Способ получения полой заготовки с дном

ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛОЙ ЗАГОТОВКИ С ДНОМ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способамполучения полой заготовки с дном. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества изделий.Исходная заготовка из труднодеформируеИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для производства полых заготовок с дном из высокопрочных сталей и сплавов, используемых для тяжелонагруженных деталей специального назначения.Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества путем улучшения физико-механических свойств материала заготовки,На чертеже представлена схема технологического процесса получения полых заготовок с дном,Основными операциями являются: 1 иагрев исходной заготовки (слитка); 2 штамповка заготовки с получением полуфабриката в виде стакана; 3 - размещение в полости полуфабриката стержня из пластичмой стали или сплава нагревается до температуры горячей деформации, После этого заготовка штампуется на гидравлическом прессе в полуфабрикат в виде стакана с дном. После штамповки в полость стакана устанавливается стержень из пластичного металла. Полученная сборка (С) дополнительно нагревается до необходимой температуры. Осуществляется винтовая прокатка С с коэффициентом вытяжки 1,3 - 1,6. После прокатки С прошивается в стане винтовой прокатки на глубину расположения оправки. При этом винтовая прокатка и прошивка С осуществляется с суммарной вытяжкой не менее четырех. С подвергается протяжке через кольца на гидравлическом прессе. Расши рение технологических возможностей и повышение качества заготов- э ки обеспечивается путем улучшения физико- механических свойств материала заготовки. 1 табл 1 ил.С: ного материала и дополнительный нагрев сборки-полуфабриката со стержнем; 4 - винтовая прокатка с коэффициентом вытяжки 1,3 - 1,6; 5 - прошивка сборки в стане винтовой прокатки на оправке на глубину расположения стержня; 6 - протяжка полуфабриката через кольца на гидравлическом прессе; 7 - полуфабрикат.Процесс осуществляется следующим образом.Исходную заготовку или слиток из труднодеформируемой стали или сплава сравнительно небольшой длины нагревают до температуры горячей деформации и штампуют на гидравлическом прессе до получения полуфабриката в виде стакана. Размещают в полости полуфабриката стержень из пластичного металла, осуществляют дополнительныйзнагрев сборки до температуры горячей деформации и подвергают винтовой прокатке в один или несколько проходов, Затем сборку прошивают в стане винтовой прокатки на глубину расположения сердечника и подвергают протяжке через кольца на гидравлическом прессе. При штамповке исходной заготовки на прессе в стакан соотношение глубины прошиваемого отверстия и диаметра не должно быть более 4 (./й(4),. в противном случае вследствие высокого со противления деформации металла возможно искривление или поломка инструмента пресса (пуансона),На основании экспериментальных данных, полученных в результате деформировазия полых заготовок из высокопрочзого сплава ЭК, снабженных стержнем из пластичного металла, например углеродистой стали, в трехвалковом стане винтовой прокатки, и дальнейших металлографических исследований прокатанных образцов установлено, что глубина проникновения пластической деформации в центральные зоны заготовок зависит от величины коэффициента вытяжки. В тех зонах поперечных сечений образцов, где имела место пластическая деформация, заблюдалась мелкая равнозернистая структура, предопределяющая высокие физико-механические свойства. При малых значениях коэффициента вьпяжки (р(1,8) деформация сосредоточивалась в периферийных зонах заготовки, расположенных за расстоянии от центра 0,6 - ,0 радиуса поперечного сечения. Однако при увеличении коэффициента вытяжки до р=4 наблюдалось проникновение пластической деформации в центральные зоны заготовки. В этом случае структура образцов была мелкозернистой и равномерно проработанной по всему сечению стенки, что привело к повышению основных механических характеристик сплава в 1,5 - 1,8 раза. При этом антизотропность свойств, имевшая место после процесса прессования, практически исчезла.