Способ деформирования заготовки

(39) 01) 689 А 21 О 37/12 НИЕ ИЗОБРЕТЕН О ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ии институткой социа.Г.Ненко 1968 ГО лОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехничес50-летия Великой Октябрьсческой революции(57) Изобретение относится к обработаллов давлением, а именно к способ учения изделии методом штамповки обкатыванием. Цель изобретения - повышение ресурса работы получаемых изделий за счет м, создания направленной волокнистой струк- и- туры по их сечению. Для этого обрабатывают заготовку 2 высотой Н и радиусом В в, коническим деформирующим инструментом 1 с наклонной под углом у продольной осью, совершающим обкатывающее движение при соблюдении условия А0,3 Н/В, где А - отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки; Н - кониче. ская высота заготовки; Я - конечный радиус е- заготовки. 2 ил.Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для получения заготовок с направленной волокнистой структурой по их сечению,Цель изобретения - повышение ресурса работы получаемых изделий за счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению.На фиг,1 представлена схема взаимодействия инструмента и заготовки; на фиг,2 - обрабатываемая заготовка, план.Конический инструмент 1 с наклонной (по отношению к вертикальной оси) продольной осью совершает обкатывающееся движение по заготовке 2, производя ее деформирование, причем за каждый оборот (цикл) заготовка осаживается на величину Я, равную подаче. Мгновенная площадь контакта между инструментом и заготовкой равняется величине Г, Если подобрать величину Г такой, чтобы выполнялось условие,р 2В где й - радиус заготовки;Н - ее высота,то в процессе деформации происходит закручивание волокон 3 и направленность структуры приобретает спиралевидную форму (фиг.2), Укаэанное явление наблюдается при осадке образцов с координатной сеткой на торцевой поверхности, причем эффект закручивания волоконтем выше, чем меньше Л, Спиралевидное расположение структуры приводит к повышению трещиностойкости за счет создания естественных барьеров на пути развития трещины. Чем болше угол поворота волокон от первоначального положения, тем выше сопротивление развитию трещин. Одновременно с увеличением указанного угла закрутки уменьшается количество структурных концентратов напряжений на поверхности изделия, которые являются источниками образования трещин. Указанное количество ведет к повышению эксплуатационных характеристик деталей, испытывающих растягивающие напряжения на поверхности и в объеме, например пуансонов, режущих инструментов (фреэы, металлическая основа алмазных кругов и т,п,), деталей, работающих при высоких угловых скоростях вращения, что приводит к центробежным нагрузкам. Изогнутые волокна являются естественным армирующим эле ментом, предотвращающим зарождение и развитие трещин,Выбор величины Л при реализации способа осуществляется путем варьирования величинами Я и у в соответствии с известным выражением Л =0,45 де Л - отношение площадирумента и заготовки к площа В - радиус заготовки; у - угол наклона инструм Я - подача инструмента н В свою очередь,такта инсти ее торца; ента;а оборо где Ч - скорость поступательного перемещения конического инструмента;и - число обкатываний инструмента в единицу времени,П р и м е р 1. Штамповка цилиндрического пуансона для изготовления гаек М 10 на холодновысадочном автомате модели А 2118.,8 мм, высота 8 готовки; диаметр гол наклона инсоротов в минуту катывания) 100 ние Н/К = 075. Л( 0,3 0,75 = Диаметр заготовки 14 мм, конечны размеры эа 16 мм, высота Н = 6 мм, У трумента у = 2, Число об инструмента (частота об об/мин. Находим отноше Величина Л должна быть 0,225. По формуле= 0,4 находим величину подач 14 мм(0,45 )Величина скорости вертикального перемещения инструмента должна быть при этом не более Ч = Я п = 14 мм/мин.Штамповка пуансонов производилась при подаче 0,12 мм/об, Стойкость пуансонов, полученных по описанному способу, повысилась в 1,8-2 раза,П р и м е р 2, Осадка цилиндрической заготовки металлической основы алмазных кругов с начальными размерами: диаметр 40 мм, высота 40 мм, Материал - алюминий. Конечные размеры заготовки: высота Н= 10 мм, радиус В = 40 мм. Угол наклона инструмента 2 30. Число оборотов в минуту (частота обкатывания) 100об/мин, Находим отношение Нк/Вк = 0,25 Величина Л, гарантирующая образование спиралевиднрй текстуры, должна составлять Л= 0 3 О 25= 0 015, По формуле Л =0,45 определяем подачу, которая должна обеспечить необходимую величину параметра Л: Б Х. . в О 6 / б.