Способ изготовления формовочного инструмента свободным выдавливанием

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ ц 64822(51)М. Кл. В 21 К 5/20 В 21 О 37/20 с присоединением заявки ИоГосуяарстаеииый комитет СССР ио аеаам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 28. 09. 80(72) Автор изобретения С. А. Довнар1Я,с."Физико-технический институт АН Белорусской ССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА СВОБОДНЫМ ВЫДАВЛИВАНИЕМ Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в инструментально-штамповом производстве при изготовлении пресс-Форм, штампов объемной штамповки и литьевых Форм. Получение заготовок с полостью в черновом исполнении наиболее просто достигается путем открытого выдавливания, что, однако, сопряжено с самопроизвольным образованием развала стенки полости из-эа возникновения утяжин по периметру полости и наклона боковой поверхности полости 11. Этот развал трудно ликвидировать из-за неудовлетворительного истечения деформируемого металла в зазор между стенкой полости и калибровочным мастер-пуансоном. Нередко развал стенки. распространяется на большую глубину выдавливаемой полости, что исключает возможность его ликвидации общераспространенным способом, основанным на срезании приторцового слоя заготовки. Чисто вое свободноевыдавливание полости также не обеспечивает возможности получения полостй с точными раэмерамн, беэ дополнительной механической обработки. При этом обстоятельстве ликвидация развала стенки полости возможна только путем выполнения калибровки в штампах закрытоготипа, что связано с необходимостьюприменения штамповочных машин повышенной мощности, усложнением технологии и ростом материальных и тру- ,О довых затрат. Тем не менее этот развал стенки полости можно использовать с положительным эффектом, таккак он способствует распрессовкечерного мастер-пуансона, а при окончательном выдавливании рабочей полости обеспечивает легкое и правильноесопряжение калибровочного .мастер.пуансона с поковкой, сообраэуя заходную часть полости Последнееустраняет брак, обусловленный, например, перекосом калибровочногомастер-пуансона, изза которого происходит смятие и срезание конструк .тивных элементов предварительно выдавленной полости.Известен способ изготовления биметаллического формообразующего инст,румента, при котором заготовку терми.чески обрабатывают до получения в 30 основе заготовки структуры отпущенного мартенсита, а в планирующем слое - перлита 2),Использование известного способа обеспечивает высокое качество калибровки преимущественно по нижней части полости; позволяет устранить развал стенки по верхней части полости трудно из-эа высокой твердости осно вы поковки. В этой связи приходится .заменять комбинированную термическую обработку поковки объемным отжигом, а открытое чистовое выдавливание осуществлять в штампах закрытого типа, что усложняет технологию изготовления формовочных матриц.Для повышения точности размеров выдавливаемой полости инструмента при свободном выдавливании механическую обработку рабочего торца заготовки проводят до образования вдольпериметра полости технологическоговыступа с высотой, изменяющейся попериметру полости соответственно размерам эаходной части (развала стенок) предварительно выдавленной по-. лости, затем наружную часть заготовки подвергают местной термообработке за пределами выступа на глубину не более глубины полости до упрочнения материала заготовки в этой зоне, а чистовое выдавливание осуществляют с приложением нагрузки к технологическому выступу до протекания мате" риала выступа в эаходную часть заготовкиНа чертеже дана схема чистового выдавливания полости формовочного, инструмента по предлагаемому способу.Заготовка 1 имеет упрочненную зону 2 и выступ 3 с высотой л и шириной а, расположенный по перимет. РУ ПОлости 4Чистовое выдавливание осуществляют мастер-пуансоном 5, имеющим плоский торец б. Развал стенки полости в Плоскости торца, обозначенный буквой Г и полученный в процессе предварительного выдавливания, образует эаходную часть 7 полости.Изготовление формообразующего инструмента производят следующим образом,Заготовку подвергают по рабочему торцу гальваническому никелированию для защиты от окалинообразования и снижения коэффициента трения.,Затем заготовку, нагретую под слоем карбюриэатора до ковочной температуры (110-1200 фС) устанавливают в мастер- штамп для предварительногО формооб" разования полости 4 с преднамеренным технологическим развалом ее стенки, т.е, образованием заходной части 7. Для выполнения этой операции используют черновой мастер-пуансон, рабочая часть которого (выступающая над плоской частью) выполнена по высоте на 3-5 мм больше требуемой 20 25 30 35 40 45 50 60 Ь 5 ГЛубины полости готового формовочного инструмента. Штамповку производят до соприкосновения плоского торца б мастер-пуансона с рабочим торцом заготовки 1.