Деформирующий элемент протяжек и матриц

(191 (1 ИЗОБРЕТЕН ИЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИН АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Кухарева И. В. О возможности применения твердосплавных износостойких детонационных покрытий на рабочих элементахдеформирующих протяжек. - В сб.: Повьпдение эффективности протягивания, Рига, 1988,с. 120 - 123.(5) Изобретение относится к обработке материалов давлением и предназначено для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей. Цель изобретенияповышение стойкости инструмента за счет Изобретение относится к обработке материалов давлением, а именно к деформирующим инструментам типа протяжек и матриц, предназначенных соответственно для обработки внутренних и наружных цилиндрических поверхностей.Цель изобретения - повышение стойкости инструмента за сЧет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии.На фиг. 1 показан предлагаемыйэлемент, продольный разрез; на фиг, 2 - второй вариант элемента; на фиг. 3 - элемент со скруглением; на фиг. 4 - элемент с плавным переходом между образующими передней поверхности и обратного конуса; на фиг. 5 - . элемент с вогнутой образующей передней поверхности; на фиг. 6 - элемент с выпуклой передней поверхностью; на фиг. 7 - элемент матрицы, продольный разрез. 1)5 В 24 В 39 02 В 23 Р 43 02 уменьшения сдвигающих напряжений и покрытий. Деформирующий элемент протяжки содержит подложку в виде кольца, на которой выполнены пересекающиеся между собой передняя поверхность и обратный конус. На переднюю поверхность нанесено износостойкое покрытие, на котором образована ленточка, расположенная в зоне указанного пересечения. Зона пересечения между передней поверхностью покрытия и ленточкой может быть скруглена или на ней может быть выполнена фаска. Передняя поверхность подложки может быть выполнена выпуклой или вогнутой в зависимости от того, следует стремиться к увеличению или уменьшению ширины ленточки. Деформ ирующий элемент предлагаемой конструкции обеспечивает более благоприятные условия нагруже- а ния ленточки на покрытии, т. к. сдвигаю щие напряжения воспринимаются подложкой. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.С: Предложенный деформирующий элемент (фиг. 1) содержит подложку 1 (корпус) в виде кольца, на которой выполнены передняя поверхность 2, образующая которой наклонена под углом а, цилиндрическую ленточку 3 и обратный конус 4 с образующей, имеющей наклон по углом а, Передняя поверхность 2 подложки и обратный конус 4 выполнены с пересечением между собой в плоскости, перпендикулярной оси элемента и условно названной основанием передней поверхности 2 (в ней расположен отрезок ОВ). Износостойкое покрытие 5 с толщиной с нанесено только до основания передней поверхности, т. е, в разрезе до т. О. На нем слева от т. О абразивной доводкой образована ленточка 3 с шириной О, При таком исполнении и расположении ленточка 3 не подвергается напряжениям изгиба исдвига, поскольку этому препятствует материал подложки 1.Известно, что чаше рекомендуется угол а= - 5. Допустим, что детонационным напылением получен слой с толщиной с=0,1, Тогда ширина ленточки равна 6=- - ,= . - 12 с. яда ап 5Таким образом, получены значения ширины ленточки, наиболее близкие к рекомендуемым. Но детонационным методом могут быть получены покрытия и с большими толщи- нами. В этих случаях ширина ленточки 3 может быть уменьшена. Так, ленточка 3 (фиг. 2) выполнена с плавным переходом своей боковой поверхности в обратный конус 4, прн этом толщина т ленточки, измеренная по отношение к т. О, составляет не более (0,2 - 0,4) С, Поскольку ленточка 3 гозвышается над т. О на относительно небольшую величину, то в небольшой степени ухудшаются ее свойства сопротивлению изгиба. Зона пересечения передней поверхности 6 покрытия с поверхностью ленточки 3 в определенной степени является концентратором напряжения. Его вредное влияние может бь 1 ть уменьшено путем скругления указанных поверхностей дугой 7 радиуса (фиг. 3). Это целесообразно в условиях относительно толстых слоев покрытия, т. е, когда требуется уменьшить ширину ленточки о до общепринятых величин. При решении той же задачи переход между поверхностями 6 и 2 может быть выполнен с помощью фаски 8, имеющей угол наклона ас-а (фиг, 4), В обоих случаях обеспечивается ширина ленточки не более Ь= - 0,35 Я где й -- диаметр ленточки. Когда нанесены тонкие слои, получают ширину ленточки О меньшс общепринятых значений. Ее увеличивают путем выполнения скругления радиуса Я 1 между передней поверхностью и обратным конусом подложки. Тот же результат достигается, если передняя поверхность выполняется в виде поверхности враш,ения с выпуклой образующей радиуса Я (фиг. 6). В условиях, когда толщина покрытия относительно большая, ширина ленточки о может быть уменьшена до общепринятых значений путем выполнения передней поверхности в виде поверхности вращения с вогнутой образующей. Угол наклона а этой образующей является переменным и имеет наибольшее значение в зоне ее пересечения с обратным конусом. К тому же вогнутая образующая оказывает благоприятное влияние на уменьшение напряжений изгиба покрытия. В равной степени описанное относится к деформирующему элементу матрицы, предназначенной для обработки наружных поверхностей (фиг. 7). 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Предложенный деформирующий элемент в составе протяжки работает следующим образом.