Способ изготовления кольцевых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологичес.кий институт трубной промышленности(56,) 1.Авторское свидетельство СССРР 632450, кл, В 21 Н 1/06, 1978,2. ШиФрин М,Ю. и др. Производство цельнокатанных колес и бандажей.Металлургиздат, 1954, с. 38 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий нагрев заготовки, ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества и сниже 807690 А 5 П В 21 Т 5/00; В 21 Н 1/06 ния расхода металла, осадку заготовки осуществляют с принудительным ограничением течения металла на одном иэ ее торцов, формуя его с диаметром на 10-30 меньше диаметра другого торца, раэгонку производят со стороны большего основания осаженной заготовки, при этом при разгонке пуансон внедряют в заготовку на глубину, определяемую зависимостью аг аг:(08-1 чЧ /-Е- - ЬНОП где Ь - глубина внедрения пуансонав заготовку, мм; Н - высота исходной заготов- Ф Окию ммф Е - относительная степень осадки заготовки перед раэгонкой пуансоном; - диаметр зоны дефектов в эаготовке, им; 6 - вйутренний диаметр исходнойозаготовки, мм;диаметр пуансона мм, 1077690Изобретение относится к Обработке металлов давлением, а .именно кспособам изготовления кольцевых иэделий (венцов, обойм подшипников,силовых колец и т.д,),Известен способ изготовлениякольцевых иэделий, включающий осадку нагретой заготовки, прошивкуее и прокатку на окончательные размеры поковки 13.Недостатком указанного способаявляется невысокая точность изделий.Наиболее близким по техническойсущНости к изобретению являетсяспособ изготовления кольцевых изделий, включающий нагрев заготовки,ее осадку, раэгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку Г 23.Недостатком данного способа является низкое качество изделий иповышенный расход металла, Это обусловлено тем, что при операцииосадки внутренняя дефектная зона ввиде осевой рыхлости, неметаллических включений распространяется впериферийные внутренние слои заго-.товки. При последующей операции разгонки пуансоном зти загрязнения перемещаются к торцовой поверхностизаготовки и при прошивке не полно;стью удаляются в выдавку, Последнееприводит к повышенному браку изделий иэ-эа наличия на внутренней поверхности колец рыхлот, шлаковыхвключений, а также по макроструктуре иэ-эа наличия недопустимыхвеличин неметаллических включений.Часто наличие дефектов, выходящихна торцовые и внутренние поверхности вызывает необходимость повышатьприпуски на механическую обработку.Последнее приводит к повышениюметаллоемкости изделия и соответственно к увеличению отхода металлав стружку.Кроме того, при использованиицентробежнолитых заготовок дляизготовления кольцевых изделий указанными способами необходимо производить дополнительную механическуюобработку внутренней поверхностиисходных заготовок.Целью изобретения является повышение качества и уменьшение расхацаметалла. 40 г3 Оьно;(. = 0,9- 1 Я Н 4- Егде й - внутренний диаметр исходнойо45 заготовки, ммВеличину наружного диаметра пуансона (й ) выбирают из технологических соображений, так как она зависитот величины раската кольцевой заго 0Коэффициент 0,9-1,1 в зависимости от износа инструмента (пуансона,прошивного кольца, верхнего и нижнего штампов) принимает максимаЛьныезначения для нового инструмента, аминимальные - для изношенного.На чертеже схематически представлен способ изготовления кольцевыхизделий иэ центробежных заготовок(поэ. а - ь ).60 Способ осуществляют следующимобразом,Заготовку 1 нагревают до температуры деформации, укладывают на нижнюю плиту 2 пресса (поз. с ), затем65 заготовку осаживают плитой 3 с ограПоставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления кольцевых изделий, включающему нагрев заготовки, ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, раздачу по внутреннему диаметру, прокатку и калибровку, осадку заготовки осуществляют с принудительным ограничением течения металла на одном иэ ее торцов, Формуя его с диаметром на 10-30 меньше диаметра другого торца, раэгонку производят со стороны большего основания осаженной заготовки, нрн этом при разгонке пуансон внедряют в заготовку на глубину, 5 определяемую зависимостьюсг гЬ :(0,9-,)н, 1-К-О10 где Ь - глубу внедрения пуансоэнна в заготовку, мм; Н - высота исходной заготовоки, мм;- относительная степень осад ки заготовки перед разгонкой пуансоном й - диаметр зоны дефектов в эаготовке, мм, а - внутренний диаметр исходнойзаготовки, мм;ап - диаметр пуансона, мме, 0,9-1,1- коэффициент, учитывающийизнос пуансона.