Прокатка высокопрочзых сплавов сопровождается интенсивным деформационным разогревом наружных слоев, который при некотором критическом значении может привести к кольцевому разрушению заготовки, Поэтому высокие коэффициенты вытяжек, равные р=2,5 и более, достигаются, как правило, за несколько проходов.Существенную роль при прошивке прутка с сердечником играет соотношение диа-, метров оправки и прошиваемого отверстия гильзы.На основании экспериментальных исследований установлено также, что внутренний диаметр гильзы д, должен быть больше диаметра сердечника Йю после винтовой прокатки в 1,1 - 2 раза. Выполнение 4,(1,1 дю приводит к низкому качеству и повышенной раззостенности прошитых гильз, так как обжатие стенки прутка из труднодеформируемого сплава в этом случае незначительно иважное преимущество процесса винтовойпрокатки (поперечзая раскатка) по существу зе реализуется. При д")2 ию возникаютбольшие осевые усилия на оправку, так какплощадь поперечного сечения оправки, используемой при винтовой прокатке, будетсоставлять менее4 площади поперечногосечения оправки, используемой в процессепротяжки, поэтому влияние оправки за усиление в этом случае малозаметно. Большие осевые усилия металла за оправкувызывают потерю устойчивости оправочнымстержнем, его аварийную поломку.Прошивку заготовки с оправкой осуществляют за один проход до касания носкомоправки дна заготовки, Величина обжатия вэтом случае ограничивается значительнымиусилиями металла на деформирующий инструмент и интенсивным деформированием разогревом сплава. Прошивка заготовок из высокопрочзого сплава ЭКс оправкой изуглеродистой стали показала, что при повышении коэффициента вытяжки свыше 1,6наблюдается появление несплошзостей в наружных слоях заготовки вследствие деформациоззого -азогрева, а гри ег,. значе 25 зии мезьше 1,3 ". зко ".,"е.-.-":ива : и пелавзомепиость проработки и;, пы материалаизделия.Таким образом, для равномерной проработки структуры по сечению необходимовинтовой прокаткой и прошивкой получитьне менее 4 вытяжек, при этом вытяжка припрошивке должна быть 1,3 - 1,6.После прошивки гильза подвергается протяжке через матричные кольца на гидравлическом прессе, благодаря чему наружнаяповерхность приобретает форму правиль ного круга, разглаживаются следы винтовойлинии на наружной поверхности после прошивного стана,Результаты полученных исследованийприведены в таблице.40 Далее следует механическая обработкатрадиционными методами,Пример 1. По данному способу изготавливали толстостенные полые заготовки диаметром 67 мм со стенкой толщиной 19,7 мми дном толщиной 30 мм из трудзодефор"5 мируемого сплава за никелевой основеЭК. Исходная заготовка - слиток электрошлакового переплава диаметром 120 мм идлиной 180 мм. Слиток нагревали до 1160 -1180 С и подвергали штамповке за гидравлическом прессе усилием 6300 т в стакан с50наружным диаметром 130 мм.Диаметр прошиваемой полости составлял60 мм, глубина 158 мм, В полости размещали по горячей посадке сердечник из пластичного материала, например углеродистойстали 45, подогревали заготовку до 1160 -1180 С и прокатывали в трехвалковом стане винтовой прокатки до диаметра 75,8 мм(р=2,94) за несколько проходов (сердечникуменьшился до диаметра 15 мм). Далее5 10 15 20 25 30 Фару,1 а изо 1 ретенич 40 45 БО 5полученный пруток зацентровывали сверлом диаметром 15 мм, нагревали до 1160 - 1180 С и прошивали в двухвалковом стане винтовой прокатки МИСиС - 130 Д на оправке диаметром 30 мм (соотношение е(,/е(,=2,0) в гильзу диаметром 69,4 мм с толщиной стенки 19,7 мм=1,47). Процесс прошивки протекал стаильно, разностенность партии гильз из 10 шт ие превышала 1,5 мм. Полученные гильзы и мели чистую наружную и внутрен нюю поверхностии. При этом металл сердечника покрывал ровным слоем отверстие по всей длине. Суммарная вытяжка при прокатке и прошивке составляла 4,32. Далее нагретую до 980- в 10 С гильзу-стакан подвергали операции протяжки через кольца на гидравлическом прессе усилием 6300 т с деформированием по наружному диаметру с 69,48 до 67 мм. После этого наружная поверхность имела форму правильного круга, рисок и заусенцев на поверхности обнаружено не было. Полученные гильзы имели также чистую внутреннюю поверхность, металл сердечника покрывал ровным слоем внутреннюю поверхность.