Способ изготовления полых заготовок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ,РЕСПУБЛИК 313 09) В 21 3 5/10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТО си а ее ерхнени нечно- шино(54) СПОСОБ ИЗГОТО ГОТОВОК(57) Изобретени таллов давление но при изгот металлическихз - повышение ка ке исходных заг ЕНИЯ ПОЛЫХ ЗАтст- тов- мых б работ ь испол вкой и изобре при пр ением ке ме- ьзоваолых тения ошив- высое относ мимож овлен аготово чества и отовок ится к о ет быт ии ко к. Цель зделии с отнош,4 ил. ра ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объепо технологии машиностроения(56) Охрименко Я,М, Технология кштамповочного производства, М.: Мстроение, 1976, с.190-191. Изобретение относится к обработке ме. таллов давлением, а именно к изготовлению изделий путем ковки, и может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах машиностроительных и металлургических предприятий.Цель изобретения - повышение качества изделий при прошивке исходных заготовок с отношением высоты к диаметру больше единицы за счет уменьшения отклонения отверстия от оси заготовки,На фиг.1 представлена схема теплоотвода при боковом подстуживании заготовки; на фиг.2 - заготовка с установленным на ее торце полым прошивнем и распределение ТЕМПЕРаТУРЫ И ПРЕДЕЛа тЕКУчаСти ПО СЕЧЕ- нию заготовки перед прошивкой отверстия; на фиг.3 - заготовка с прошитым отверститы к диаметру больше единицы за уменьшения отклонения отверстия от заготовки, Заготовку равномерно нагр ют до ковочной температуры, Затем об торца теплоизолируют, Боковую пов ность заготовки подвергают подстуж нию до температуры (0,320,62) Тпл. этом температура центральной зоны метром 0,2,0,5 диаметра заготовки до гает (0,650,85) Тпл, После эт осуществляют прошивку плоским про нем. Образованная в заготовке "жест (сильнее охлажденная) оболочка препя вует отклонению прошивня от оси заго ки, Повышение качества получае поковок и расширениетехнологических ложностей способа обеспечиваются за заготовок, высота которых превышает ем; на фиг.4 - отход "выдра" вместе с полым прошивнем и надставками,Способ осуществляется следующим образом.Заготовку равномерно нагревают до ковочной температуры, затем.ее подвергают боковому подстуживанию с обязательным обеспечением теплоизоляции торцовых поверхностей. При таком охлаждении заготовок любых типоразмеров центральная эона диаметром 0,2 - 0,5 диаметра заготовки достигает температуры 0,7 - 0,85 Т,пл., при этом температура поверхности достигает 0,32 - 0,62 Т.пл. (Т,пл. температура плавления материала заготовки). За счет бокового подстуживания поверхности с. Одновременной теплоизоляцией торцов происходит образование "жесткой" оболочки с50 55 центральной пластической зоной диаметром 0,2 - 0,5 диаметра заготовки по всей ее высоте, включая и торцовые участки. Эта оболочка служит направляющей для прошивня при его движении в теле заготовки, исключая увод оси прошивня от оси заготовки, Таким образом, обеспечивается соосность заготовки и прошиваемого в ней отверстия,П р и м е р. Из слитка массой 170 т, сталь 15 Х 2 НМФА изготовляют заготовку диаметром 2100 мм и высотой 4000 мм (отношениеНвысоты к диаметру - составляет 1,9, т,е.Обольше единицы), Нагрев осуществляют в пламенной печи до 1200 С. Затем заготовку охлаждают на воздухе следующим образом: один торец устанавливают на песчаную подушку, а второй закрывают специальной теплоизоляционной плитой, Заготовку охлаждают в течение 5,6 ч, При этом получают температуру поверхности заготовки 562 С, На верхний торец по центру устанавливают рабочий прошивень наружным диаметром 750 мм, внутренним диаметром 550 мм, высотой 700 мм и неполностью вдавливают его в металл. Затем на торец рабочего прошивня устанавливают последовательно надставки высотой 800 мм, внешним диаметром 720 мм, внутренним 600 мм, Прошивку заканчивают с выходом рабочего прошивня из прошитого блока, Прошитое отверстие соответствует предложенному размерному интервалу центральной зоны (0,3 диаметра заготовки). Распределение предела текучести в указанной центральной зоне составляет в среднем 2,5 кг/мм, а2 среднее значение предела текучести в "жесткой" оболочке 19 кг/мм, причем распределение предела текучести идет по параболическому закону, Из этого можно сделать вывод, и это подтверждается приведенным примером, что при указанном охлаждении создается "жесткая" оболочка, играющая роль направляющей для рабочего прошивня. Все это приводит к улучшению качества изделия. Кроме того, проводят исследования по оценке оптимальности выбора граничных условий, температуры поверхности, центральной зоны и ее протяженности. Определение температурных интервалов охлаждения для всех применяемых в настоящее время типоразмеров заготовок при прошивке производят экспериментальноаналитическим, статистическим методами иобобщением существующего опыта на заготовках диаметром, изменяющимся от 0,1 до3,5 м,5 10 15 20 25 30 35 40 45 При охлаждении заготовки, нагретой до температуры 1200 С, диаметром 100 мм высотой 200 мм из стали 15 Х 2 МНФА температура распределяется следующим образом: Тпов. = 940 С (0,62 Т.