Способ изготовления полых стальных деталей типа профилированного патрубка с фланцем и ступицей

(51)4 Н 100 К 21/08 И Ъе ов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЭОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Московский автомобильный завод им, И,А.Лихачева и Производственное объединение "Электростальтяжмаш (72) И.К.Ватулин, И.И,Казакевич, Л,А.Крендель, В.А.Огневский, А.Г.Орловский, Г.А.Островский, Н.И.Пысин, А.М.Рыскинд, Ю.Н.Сергеев, Е.С.Смелов, А.Л.Степин, И.Н.Шкляров и С.А.Юрасов (53) 621.73(088.8)(56) Соколов Н.Л. Горячая штамп ка выдавливанием стальных деталей. М 967, с. 130-132, рис. 63.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ПРОФИЛИРОВАННО ГО ПАТРУБКА С ФЛАНЦЕМ И СТУПИЦЕЙ (57) Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении цапф картеров автомобилей, выполненных в виде профилированного патрубка. Оно позволяет изготавливать полые стальные детали автомобилей, Цель изобретения - экономия металла, сок" ращение трудоемкости и повышение качества изготавливаемых деталеи. Для этого методом горячей штамповки получают ступицу, фланец и заготовку патрубка. Заготовку трубчатой части штампуют длиной 1 = 3 - 4,56, где й - наименьший внутренний диаметр натрубка. Штамповку охлаждают, при этом ступицу охлаждают ускоренно, После этого заготовку патрубка подвергают поперечно-винтовой прокатке при температуре Ас + (50 - 200 С) на профилированной оправке профилированными валками, установленными под углом 1-5 . Базирование при прокатке производят по образованному при штамповке торцу ступицы. Ступицу охлаждают соа,Ф средней скоростью в 15-30 раз ниже критической для стали, из которой изготовлена деталь, до температуры, лежащей в интервале 0-350 С. Внешнюю С, поверхность заготовки патрубка выполняют конической. После формирования Р профиля обрезают конечный участок, где сосредоточены торцовые дефекты и избыток металла, связанный с допускамн на размеры начальной цилиндри- М ческой заготовки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. МЮ13232Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении преимущественно цапф картеров ведущих мостов автомобилей, выполненных в виде профилированного патрубка, длина которого в 6 - 10 раз превышает внутренний диаметр, с фланцем и ступицей.Цель изобретения - экономия металла и сокращение трудоемкости благодаря использованию полугорячей поперечно-винтовой прокатки при окончательном профилировании патрубка, а также повьппение качества изготавливаемых деталей за счет формирования структуры металла, благоприятной для последующей упрочняющей термической обработки.На фиг. показана готовая деталь; на фиг.2 - исходная заготовка под щ горячую штамповку; на Фиг.З - штампованный полуфабрикат под прокатку; на Фиг.4 - деталь после поперечновинтовой прокатки, перед обрезкой торца. 25Способ осуществляют следующим образом.Из цилиндрической сплошной заготовки (фиг.2) путем горячей штамповки с нагревом до 1100-1250"С изготав- б ливают полуфабрикат под прокатку (Фиг.3), который имеет сформированные окончательно ступицу и фланец, а также полученную выдавливанием заготовку патрубка, более толстостен 35 ную и короткую, чем патрубок готовой детали. Длина этой трубчатой части полуфабриката в 3 - 4,5 раза превьппает наименьший внутренний диаметр и может быть выполнена с конической внешней поверхностью. Затем полуфаб рикат охлаждают, причем ступицу охлаждают до 0 - 350 С со средней скоростью в 15-30 раз ниже критической для стали, из которой изготавливают деталь. В результате возникает разность температур между ступицеи и трубчатой частью полуфабриката, После этого производят окончательное профилирование патрубка поперечно 5 О винтовой прокаткой при температуре трубчатой части полуфабриката Ас + + (50-200 С), используя в качестве базы торец ступиць. Прокатку ведут на профилированной оправке профили 55 рованными валкаьи, установленными под углом 1 - 5Температура Ас + (50-200 С) может быть достигнута как непосредст 03 2венно при охлаждении с температуройштамповки, так и с помощью местногоиндукционного нагрева трубчатой зовы полуфабриката под прокатку.