Пример 2, Полученные винтовой и рокаткой на стане МИСиС - 130 Т прутки из высокопрочного сплава ЭКдиаметром 75,8 мм с сердечником из стали 45 диаметром 15 мм прошивали в двухвалковом стане винтовой прокатки МИСиС -ЗОД на оправке диаметром 26 мм (соотношение д,/д-= 1,73) до касания носком оправки дна заготовки. Получали полые гильзы с наружным диаметром дна 65,3 мм и толщиной стенки 19,6 мм. Вытяжка при этом составила 1,6. Процесс прошивки протекал стабильно, разностенность партии из 6 шт. не превышала 1,7 мм. Полученные гильзы имели чистую внутреннюю поверхность без плен и рисок, на макрошлифах зерно было равномерно измельчено по толщине стенки, анизотропия свойств отсутствовала. Попытка добиться при прошивке коэффициента вытяжки более 1,6 за счет сведения валков привела к нарушению сплош ности металла в наружных слоях заготовки из-за большого деформационного разогрева и, как следствие, значительных термических напряженийТаким образом, для получения ра.номер. но проработанной по толщине стенки мелкозернистой структуры коэффициент вытяжки п ри прошивке не должен быть более 1,6.Пример 3. Слиток электрошлакового переплава из высокопрочного сплава ЭК - 31 диаметром 120 мм и длиной 180 мм нагревали до 160 - 180 С и подвергали штамповке на гидравлическом прессе усилием 6300 т в стакан с наружным диаметром 130 мм. Диаметр прошиваемой полости сос 5тавлял 60 мм, глубина - 158 мм. В полости размещали по горячей посадке сердечник из утлеродистой стали 45, подогревали заготовку до 1160 в 1180 С и прокатывали в трехвалковом стане винтовой прокатки МИСиС 130 Т до диаметра 82,2 мм с вытяжкой ц=2,5 (сердечник уменьшился до диаметра 16 мм). Полученный пруток зацентровывалн сверлом диаметром 16 мм, нагревали до 1160 - 1180 С и прошивали в двухвалковом стане винтовой прокатки МЙСИС -ЗОД на оправке диаметром 30 мм в гильзу диаметром 71,6 с толщиной стенки 20,8 мм (1=1,6).Процессы винтовок прокатки и прошивки протекали стабильно. Суммарная вь 1 тяжка при этом была равна 4. Полученные гильзы имели хорошо проработанную внутреннюю структуру, причем зерно было равномерно измельчено как по толщине стенки,так и по толщине дна гильзы. Это привело к ПО. вышению основньх физико-механических свойств в 1,5 - 1,8 раза по сравнению с теми ХЕ ХЯРаКТЕРИСТИКаМИ Сцлав ПОС.1 Е ОПЕРаЦИИ штамповки. Однако п(п ъменьшении суммарной вытяжки до значений 1(4 металлографические исследования показали наличие непроработанных участков внутренней структуры, особенно в центральных зонах дна гильзы. Это позволило сделать вывод о необходимости применения больших вытяжек при винтовой прокатке прутка (р.)2,5), позво ляюших добитьс 11 хороИей проработки структурных составляюпцх по всему сечению заготовки.Изобретение позво,Нег расширить техно.1 Огические возможности и поысить качество путем улучшения физико-механических свойств материала заготовки. Способ получения полой заготовки с дном преимущественно из высокопрочного сплава, включающий нагрев, штамповку исходной заготовки с получением полуфабриката н виде стакана и протяжку его через кольца, отличаюиийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества изделий путем улучшения физико- механических свойств материалов заготовки, после штамповки в полость полуфабриката устанавливают стержень из пластичного металла, сборку дополнительно нагревают, после чего осуществляют ее винтовую прокатку с коэФфициентом вытяжки 1,31,6, Я перед протяжкой сборку пропгивают на стане винтовой прокатки ча оправке на глубину РаСПОЛОжЕНИЯ С: ЕОЖНЯ, ПРИ 3 ГОЫ В 11 НТОНУГО ПРОКаТКУ И ПРОШИВКИ ОС 11 ЦССТ 13,51 ЮТ С СУ 1. марной вытяжкой не менее четырех.1563796 Примеры Величина коэффициентавытяжки припрошивке Величинасуммарной Оценка качества прошитыхзаготовок вытяжки 3,5 Разностенность в пределах допустимой, проработка структуры неравномернаяТо же3,8 3,9 4,0Наличие несплошностей в наружных слоях заготовки То же14 15 16 18 1,9 2,0 4,0 4,0 4,0 Кольцевое разрушение наружных слоев вследствиедеформационного разогрева Составитель А. КолпаковРедактор А. Маковская Техред И. Верес Корректор Л. ПатайЗаказ 1 19 Тираж 414 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 1- 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 01 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1,5 1,5 1,2 1,3 1,4 1,6 1,7 4,1 4,2 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 Разностенность в пределах допустимой, стр укт ура мелкозернистая, равномерная по сечениюТо же