Протяжку с установленной на нее деталью подсоединяют к патрону станка. При рабочем перемещении элемент передней поверхностью покрытия вызывает пластическую деформацию детали. Поскольку созданы благоприятные условия для снижения напряжения изгиба на ленточке, деформирующий элемент в меньшей степени подвержен их отрицательному воздействию. В значительно меньшей степени элемент подвергается сдвигу ленточки, поскольку напряжения сдвига воспринимаются подложкой не в горизонтальной плоскости, а под углом. По окончании обработки протяжку отсоединяют от станка. При использовании матрицы деталь в виде втулки или стержня проталкивают через деформирующий элемент, обрабатывая наружную цилиндрическую поверхность.Деформируюший элемент в составе протяжки работает при следующих режимах, Скорость обработки определяется возможностями протяжного станка и выбирается из диапазона 2 - 10 м/мин. Натяг на элемент выбирается в диапазоне 0,01 - 0,3 мм в зависимости от того, выполняет элемент черновую или чистовую обработки. Если элемент используется в составе матрицы, то скорость обработки зависит от возможностей пресса, а максимальные значения натяга при обработке стержней выбираются меньшими, чем при обработке втулок,Известно, что применяемые износостойкие покрытия имеют напряжения на изгиб в три раза меньше, чем на сжатие. В базовом элементе подложка не имеет возможности уменьшить отрицательное воздействие изгиба и сдвига, что приводит в зоне ленточки к разрушению и шелушению. При этом возрастает износ (уменьшается стойкость), существенно увеличивается шероховатость. Указанные изменения ведут также к увеличению усилия протягивания, т, е. процесс становится более энергоемким. В отличие от известного элемента в предложенном, элементе созданы благоприятные условия нагружения ленточки. Усилия, действующие на ленточку, воспринимаются подложкой. Ленточка в большей степени работает на сжатие. Сдвиг действует на ленточку не в горизонтальной плоскости, а под углом, т. е. условия нагружения от сдвига также становятся благоприятными,Преимущества предложенного элемента могут быть доказаны на примере обработки детали электропоезда - втулки, изготавливаемой из стали 35 и имеющей размеры, мм: диаметр отверстия 458 мм, диаметр наружной поверхности 58 мм, длину 50 мм. Требуемая шероховатость обработан. 157088520 25 ной внутренней поверхности Ка=1,25 - 0,63 мкм. В составе протяжек использовались два вида элементов - базовый и предложенный. В обоих случаях подложка изготовлялась из стали У 8, термообработанной до Нй С 48 - 52. Покрытие состояло из твердого сплава ВК 15. Оно нанесено детонационным методом, после чего осуществлена абразивная доводка. Толщина покрытия составляла 0,12 мм. Угол наклона образующей передней поверхности покрытия был равен 5. Предложенный элемент имел конструкцию, представленную на фиг. 2. При толщине покрытия 0,12 мм ширина ленточки после абразивной доводки была равной 6= - = - =1,4 мм, с 012 яп 5 0,087 т, е. ширина ленточки обеспечена в рекомендуемых пределах. На черновых элементах натяг в обоих случаях принят равным 0,2 мм, скорость протягивания 4 м/мин, При обработке известными элементами разрушение покрытия в зоне ленточки отмечалось после протягивания 185 деталей, при этом шероховатость обработанных поверхностей до разрушения обеспечивалась равной Яа= - 0,6 - 0,4 мкм, а после разрушения возросла до Яа=2,6 - 2,3 мкм и более. Протяжка с предложенными элементами обеспечила обработку 450 деталей без видимых изменений в зоне ленточки, т. е. разрушения ленточки не наблюдались. При этом шероховатость обработанной поверхности обеспечивалась в тех же пределах (Яа= 0,6 - 0 4 мкм). Формула изобретения1. Деформирующий элемент протяжек и матриц, содержащий подложку с передней поверхностью и обратным конусом, а также детонационное твердосплавное износостойкое покрытие, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента за счет уменьшения сдвигающих напряжений в покрытии, передняя поверхность и обратный конус подложки выполнены пересекающимися, при этом покрытие нанесено на переднюю поверхность подложки, а в зоне пересечения указанных поверхностей на покрытии выполнена цилиндрическая ленточка.2, Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона сопряжения цилиндрической ленточки с обратным конусом очерчена по радиусу, а толщина ленточки, измеренная по отношению к точке пересечения передней поверхности подложки и обратного конуса, составляет не более (0,2 - 0,4) с, где с - толщина покрытия на передней поверхности.3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что зона пересечения передней поверхности и ленточки на покрытии выполнена радиусной, при этом ленточка выполнена с шириной не более 0,35 Я где Н - диаметр ленточки.4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что пересечение передней поверхности подложки и обратного конуса выполнено радиусным.5. Элемент по и. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с вогнутой образующей,6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что передняя поверхность подложки выполнена в виде поверхности вращения с выпуклой образующей.етениям ушская тент,едактор М. Келемешаказ 1478ИИПИ Государственного113035, Мроизводственно-издател Техред А Тираж 609 комитета по изоб сква, Ж - 35, Р ский комбинат П еваКорректор И.МускаПодписноеи открытиям при ГКНТ СССнаб., д. 4/5