пл,), То,5 в = 1051 С, Тц = =1100 С (Т.пл. = 1510 С), Прошивка осуществлялась полым прошивнем Он = 30 мм, Овн = 18 мм, Заготовка прошита по центру в точном соответствии требуемой геометрии и без видимых дефектов, При охлаждении заготовки до Тпов = 956 С (0,63 Т.пл,). То,5 в = =1080 С, Тц = 1120 С, Такую заготовку условно можно прошить прошивнем диаметром более 0,5 диаметра заготовки, что приводит к недопустимо низкому значению коэффициента использования металла 0,4, а также искажению требуемой геометрии, что по ТУ и ТЭП недопустимо, Получение прошивкой отверстия менее 0,2 также не представляется возможным,Анализ этих данных показал, что охлаждение равномерно нагретых до 1200 С заготовок до температуры поверхности 0,32 Т.пл, приводит к получению центральной зоны протяженностью 0,2 диаметра заготовки и с более низким значением предела .текучести, обеспечивающим образование во время прошивки в этой области пластической зоны. За пределом пластической зоны находится жесткая зона с высоким значением предела текучести. При охлаждении заготовок ниже 0,32 Т.пл, протяженность упомянутой центральной зоны становится меньше 0,2 диаметра заготовки, что приводит к невозможности осуществления операции прошивки,Выбор температурного интервала центральной зоны обусловлен тем, что охлаждение металла выше 0,85 Т.пл. приводит к перегреву металла, обезуглероживанию поверхностных слоев, возможному образованию "видманштеттовой" структуры. При температуре ниже 0,65 Т,пл, начинаетгя интенсивный рост сопротивления деформированию и падение пластических характеристик, что в конечном итоге может привести к образованию микро- и макротрещин в очаге деформации и к невозможности осуществления операции прошивки. Указанный интервал температур центральной зоны заготовки обеспечивается при достижении температуры поверхности 0,32-0,62 Т.пл. Температура поверхности ниже 0,32 Т.пл. приводит к охлаждению центральной зоны ниже 0,7 Т,пл, (это приводит к упомянутым дефектам).Температура поверхности выше 0,62 Т.пл. приводит к невозможности осуществления способа изготовления полого изделия с Н/О1, Возрастание диаметра централь1731386 40 45 50 55 ной зоны, начиная с 0,5 О заготовки и более, приводит к резкому росту значения предела текучести, сопротивления деформированию и падению пластических характеристик и невозможности достижения заданного распределения температур по сечению заготовки, т.е. невозможности достижения поставленной цели, При диаметре центральной зоны менее 0,2 диаметра заготовки также невозможно создание заданных температурных условий по поверхности и центру при охлаждении заготовок,Уточнение предельных граничных условий.для максимальных размеров заготовок проводится путем математического моделирования применительно к слитку массой 520 т. из стали 15 Х 2 МНФА, средним диаметром 3,5 м. Согласно моделированию, охлаждению заготовки до температуры поверхности 486 С (0,32 Т.пл,) соответствует распределение температуры: Тюля =1100 С; Тц = 1200 С.При температуре центра больше 0,85 Т,пл. (1300 С) возникает устойчивая структура перегрева, практически неисправимая ковкой.На таких больших сечениях при температурах центра ниже 0,7 Т.пл, (1050 С) образуется внешняя "жесткая" зона большой протяженности, что приводит к невозможности осуществления операции прошивки.Предлагаемый способ позволяет улучшить качество прошиваемых заготовок с Н/О1 за счет исключения несоосности, Кроме того, предлагаемый способ позволит уменьшить длительность процесса ковки пустотелых заготовок за счет полного или частичного исключения осадки, и сокращения объема работы при раскатке и протяжке 5 и, как следствие этого, увеличить коэффициент выхода годного.Использование способа при ковке пустотелых крупных поковок по сравнению с существующими позволяет уменьшить при 10 прошивке несоосность; сократить технологический процесс ковки; увеличить коэффициент использования металла.Вместе с тем создание жесткой оболочки позволяет прошивать высокие заготовки 15 (Н/О1), тем самым расширяя технологические возможности. Формула изобретения Способ изготовления полых заготовок, 20 включающий нагрев исходной заготовки доковочной температуры и последующую прошивку полым прошивнем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качествг изделий при прошивке иеходных заготовок 25 с отношением высоты к диаметру большеединицы за счет уменьшения отклонения отверстия от оси заготовки, перед прошив.кой нагретую заготовку подстуживают сс стороны ее боковой поверхности до дости жения последней 0,32 - 0,62 температурь:плавления материала заготовки, а центральной зоной диаметром 0,2-0,5 диаметра заготовки температуры 0,7 - 0,85 температуры плавления, при этом оба торца заготовки 35 теплоизолируют.1731386Врукг/аю 1300 1 ЙО 1000 Составитель В.Аристов Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор О,Кравц Заказ 1536 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101