Способ изготовления стальных поковок типа тел вращения с торцовыми ребордами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 41511 В 21 Н 1 02 В 21 К 1 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ о Ъ фиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения(56) 1. Авторское свидетельство СССР673367, кл. В 21 1 5/06, 1978.2, Шифрин М. Ю, и др. Производствцел ьнокатаных колес и бандажей. МкМеталлургия, 1954, с. 30 - 31. 801156786 А(54) (57) СПОСОБ . ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ПОКОВОК ТИПА ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ С ТОРЦОВЫМИ РЕБОРДАМИ, включающий нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку, отличающийся тем что, с целью экономии металла, снижения трудоемкости и повышения производительности, штамповку заготовки осуществляют в закрытом объеме с одновременным приложениемм встречных торцовых усилий деформирования до получения реборд шириной 1,05 - 1,25 и высотой 0,7 - 0,85 от размеров готовой поковки, после штамповки заготовку сначала охлаждают до 200 - 300 С, а затем нагревают под прокатку по поверхности на глубину 0,3 - 0,5 от высоты реборд. при этом прокатку начинают с обжатия торцов реборд.Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлениюштамповкой и прокаткой поковок типа тел вращения с ребордами, преимущественноопорных роликов трактора. Известен способ изготовления стальных заготовок типа тел вращения с ребордами,заключающийся в горячей штамповке с обкаткой путем обжатия заготовки между двумя сближающимися пуансонами. При этом формообразование производят путем обжатия торцов заготовки, сообщая круговое коаксиальное движение матрице и заготовке 1,Недостатком данного способа является низкая производительность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления поковок типа тел вращения с торцовыми ребордами, включающий нагрев заготовки, ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку 121.Недостатками известного способа являются большой расход металла, повышенная трудоемкость и невысокая производительность процесса.Целью изобретения является экономия металла, снижение трудоемкости и повышение производительности.Поставленная цель достигается тем, что 15 20 25 согласно способу изготовления стальныхпоковок типа тел вращения с торцовымиребордами, включающему нагрев заготовки,ее штамповку с предварительным оформлением реборды и последующую прокатку ее,штамповку заготовки осуществляют в закрытом объеме с одновременным приложениемвстречных торцовых усилий деформированиядо получения реборд шириной 1,05 - 1,25,З 5и высотой 0,7 - 0,85 от размеров готовойпоковки, после штамповки заготовку сначалаохлаждают до 200 - 300 С, а затем нагревают под прокатку по поверхности на глубину0,3 - 0,5 от высоты реборд, при этом прокаткуначинают с обжатия торцов реборд.40на фиг. 1 показана схема штамповкиопорного ролика с двумя ребордами; нафиг, 2 - схема прокатки ролика (в положении загрузки заготовки в валки),Способ осуществляют следующим образом,Заготовку 1 укладывают в разъемныйзакрытый штамп 2, смыкаемый усилием прижима Р Затем одновременным встречнымдвижением прошивных пуансонов 3 осуществляют деформирование заготовки 1 под воздействием усилия РПри этом металлзаполняет ручей штампа, образуя поковку 4с заданной степенью оформления беговыхдорожек 5 и реборд 6, определяемой высотойЬ, шириной Ь реборды и радиусами г и К(штрих-пунктирной линией показана конфигурации готовой детали),Затем пуансоны 3 одновременно извлекают из отштампованной поковки 4, штамп 2 раскрывают возвратным ходом ползунапресса (на фиг. 1 не показан), поковку 4выталкивают из штампа 2, Перемычку 7 принеобходимости просекают.Поковка имеет предварительно оформленные реборды шириной 1,05 - 1,25 и высотой 0,7 - 0,85 от соответствующих размеровготовой поковки ролика,После просечки перемычки заготовкаимеет температуру 850 - 900 С по всему сечению и ее охлаждают до 200 - 300 С. Далеезаготовку нагревают под прокатку до ковочной температуры (1100 в 12 С для углеродистых сталей) в индукционном нагревателе,обеспечивая глубину нагретого слоя в интервале 0,3 - 0,5 от высоты реборд. Передпрокаткой наружные поверхности реборд 6и беговых дорожек 5 имеют температуру1100 в 1 2 С, а поверхность 8 - около300 С. Затем заготовка передается на трехвалковый стан поперечной прокатки, гдепроизводится окончательное оформлениепрофиля реборд и дорожек валками с ребордами 9,Оптимальные размеры черновых ребордопределены экспериментально, Если шириначерновых реборд меньше ширины ребордготового ролика, то при прокатке ребордыпрактически не обжимаются в направленииоси заготовки и поэтому затрудняется работаоси заготовки и поэтому затрудняется ростдиаметра реборд,Если рассматриваемое соотношение ширины реборд больше 1,25, то ролик плохо устанавливается в осевом направлении в трехвалках прокатного стана, так как черновыереборды вследствие большой их ширины невходят в соответствующие углубления валков.