В результате прокатки увеличивается длина заготовки патрубка, утоняются его стенки, внутренний диаметр изменяется в соответствии сФормой профилированной оправки (конический участок А на Фиг.4).Длина патрубка достигает требуемой величины и несколько превышаетее на отрезок, в котором сосредоточены торцовые дефекты (участок В нафиг.4). Этот участок удаляется местной пластической деформацией в зонеС (Фиг.З) непосредственно после прокатки,В результате получается цапфа сжесткими допусками и малыми припусками на окончательную механическую обработку.Получение трубчатой части в видезаготовки длиной 1 = 3-4,5 с позволяет существенно ее укоротить а стенки получить значительно толще. Приэтом улучшаются технологические условия штамповки, можно производить противодавлечие беэ опасности возникновения потери устойчивости, уменьшитьраэностенность и торцовый заусенец,снизить износ инструмента и вероятность появления дефектов, Уже на стадии штамповки это приводит к уменьшению расхода металла.Применение поперечно-винтовойпрокатки на профилированной оправкепрофилированными валками установленоными под углом 1-5 , позволяет раскатать заготовку патрубка до требуемойдлины с одновременным Формообразованием боконой поверхности. При этомудается экономично Формировать трубчатую часть за счет создания конических участков в полости цапфы и нанесения точного внешнего профиля с допуском по диаметру 0,5 мм. Осуществление одновременного Формированиянаружного профиля и раздачи,конического участка внутреннего профиля патрубка происходит за счет осевого усилия, возникающего при поперечно-винтовой прокатке. Металл в зоне конического участка подвергается пластической деформации сложного характера,обеспечивающего больший уровень упрочнения.Осевое усилие при раздаче конического участка достаточно велико и тре1323203 1520 3035 бует большого сопротивления смятиюповерхности базирования. Выбор в качестве этой поверхности наиболее удаленного от патрубка участка - торцаступицы - и применение температурныхрежимов охлаждения после штамповкии режимов нагрева под прокатку способствует этому, так как ускоренное охлаждение ступицы позволяет поднятьсопротивление смятию за счет снижения температуры. В частности, охлаж" дение ступицы до 0 - 350 С со скоростью в 15 - 30 раз меньше критической для стали, из которой изготавливают деталь, создает условия для образования на торце ступицы перлитоферритной структуры, обладающей напорядок более высоким сопротивлением смятию, чем аустенитная структура. Низкие температуры прокатки(в области полугорячей деформации)и отдаленность торца ступицы от места прокатки позволяют сохранить перлито-ферритную структуру на ступице в течение всего времени прокатки, По вьппенная точность формирования ступицы при штамповке и высокое сопротивление к смятию поверхности базирования позволяют профилировать патрубок с малыми допусками не только по диаметру, но и по длине, что также способствует экономии металла.Кроме того, невысокая температура прокатки в интервале Ас +(50-200 С) способствует получению мелкозернистой структуры и подготавливает трубчатую часть детали к последующей упрочняющей термической обработке.Соотношение длины выдавливаемой 4В частности, точному провепещпопроцесса прокатки способствует выполнение внешней поверхности заготовкипатрубка конической,установка прокатных валков подуглом 1 - 5 создает осевое усилие,направленное против движения оправки, т.е. обеспечивает противодавление при прокатке, что способствуетповьппению качества изделий.П р и м е р. Способ был опробованпри получении заготовки цапфы картера заднего моста автомобиля ЗИЛ с отношением максймального наружного диаметра к минимальному, равным3 (соответственно диаметра фланца,равного 227 мм, к диаметру наименьшей шейки трубчатой части, равному76 мм),Отношение длины патрубка10(340 мм) к наименьшему внутреннему диаметру й (56 мм) составило 6(фиг.). Цапфу изготавливали из сортового проката стали 35, диаметром120 мм, нарубленного на заготовкедлиной 230 мм (фиг.2).