(0,45 )При этом скорость вертикального перемещения инструмента должна быть равной Ч = Я п = 11,6 мм/мин,Выбираем подачу Я = 0,1 мм/об, которая обеспечивает выполнение условия Л (0,3 Нк/Я, Соответственно устанавливаем скорость вертикального перемещения инструмента (траверсы пресса) равной Ч = 10 мм/мин.Испытания полученных описанным способом заготовок со спиралевидной структурой показали увеличение вязкости разрушения (трещиностойкости) в 1,5 - 2 раза по сравнению с заготовками без образованной направленной текстуры.Величина Л определяется в равной степени и углом наклона у и подачей Я, что вытекает из выраженияЛ =0,45Для обеспечения заданной величины Л, которая связана с конечными размерами штампуемой заготовки, мы можем изменять либо Я, либо у, что определяется типом оборудования. Например, известные прессы для штамповки обкатыванием РХКимеют регулируемый угол наклона инструмента у в пределах 0 - 2, а подача при этом неизменна, так как она зависит от вертикальной скорости перемещения Ч и угловой скорости обкатывания п(Я = Ч/и), которые являются фиксированными значениями для данной машины.Предложим, что угловая скорость обкатывания и = 200 об/мин, скорость Ч = 100 мм/мин (обе величины и и Ч = сорз 1), т.е. имеем фиксированное значение подачи Я = 0,5 мм/об.Требуется произвести обработку детали по укаэанному способу с конечными размерами Н = 10 мм, Вк = 40 мм. Тогда из формулы получаемагссц 0,017 1,Следовательно, для обеспечения получения спиралевидной структуры угол удолжен быть больше 1.При обработке детали с размерами Н = 20 мм, Я= 50 мм (для того же оборудования) у = агс 1 ц0,450,52 50 0,3 у=-агсщ 0,084= 0 30,о т,е. угол наклона должен быть больше О 30,Для детали с Нк = 4 мм. В, = 100 мм= агсЧ 0,042 = 2,4 О,в / ./ - . /,// / б . (0,45 ) т,е. угол должен быть больше 2 О, Следовательно, обработка последней детали на данном оборудовании, у которого угол у может быть изменен в пределах 0 - 2 О, нецелесообразна, так как эффект образования структуры не будет наблюдаться.Для оборудования с неизменным углом наклона скорость рабочего хода (скорость осевого перемещения инструмента Ч) может изменяться. В этом случае для выполнения условия Л с 0,3 Н/В можно менять величину подачи.Например, пресс С 82,201 имеет регулируемую величину и = 60 - 200 об/мин, Ч = 50 - 150 мм/мин, угол наклона у= 2 = сопзт. Тогда для заготовки, которая не может быть обработана на прессе РХМ(Нк = 4 мм, Я = 100 мм), можно путем уменьшения скорости Ч, а следовательно, подачи получить деталь с повышенным ресурсом работы. Так, подача в этом случае должна быть мень- ше1699689 При и = 200 об/мин скорость Ч должнабыть Ч с 0,42 200 = 84 мм/мин, т,е. уменьшив скорость Ч, получим деталь с желаемымэффектом образования текстуры,Способ позволяет повысить эксплуатационные характеристики (срок службы), например, пуансонов для холодновысадочныхавтоматов в 2-2,5 раза. Для металлическойосновы алмазных кругов срок службы возрастает в 1,5-2,0 раза, 10Формула изобретенияСпособ деформирования заготовки пу"ф тем приложения к ней осевого усилия кони ческого деформирующего инструмента снаклоненной продольной осью при одновременном сообщении ему обкатывающегодвижения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса работы получаемых изделий эа счет создания направленной волокнистой структуры по их сечению, отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки при определении угла наклона продольной оси инструмента и его подачи на оборот, выбирают иэ условиягде л,- отношение площади контакта между инструментом и заготовкой к площади торца деформируемой заготовки;В - конечный радиус заготовки;Н - конечная высота заготовки. Составитель А, Башкин Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Э. ЛончаковаПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 1 Заказ 4425 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5