Соотношение высот черновых и чистовыхреборд, равное 0,07 - 0,85, обеспечивает,с одной стороны, отсутствие избытка металлав ребордах, приводящего к образованиюплен и к интенсивному росту усилий припрокатке, а с другой стороны, достаточноезаполнение металлом калибра валка, т. е.полное формирование наружного диаметрареборд.По сравнению со штамповкой роликас чистовыми размерами реборд указанныесоотношения, обеспечивая у черновых ребордбольшую ширину и меньшую высоту, позволяет снизить усилие и мощность пресса на 25 -ЗООА, и существенно повысить стойкостьштампа.Необходимость охлаждения заготовкипосле штамповки вызвана следующими обстоятельствами. После штамповки заготовкаимеет температуру 850 - 900 С по всему сечению. Прокатка ее с такой температуройимеет следующие недостатки, а именновследствие малой жесткости внутренняяповерхность 8 под ребордами продавливается,что не позволяет заполнить металлом вершины реборд. Для предотвращения осадкиметалла под ребордами требуется примене1156786 ВНИИПИТираж 647 Филиал ППП Ужгород, ул. аказ 3234/9 ПодписноеПатент, Проектная,г,Я ние поддерживающих поверхности 8 стаканов, а значит, и механизма для их введения в полость ролика и вывода, что усложняет конструкцию стана.Кроме того, стаканы не дают возможности полностью перекрыть при прокатке торцы ролика ребордами 9 валков 10, так как реборды в конце прокатки не должны касаться стаканов, Зазор между стаканами и ребордами валков особенно велик в начале прокатки и в него вытекает часть металла, образуя на торцах кольцевой облой высотой до 15 мм. Этот облой затрудняет последующую механическую обработку торцов ролика. Такое явление наблюдается при прокатке роликов известным способом.Так как закалка поверхности ролика выполняется сразу после прокатки, то высокая температура сердцевины заготовки приводит к самоотпуску наружной поверхности.Поэтому заготовку после штамповки охлаждают на воздухе до 200 - 300 С, В этом интервале температур стали имеют достаточно высокие механические свойства, обеспечивающие отсутствие продавливания поверхности 8 ролика при прокатке,Снижать температуру заготовки ниже 200 С нецелесообразно, так как при несущественном выигрыше в прочности потребуются при нагреве под прокатку дополнительные энергия и время на восполнение этого тепла в поверхностном слое. Оптимальным интервалом температур, до которых охлаждают заготовку после штамповки, являются 200 - 300 С.Максимальная глубина нагрева перед прокаткой ограничена снижением прочности ненагретого слоя металла под ребордами по мере увеличения глубины нагрева, что приводит к продавливанию поверхности 8. Минимальная глубина нагретого слоя металла определяется необходимой глубиной закаленного слоя, которая для роликов обычно равна 0,3 от высоты реборды. Размеры заготовки выбирают таками,что при прокатке сначала ее касаются реборды 9 валков 10, обжимая торцы 11 и препятствуя тем самым уширению. Затем радиально сближающиеся валки 10 начинаютформовать торцы 12 и дорожку 5. Уширениеисключают тем, что торец 11 реборды 6 перекрывают ребордой 9 валка 10 по всей высотес самого начала прокатки. Это обеспечиваеттакже отсутствие облоя на торцах ролика.10 После прокатки, используя имеющеесяв заготовке тепло, без дополнительногонагрева производят закалку поверхностиролика, а затем механическую обработкуотверстия и торцов по принятой технологии.Пример. Заготовки из стали 60 Г изготавливаются из штанги и 150 мм и после нагрева до 1200 С штампуются на многоплунжерном гидравлическом прессе усилием 3000 тс.Штампованные ролики имеют размеры побеговой дорожке 9 229+ мм и по ребор 20 де Ф 260+4 мм. Толщина реборд равна21,5+" мм, радиусы в местах перехода отдорожки к ребордам К 20 мм. После просечкиперемычки в отверстии штамповка охлаждается на воздухе до 250 С.Затем после нагрева поверхности наглубину 10 мм до 1100 в 11 С поперечнойпрокаткой тремя валками формуется окончательный профиль роликов,Калибры валков изготавливаются такимобразом, что наружные торцы реборд пере 30крываются по высоте полностью с самогоначала и прокатка начинается с обжатияреборд.Окончательные размеры роликов следующие: диаметр по беговой дорожке 230 ф мм,по ребордам 270+ мм, толщина реборд уоснования 20 мм, радиусы в местах переходаот беговой дорожки к ребордам 5 мм, торцовые заусенцы отсутствуют.Предлагаемое изобретение по сравнениюс известным позволяет снижать трудоемкость изготовления и способствует повышению п роизводител ьности.