В индукционном чагревателе заготовку нагревали до 1200 С. Методомвыдавливания на прессе КГШПспротиводавлением в закрытом штампебыл получен штампованный полуфабрикат, длина заготовки патрубка которого составила 3,6 Й (204 мм). Приэтом точность размеров ступицы ифланца составляла +1,5 мм в диаметреи +0,7 мм в осевых размерах. Разностенность заготовки патрубка менее3 мм, заготовки патрубка и его внутреннегодиаметра, составляющее 3 - 4,5, получено экспериментально.При длине, меньшей трех диаметров,штамповку производить проще, но припоперечно-винтовой прокатке затрудня ется точное течение металла на требуемую длину; из-за большой толщины стенок заготовки возникает ненужный избыток металла при переходе от боль 50ших к меньшим диаметрам. При длине,большей 4,5 диаметра, начинают проявляться описанные ухудшения технологичности штамповки. Соотношение 34,5 позволяет оптимизировать оба процесса. При выбранном соотношении уда ется с высокой точностью осуществлять как процесс штамповки, так и поперечно-винтовой прокатки. Охлаждение после штамповки проводили, подавая на ступицу водовоздушную смесь. При этом ступица охлаждалась ускоренно относительно трубчатой части полуфабриката, Скорость охлаждения составляла 10 /с. (/20 критической скорости дпя стали 35). Охлаждение проводили до 350 С. Ускоренное охлаждение привело к предотвращению образования окалины и распаду аустенита в ступице на перлитоферритную структуру. Заготовка паторубка при этом остыла до 700 С. Затем полуфабрикат нагревали до температуры прокатки 870 С (интервал температур Ас +(50-200 С) составляет дляЭостали 35 860-1010 С). Нагрев производили местно в индукторе токами высокой частоты.фОГ 3 фРО.Корабельниковаэчук Корректор СоставителТехред А едактор Н.Горват Зимокосов каз 2900/11 Тираж 582 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва 1 Н, РаушсПодписноеитета СССРткрытийкая наб., д. 4/5 Производств но-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ул. Проектная, 4 5 13Прокатку производили на оправке с коническим утолщением профилированными валками, имеющими профиль, обратный профилю трубчатой части, и установленными под углом 7 . Базироо ванне осуществляли по торцу ступицы штампованного полуфабриката,После формирования профиля обрезали конечный участок, где сосредотачивались торцовые дефекты и избыток дефектов металла, связанный с допусками на размеры начальной цилиндрической заготовки.В результате бына получена цапфа (фиг.1) с высокой точностьк) размеров как фланца и ступицы, так и трубчатой части, размеры которой выдерживались с допусками: по диаметру +0,5 мм, по оси +1 мм.Таким образом, способ позволяет снизить объем механической обработки и обеспечивает экономию металла за счет получения изделий высокой точности.Формула и э о б р е т е н и я1. Способ изготовления полых стальных деталей типа профилирован 23203 6ного патрубка с францем и ступицей,включаюций горячую штамповку фланцаи ступицы с вьщавливанием заготовкипатрубка, о т л и ч а ю щ н й с ятем, что, с целью экономии металла,сокращения трудоемкости и повышениякачества деталей, заготовку патрубкавыдавливают на длину, в 3 - 4,5 разапревышающую наименьший внутренчий 1 О диаметр патрубка, затем ступицу охлаждают до температуры 0 - 350 фС сосредней скоростью в 15 - 30 раз нижекритической для стали, из которой изготавливают деталь, и осуществляют 15 окончательное формообразование патрубка поперечно-винтовой прокаткойпри температуре Лс, + (50200 С)на профилированной оправке профилированными валками, установленными 20 под углом 1 - 5 , базируя штампованный полуфабрикат по торцу ступицы. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при штамповке 25 выдавливанием внешнюю поверхностьзаготовки патрубка выполняют конической.