольцевой стенки детали выдавливанием осаженной промежуточной заготовки (пат. РФ №2371276, кл. В21К 21/02, публ. 2009 - прототип).

Недостатком известного способа является то, что исходные осевые размеры упомянутого осесимметричного ручья определяются осевыми размерами донной части готовой детали (стакана или чаши) и не обеспечивают требуемого качества готовых деталей из-за нерациональной схемы деформирования. Особенно сильно этот недостаток проявляется при изготовлении деталей с тонким дном. Предлагаемый способ концентричного углового прессования деталей типа стакана или чаши включает последовательные стадии: стадию выдавливания приводным пуансоном цилиндрической исходной заготовки из меньшей ступени сквозного ступенчатого отверстия контейнера с формированием промежуточной заготовки с утолщением у ее торца. Утолщение ограничивают осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом закрепленного на столе пресса дорна и переходной поверхностью между меньшей и большей ступенями упомянутого отверстия контейнера. Затем выполняются: стадия осадки промежуточной заготовки, а также стадия формирования кольцевой стенки детали выдавливанием осаженной промежуточной заготовки. Перед началом упомянутой стадии выдавливания исходной заготовки ограничивают исходные размеры упомянутого осесимметричного ручья в осевом направлении регулировкой положения контейнера относительно стола пресса, причем диаметральные размеры исходной заготовки и детали связаны определенной зависимостью.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что перед началом упомянутой стадии выдавливания исходной заготовки ограничивают исходные размеры упомянутого осесимметричного ручья в осевом направлении регулировкой положения контейнера относительно стола пресса, причем диаметральные размеры исходной заготовки и детали связаны следующим соотношением

0,87<d/(D_н-D_вн)<9,5, где

d - диаметр заготовки перед штамповкой;

D_н и D_вн - соответственно наружный и внутренний диаметральные размеры упомянутой детали.

Технический результат предлагаемого решения - повышение качества готовых деталей.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где показаны стадии прессования деталей.

На фиг.1 - слева - начало первой стадии.

- справа - конец первой стадии и начало второй стадии.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.

На фиг.3 - слева - конец второй стадии и начало третьей стадии.

- справа - конец третьей стадии.

На фиг.4 - вид В на фиг.3.

Примеры.

1. Изготавливали стакан 1 (фиг.3) наружным диаметром D_н=440 мм, внутренним диаметром D_вн=400 мм из алюминиевого сплава АК-6. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=320 мм. Последняя нагревалась и укладывалась в экспериментальный штамп, содержащий закрепленный на столе 3 пресса (не показан) дорн 4, а также смонтированный на столе пресса с возможностью перемещения вдоль его оси контейнера 5. Исходная заготовка 2 размещалась в ступени 6 (меньшей) ступенчатого отверстия контейнера 5, а дорн 4 - в зоне ступени 7 (большей) этого отверстия. Приводной пуансон 8 размещают у заднего торца заготовки 2 в упомянутой ступени 6 отверстия 8 контейнера 5. К контейнеру 5 прикладывается в осевом направлении усилие Р_к, прижимающее к упору 9, размещенному на столе пресса. Упор 9 прижат усилием Р_у к ответному элементу 10, закрепленному на контейнере 5 с возможностью регулируемого перемещения в осевом направлении. Выполняется условие

Р_у>Р_к.

При приложении к пуансону 8 усилия Р_п материал заготовки осаживается на дорне 4 с образованием у переднего торца заготовки 2 в ее зоне, прилегающей к дорну 4, утолщения 11. При этом размеры утолщения 11 в осевом направлении ограничиваются осесимметричным ручьем, образованным оппозитными поверхностями пары: торцом дорна 4 и переходной поверхностью 12 между большей 7 и меньшей 5 ступенями отверстия контейнера 5. Образование утолщения 11 приводит к появлению усилия Р_о, воздействующему на контейнер 5 в направлении, противоположном усилию Р_к. Когда величина усилия Р_о превышает величину усилия Р_к, контейнер «всплывает» и появляется зазор «С» между упором 9 и ответным элементом 10. При этом в утолщении 11 заготовки 2 обеспечиваются условия всестороннего сжатия. Это - начало второй стадии. На этой стадии завершается формирование шайбы 13 приводным пуансоном 8 на дорне 4 с одновременным приложением к зоне больших диаметральных размеров формируемой шайбы 13 через контейнер осевого усилия Р_к в том же направлении, что и усилие Р_п. При этом габаритные диаметральные размеры шайбы 13 ограничивают внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 5. На третьей стадии выдавливали из шайбы 13 через кольцевой ручей 14, образованный боковой поверхностью дорна 14 и внутренней поверхностью ступени 7 отверстия контейнера 5, кольцевую стенку 15 детали 1 совместным перемещением пуансона 8 и контейнера 5, когда упор 16 достигает опорной площадки (не показана) ползуна пресса 17. Процесс изготовления детали завершается, когда контейнер 5 смыкается со столом 3 пресса. При этом упор 9 «утапливается», не препятствуя перемещению контейнера 5.

В этом примере d/(D_н-D_вн)=8.

Конструкцией экспериментального штампа обеспечивалась возможность (не показана) извлечения стакана.

2. Изготавливалась аналогичная деталь из сплава 1420 наружным диаметром D_н=460 мм, внутренним диаметром D_вн=420 мм. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=300 мм.

В этом примере d/(D_н-D_вн)=7,5.

3. Изготавливалась деталь из сплава МА-15 наружным диаметральным габаритом D_н=270 мм, внутренним диаметром D_вн=130 мм. Исходная заготовка 2 (подготовленная для прессования) имела диаметр d=130 мм.

В этом примере d/(D_н-D_вн)=0,929.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество получаемых деталей за счет интенсификации пластической деформации.