Способ изготовления биметаллических полых изделий

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТБЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(,662309 1) Дополнительное к авт. свод-ву2) Заявлено 09.03.77 (21) 2460236/25 - 27 Кл23 Р 3/ с присоединением заявк Госудерстееииыи иоиите СССР по делам изобретений и открытийо 15.05,79. Баликования опига публнков ата опуб(71) Заявител Ижевский механ кии ин ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИМЕТА ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ 4) СП ЕС ой сущности и достигае.ется способ изготовлениямногослоййых труб путем заготовок с последующей мацией в холодном состояд сочленением каждую труб.гатот дополнительной, нитке, а совместную дефор. заготовок осуществляют стороны слоя, имеющего е характеристик упругой меньшую по величин У отдачи ЩНедостатками этого способа является введе.ние дополнительной, индивидуальной для каждой трубы, обработки, для получения различных упругих характеристик, Это приводит к удлинению технологического процесса и снижению производительйости- йзготовттения изделий.Осуществление же совместной деформации путем давления со сторбны слоя, имеющего мень 2 ф шую по величине характеристику упругой отдачи увеличивает неравномерность послойной деформации. За счет преимущественного тече.ния более мягкого слоя, который опережает Изобретение относится к области обработки близким по техиическ металлов давлением, а именно к способам из- мому результату явля готовления биметаллических полых изделий биметаплических и типа полуфабрикатов для сильфонов и нодшип- сочленения трубных ников сколыкения, пластической дефорИзвестен способ изготовления биметалличес. з,нии. При этом пере ких труб, включающий сборку заготовок раз . ную заготовку подвер ной длины в пакет и совместную пластическутб дивидуальной обрабо деформацию проталкиванием пакета через мат- мацию сочлененных рицу, При проталкивании рабочее усилие при-путем давления со кладывают к торцу более прочного слоя 11.Недостатком этого способа является ограниченная длина обрабатываемых труб. Приложение рабочего усилия к свободному торцу прочного слоя может привести к потере устойчи.вости заготовки, Кроме того, по такому спосо.бу невозможно получать изделия без концевыхотходов, так как проталкивание пакета осуществляется до зеркала матрицы. В этом. способепроцесс совместной деформации является нерегулируемым, в результате мягкий слой получает большую деформацию.Из известных способов изготовления биметаллических и многослоиных изделий наиболее,.ьсоседний слой в процессе обработки, изделияполучаются со слоями разной длины, что неизбежно приводит к браку изделий, либо потерямценных металлов.Кроме того, при обработке длинных заготовок всегда наблюдается искривление образующей поверхности трубы, вследствие этого затрудняется сборка труб. На поверхности слоевобразуются ринси, задиры, царапины и другиедефекты, Это приводит к снижению механичес. 10кой прочности соединения слоев и качестваизделий при формовке и работе сильфонов,изготавливаемых иэ этих многослойных труб.Для предотвращения задников на контактныхтрущихся поверхностях необходим большой за. Йзор между слоями. Это требует увеличения сте.пени деформации для соприкосновения слоев,что не всегда просто осуществить Целью изобретения является увеличение производительности и повышения качества изделийза счет обеспечения равномерности послойнойдеформации материалов с различными пределамитекучести,Цель"достигается тем, что в процессе совместной деформации пакета к торцу заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести,дополнительно прикладывают давление, величина которого равйа разности пределов теку.. чести обрабатываемых материалов. ЗрНа фиг. 1 покаэайо исходное положейие заготовки в штампе при вытяжке с утонениемстенки; на фиг, 2 - промежуточное положение= " "заготсекй в" штампе при вытяжке с утонениемстенки; на фиг, 3 и фиг. 4 - то же, при отбортовке "с утоиением стенки борта.Получение изделий по предлагаемому спосо-,бу осуществляют следующим образом,Предварительно вытянутые или отбортован.ные заготовки с подготовленными контактными оповерхностями собирают в пакет 1. Пакет устанавливают на зеркало матрицы 2 (при отбортовке) или центрируют в матрице и произвоцятсовместное деформирование пуансоном 3. Одновременно к торцу заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести прикладываютдавление кольцом 4, Прй этом в указанномслое создают дополнительные сжимающие напря.жения; которые комйенсируют раэйоСп пфбделов текучести материалов, Поэтому величина50дополнительного давления для Полученйяравно.мерной деформациине должна превышать разность пределов текучести обрабатываемых ма.териалов.Перед сборкои в пакет контактирующие по.чИверхности заготовок подвергают очистке химической или механической обработкой, либо сочетанием этих видов обработки для обраэова. 1ния прочных металлических связей при последующей термодиффузионной обработке пакета.При деформации двухслойных изделий с уто.пением стенки обычными способами слой изматериала с меньшей величиной предела текучести получает большую деформацию, так какв нем пластическое состояние наступает рань.ше, Это легко установить при совместном ре.шенин уравнения равновесия, Действительно,в более пластичном слое разность напряженийбр и б равная пределу текучести материала б меньше, чем в соседнем. И чем большеразность пределов текучести материалов, тембольшую деформацию получает пластичный материал при совместном деформировании.