Способ осадки цилиндрических заготовок из малопластичных материалов

(5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ся Изталл ов Иэвест рических з териалов,заготовки в ющей средн также спосо готовок из ма включающи кольцевой об юю часть ее б б осадки цилиндопластичных май размещение алочке, охватываоковой поверхноГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОСАДКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХЗАГОТОВОК ИЗ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ обретение относи давлением методИзвестны способы д вок из малопластичных м торых осадку осуществля бокового давления либо контейнера.заполненно давления, либо со сторон оболочек, помещенных т Способы сложны в реал требуют наличия специ ограничивающих течен щей боковое давление; риц, штампов и т.д,т к обработке меами осадки.еформации заготоатериалов, при коют с приложением со стороны стено го средой высокого ы деформируемых акже в контейнер, изации, поскольку альных устройств, ие среды, создаю- контейнеров. мат(57) Использование: обработка металлов давлением, Сущность изобретения: заготовку размещают в кольцевой оболочке, Осуществляют совместную осадку заготовки с оболочкой и последующее удаление оболочки. На первой стадии ведут осадку до степени деформации сдвига, позволяющей деформировать заготовку без оболочки, на второй стадии - до разрыва оболочки, на третьей стадии - до заданной степени деформации, Оболочку выполняют из материала с относительным удлинением, определяемым предложенной зависимостью, Высоту оболочки назначают равной высоте заготовки после осадки, а удаление оболочки осуществляют разгибом. б ил,сти, осадку заготовки путем приложения к ее торцам усилия сжатия с одновременным растяжением оболочки и последующем ее удалении, По прототипу осадку ведут без разрыва оболочки, выбирая для ее изготовления заведомо достаточно пластичный металл. В ходе последующей осадки вследствие действия напряжений трения на контактной с бойками поверхности проявляется бочкообразование, вследствие чего снять искривленную оболочку с заготовки становится довольно сложно. Применение обточки или стравливания оболочки обусловливает повышенную трудоемкость и энергоемкость процесса. Кроме . того, осадка заготовки в течение всего пер да деформации связана с большими энергозг-.- ратами из-за необходимости преодоления значительных напряжений подпора со стороны оболочкиЦелью изобретения является снижение трудоемкости и энергоемкости процесса.Для этого первоначально осадку заготовки осуществляютдо достижения степени деформации сдвига, не превышающей ее 5 предельного значения Ло при осадке заготовки без оболочки. В процессе последующей осадки производят нарушение сплошности оболочки путем ее разрыва, соблюдая условие 10 100 е- 1 д 100 --- 1А,/27 1Я - я/100(1) 15 где д - относительное удлинение материала оболочки;е - общая степень деформации заготов 55 2 о 100 2о Оо = 100 -- 1(2) Завершают осадку при достижении высоты заготовки, соответствующей высотеоболочки. Удаление оболочки с поверхностизаготовки осуществляется ее разгибом,Во время горячей осадки литых заготовок пластичность металла увеличивается, 25что обусловлено влиянием двух факторов,Во-первых, разрушается литая структура,происходит измел ьчение зерна. Во-вторых,в ходе осадки уменьшается высота цилиндра, из-за чего повышается уровень сжимающих напряжений в объеме заготовки,Увеличение пластичности металла приводит к тому, что на определенном этапе осадки функции оболочки из полезныхпревращаются во вредные, т,к, оболочку вынуждены осаживать вместе с заготовкой, хотя роль первой в качестве элемента подпорауже исчерпана, Вместе с тем именно назаключительных стадиях осадки энергозатраты велики, т,к. они определяются величиной контактной поверхности (ееувеличивает оболочка) и геометрическимфактором: отношением диаметра заготовкиО к высоте Н (его увеличивает оболочка),В связи с изложенным целесообразно, 45чтобы после приобретения заготовкой достаточной пластичности оболочка разорвалась и дальнейшая осадка осуществляласьбез подпора, Надетая на боковую поверхность заготовки оболочка под воздействием 50давления этой поверхности находится в состоянии линейного растяжения,Степень деформации я 1 характеризуетсостояние оболочкигде О и 2 - длина оболочки до деформации и после разрыва;ОО и О 2 - диаметры заготовки до деформации и после разрыва.