Затем полученную заготовку отжигают и передают под механическую обработку. Путем фреэерования на рабочем торце заготовКи образуют технологический выступ, сходный по конфигурации с мостиком ковочных штампов, Технологический выступ выполняют с изменяющейся по периметру полости высотой соразмерно развалу стенки полости в соотношении й =(2 - 5)У, Ширину технологического выступа принимают от 5 до 15 мм в зависимости от глубины проявления развала стенки полости. После механической обработки заготовку подвергают индукционному нагреву под местную эакайку. Нагревосуществляют по торцу заготовки внеэоны расположения технологическоговыступа на глубину 5-15 мм, но не более высоты рабочей части мастер-пуансона. Затем производят закалку иотпуск упрочняемой части заготовкина твердость НРС 35-45, после чегозаготовку передают на зачистку полости под чистовое выдавливание,Под силовым воздействием мастерпуансона 5 и плоского торца б процесс выдавливания начинается соответственно с калибровки донной частиполости 4, а затем происходит деформация технологического выступа 3заготовки. Благодаря деформации выступа вертикальная стенка исходнойполости перемещается к боковой поверхности рабочей части мастер-пуансона. Причем по мере движения мастер-пуансона поверхность его взаимодействия с поковкой увеличиваетсяпостепенно. Такой ход развитияпроцессов деформации снижает вероятность поломки формообразующих элементов мастер-пуансона и обеспечивает высокое качество оформления рельефа полости. Однако для достижениябезупречного качества воспроизведения выдавливаемой полости необходимо соблюдение сЛедующего условия:в любой момент времени процесса вы"давливания объем технологическоговыступа, возвышающегося над рабочимторцом поковки, должен быть равным,или несколько больше объема замкнутого пространства (эазора), обусловленного все еще не ликвидированнымразвалом стенки полости,Й р и м е р, Изготавливают партиюлитьевых матриц (50 шт,) из стали4 Х 5 В 2 ФС для получения оконных идверных ручек. Никелированные порабочему торцу заготовки нагреваютдо 1150-1200"С и штамцуют на молоте в подкладном штампе с использо76482 Формула изобретения Составитель А. Городнова Редактор Т. шагова , Техред А.Ач Корректор И. МускаТираж 986 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушсказ 6393/9 ое Подпис комитета СССР и открытий ая наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ванием мастер-пуансона с плоскойчастью. Развал стенки полости (Г)по периферии не выходит за пределы1,5-3,8 мм, Полученные заготовкиподвергают полному отжигу и фрезерной обработке для образования технологического выступа с размерамиа = 6 мм; Ь = 2-6 мм. Затем рабочийторец каждой заготовки подвергаютна В 1-установке нагреву до1050-1100 С на глубину 8-10 ьы, отступая от выступа на 4-6 мм. Вследза этим производят,закалку заготовки (на спокойном воздухе) и отпуск(600 С, 2 ч). После термообработкиосуществляют зачистку полостей ивторой раэ их никелируют, Подготовленкые под чистовое выдавливаниезаготовки и мастер-пуансон нагревают до 350-400 фС и осуществляют нагидропрессе калибровку полостей,которую заканчивают в момент соприкосновения плоской части мастерпуансона с закаленным торцом заготовки. Качество откалиброванкых заготовок отвечает требованиям чертежа, брак при этом отсутствует,Предлагаемый способ обеспечивает высокую стабильность и производительность процессов выдавливания.Изобретение может быть использовано при изготовлении формовочных матриц как иэ однородных, так и иэ биметаллических материалов. Изобретение внедрено в производство,Способ изготовления формовочногоинструмента свободным выдавливанием, включающий предварительное выдавливание в заготовке с образованием в ней заходной части, механическую обработку рабочего торца заготовки и чистовое выдавливание полости, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повыщения точности размеров выдавливаемой полЬсти,механическую обработку рабочеготорца заготовки проводят до образования вдоль периметра полости технологического выступа с высотой,15 изменяющейся по периметру полостисоответственно размерам заходнойчасти, затем наружную часть заготовки подвергают местной термообработке за пределами выступа на глубину20 не более глубины полости до упрочнения материала заготовки в этой зоне,а чистовое выдавливание осуществляют с приложением нагрузки к технологическому выступу до перетеканияматериала выступа в заходную частьзаготовки.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертцэб1. "Выдавливание рельефных полос,тей технологической оснастки". Об"3 О эор материалов под редакцией Хыбемяги А. И. Таллин, 1972, с, 109-111.2. Авторское свидетельство СССРР 585221, кл, С 21 0 178, 01.08.76.