В" предлагаемом способе дополнительное дав-/ление, приложенное к материалу с меньшей величиной предела текучести, увеличивает,в нем сжимающие напряжения. Это приводит к перераспределению напряжений в обоих слоях. В болеепластичном слое уменьшаются растягивающиенапряжения Д и увеличиваются сжимающиена величину дополнительного давления и. В каждом слое должны действовать одинаковые напряжения 8 , так как они возникаютпри де.формированйи от реакции инструмента,При совместном решении уравнений пластичности и равновесия для каждого слоя, учитываядавление и в граничных условиях, можно выра.зить компоненты напряжений б действующихв каждом слое, Приравнивая указанные выражения между собой, легко определить значениедополнительного давления и, причем для получения равномерной деформации величина давления не превышает разность пределов текучестиматериалов.Изменяя величину дополнительного давлениядля заданной комбинации материалов, можнорегулировать деформацию слоев в широких пределах. Например, из заготовок одинаковой исходной толщины можно получать как изделияс одинаковой толщиной, так и с различной толщиной стенок, При этом материал с более низким пределом текучести может получать в результате дополнительного силового воздействиякак большую, так и меньшую деформацию посравнению с соседним слоем,При оспцбствлении предлагаемого способаможно получать предварительно напряженныесоединения, регулируя величину прикладываемо.го давления. Например, для увеличения радиальных контактных давлений между слоями допол.нительное давление берут большей величины,Возможен другой вариант реализации спосо.ба, при котором в процессе совместной деформации пакета к обоим слоям дополнительноприкладывают давления, При этом к мягкомуслою прикйадывают давления большей величи.662309 5ны, а разность прикладываемых давлений такжене превышает разность пределов текучести обрабатываемых материалов. Этот вариант осуще.ствления способа позволяет увеличить степеньдеформации запереход и создать еще большее уконтактное давление между слоями,П р и м е р. Предлагаемый способ изготов.пения. биметаллических полых изделий опробо.ван в лабораторных условиях. Испытания проведены в лаборатории кафедры "Машины и 1 Отехнология обработки металлов давлением" наиспытательной машине фУИМ - 50" в универсаль.ном штампе для вытяжки и отбортовки отверстий с утонением стенки с пружинным буфером. В опытах использовайы образцы из стали 1 Ю10 и Меди МЗ, Для совместной вытяжки с утопением стенки образцы вытягивали из листаи получали размеры наружного слоя д = 24 мм,внутреннего д = 22 мм, Толщина стенок слоевбыла одинаковой Бо = 1 мм. После вытяжки . 20образцы собирали в пакеты с комбинациейслоев С - М и М - С и подрезали торцы до высо-.ты пакета и = 14 мм. Отклонения толщины стенок образцов не превышали 0,01 мм. Зазор, между слоями Е = 0,01 мм обеспечивали раз чмерами инструмента. Штамп позволял регулировать усилие на любой слой в пределах 0,2 -2,0 тс.При вытяжке с утонением биметаллическихзаготовок с наружным слоем иэ стали и одина. ЗОковой исходной толщиной слоев равной 1 ммпри коэффициенте утонения пакета Ку =. 0,69получили образцы изделий с одинаковой конечной толщиной стенки Вк = 0,69 мм. Дополнительное давление прикладывали к торцу медной Зззаготовки, а его величина равнялась п=5,5 кг/мм,что не превышает разность пределов текучестистали и меди.При увеличении давления до и =,15 кг/ммна аналогичных образцах слои после совместной 4 офдеформации имели следующую толщину: мед.ный Зкм 0,73 мм, стальной Якст,= 0,65 мм.При совместной вытяжке пакетов без наложения давления на медный слой последний по.лучал большую деформацию. 45Аналогичные результаты получены при отбортовке заготовок с утоненнем стенки борта. В связи с тем, что наложение дополнительного давления на торец заготовки из материала с меньшей величиной предела текучести изменяет напряженное состояние в очаге деформации обоих слоев представляется возможным регулировать послойную деформацию изменением величины дополнительного давления. В зависимости от условий обработки, комбинации материалов и требований к изделию по предлагаемому способу можно осуществлять совместное деформирование материалов с высокой производительностью, исключив операции индивидуальной об. работки каждого материала. Опытная проверка способа подтвердила широкие возможности при изготовлении биметаллических полых иэделий вытяжкой и отбортовкой с утонением при по. лучении высокого качества изделий за счет обеспечения равномерной послойной деформа. ции заготовок. Осуществление способа не требует специального оборудования. Формула изобретения Способ иэготовлейия биметаллических полых,изделий, включающий сборку заготовок в пакетс подготовленными контактными поверхностямн, совместную пластическую деформациюи йоследующую термодиффузионную обработку пакета, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения йроизводительности иповышения качества изделий эа счет обеспечения равномерности "послойной деформации материалов с различными пределами текучести,в процессе совместной деформации пакета кторцу заготовки иэ материала с меньшей величиной предела текучести дополнительно приклады.вают давление, при этом величина давления равна разности пределов текучести обрабатываемыхматериалов.Источники информации, принятые во внима.ние при экспертизе1. "Анализ. состояния и перспективы производства и применения биметаллических трубфф,Киев, НИИНТИ, 1970, с. 32.2. Авторское свидетельство СССР Ю 210073,В 23 Р 3/02, 1954,