Используя условие постоянства объема НООО = Н 202,получим е 1 =100 -- 1 =1001 Н 1 1 - Е 7100(3) где НО и Н 2 - высота заготовки до деформации (фиг,1) и после разрыва оболочки (фиг,З);е = 100(но-н 2)/но - степень деформации заготовки после разрыва,Для обеспечения разрыва заготовки степень деформации оболочки должна превысить относительное удлинение материала заготовки д: е ) д или с испол ьзованием (3) д 100, 1 Л =/3 пНО/Н 1,где Н 1 - высота заготовки, при которой заготовку можно деформировать без оболочки (фиг.2).Из условия постоянства объема 4 =2 КЗ и - =2 УЗ и - =Оо о(4) где О 1 - диаметр заготовки, соответствующий Н 1;1 - длина оболочки, соответствующая Н 1;о 1ео = 100 - степень деформацииооболочки, при которой заготовка может быть осажена без оболочки.Из (4) следует, что л,(яА 7яо =100 е - 1(5) что и составляет правую часть неравенства (1),Вместе с тем оболочка не должна разорваться ранее чем металл заготовки станет достаточно пластичным, т,е, прежде чем степень деформации сдвига для металла заготовки достигнет величины Ло,посколькуа поскольку на этой стадии оболочка должна пластически деформироваться, то д ) я, или с учетом (5)что составляет левую часть неравенства (1).После деформации оболочку в виде незамкнутого кольца (фиг,4) разгибают, например, с помощью рычага разгибающей силой Т (фиг,5), что снижает трудоемкость процесса.На графике (фиг,б) изображена зависимость усилия осадки Р от степени деформации я при осадке, штриховые линии А и В - соответственно для осадки с оболочкой и без оболочки. Естественно, что кривая А расположена выше кривой В и с точки зрения меньших энергозатрат выгоднее осаживать заготовку без оболочки, но этому препятствует низкая пластичность металла, Поэтому и предложено (отмечено стрелками), часть пути деформации пройти по пути А, а при наборе достаточной пластичности разорвать оболочку и деформировать заготовку без оболочки с меньшим усилием.На фиг.1 изображена заготовка 1 с оболочкой 2 в начальный момент деформации; на фиг,2 - то же, в момент достижения высоты Н 1; на фиг,З - момент разрыва оболочки; на фиг,4 - стадия деформации с разорванной оболочкой; на фиг,5 - схема удаления оболочки; на фиг,6 - график зависимости усилия осадки от степени деформации и путь нагружения.Изобретения иллюстрируется следующими примерами,П р и м е р 1, Осаживали при 710 С заготовку из малопластичного сплава МпАС с размерами ф 15,5 х 20 мм в кольцевой оболочке ф 21,4 5,8 мм до высоты 5,8 мм. Для материала оболочки: стали СтЗ д= 38%, параметры процесса: е = 71%,Л = 0,9,е 1 = 85%, ео=30%, т,е, неравенство(1) выполняется, На первой стадии вели осадку до степени деформации сдвига Л, на второй стадии оболочка разрывалась и в конце процесса получали заданную степень деформации, причем выявили уменьшение усилия в момент разрыва оболочки на 100 кН. Оболочку удалили разгибом в течение 10 мин против съема оболочки методом сошлифовки 90 мин, трудозатраты снизились на 89%. П р и м е р 2. В тех же условиях осаживали заготовку без оболочки. Из-за низкойпластичности трещины проникли на глубинудо половины радиуса,5 П р и м е р 3, Производили осадку вусловиях прототипа, используя исходныепараметры примера 1 за исключением конечной высоты заготовки, которую приняли равной 12 мм. В этом случае е = 40%,10 е = 29%. Поскольку д29%, то оболочкане разрывается, ее пришлось сошлифовывать в течение 90 мин,П р и м е р 4, Использовали условияпроведения опыта по примеру 1 за исключе 15 нием материала оболочки, в качестве которого использовали латунь Л 90 с д = 19%,Поскольку получилось, что д30%, то условие (1) не выполняется, что на практике привело к преждевременному разрыву20 оболочки и разрушению металла заготовки.При использовании способа снижаетсятрудоемкость и энергоемкость процесса,Формула изобретенияСпособ осадки цилиндрических загото 25 вок из малопластичных материалов, включающий размещение заготовки в кольцевойоболочке, охватывающей среднюю часть еебоковой поверхности, осадку заготовки путем приложения к ее торцам усилия сжатия30 с одновременным растяжением оболочки ипоследующее ее удаление, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкостии энергоемкости процесса, первоначальноосадку заготовки осуществляют до достиже 35 ния степени деформации сдвига, не превышающей ее предельного значения Л 6 приосадке заготовки без оболочки, в процессепоследующей осадки производят нарушение сплошности оболочки путем ее разрыва,соблюдая условие зоо (е- ) д1001- 145 1 - е/100где д - относительное удлинение материала оболочки;е - общая степень деформации заго товки;а завершают осадку при достижении высотой заготовки высоты оболочки, при этом удаление последней с поверхности заготовки осуществляют ее разгибом.Реда енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Производ Заказ 3138 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5