Диаметр зоны дефектов внутренней части для каждого вида заготовок (слитков, кованых, катаных и полых центробежнолитых ) вполне определен и характеризуется исходными геометрическими параметрава. Для слитков зта эона составляет 0;1-0,2 величиЗ 0 ны наружного диаметра, для кованых и катаных заготовок она соответствует 0,08-0,15 величины наружного диаметра, а для полых центробежнолитых заготовок зависит от величины 35 внутреннего отверстия.В случае применения при производстве колец полых заготовок зависи-мость для глубины внедрения приобретает вид1077690 20 Оптимальные величины разности диамет" ров заготовки после осадки,от ее среднего диаметра 50-55 55-60 60-65 65-70 70-75 75-80 80-85 10-12 12-14 14-16 16-19 19-22 22-26 26-30 г+д2 ср 2 2-В1 ср 2 где 01602 ничением истечения металла в радиальном направлении на одном из торцов заготовки (например, верхнем)путем создания подпора на контактной поверхности (поэ.о), В резуль. тате получают промежуточную заготовку 4, подобной усеченному параболоиду еДиаметр одного иэ торцов заготовки 4 (2 В) должен быть на 10-30меньше другого (2 В,10Условие подпора на контактнойповерхности металла с инструментомможно создать следующим образом:путем нанесения смазки на однуиз торцовых поверхностей заготовки 15в процессе осадки или нанесениянасечки на один из штампов, т,е,созданием различных условий тренияна контакте торцовых поверхностейзаготовки с инструментом 1путем создания силового подпорана одной иэ поверхностей контактаторцовой поверхности заготовки синструментом.Этот эффект возможно обеспечитьвыполнением одного иэ штампов в виде вогнутой или выпуклой сФерическойповерхности, или разъемной матрицы,путем неравномерного нагрева заготовки по ее высоте или неравномерного охлаждения ее перед деформацией(зто создает различные пластические свойства материала по высотезаготовки и различное истечение металла на ее торцах);йутем неравномерно распределенного поля на одном иэ торцов заготовки при магнитно-импульсной штамповке, или различной по величинеэнергией импульса, приложенного кторцам заготовки и т.д. 40После этого осуществляют раэгонкупуансоном 5 путем внедрения последнего со стороны большей торцовойповерхности (например, нижней),причем глубина внедрения Ь н(поз.) 45пуансона 5 в промежуточную заготовку 4 для каждого конкретного случаяразлична и зависит от начальной высоты заготовки Но, предварительной.1 50степени осадки 1-" Н, диаметразоны дефектов в заготовке (с 1 З),внутреннего диаметра исходной заготовки (йц), а в случае примененияполых заготовок и диаметра пуансоиа (й),После осуществления операции разгонки пуансоном промежуточную заготовку 4 прошивают (поэ. .), калиб"руют (поз. д), подвергают ковке(поз. е ), прокатывавт (поз.) и калибруют (поз, 3),П р и м е р. Изготовляют кодьцаиз стали 20 Х 2 НЧА размером ДхД хН =955 х 835 х 100 вею, массой 133 кг. 65 Для этого используют центробежно- литую заготовку наружным диаметром Д = 360 мм, внутренним - й= 85 мм, и длиной 2000 мм, С распространением эоны дефектов на диаметр й- в 1 мм.Укаэанную заготовку разрезают на 8 мерных высотой Н о = 205 мм (поэ,а), После порезки заготовки 1 нагревают до температуры деформации 1150 С в методической трехзонной печи. Нагретые заготовки 1 поштучно подают на нижнюю плиту 2 пресса (поз.м) и верхней плитой 3 осаживают в осевом направлении до высоты Н= 110 мм. При использовании способа осадку заготовки 1 между плитами 2 и 3 осуществляют с ограничением истечения металла в радиальном направлении путем создания дополнительного подпора на верхней контактной поверхности заготовки 1 с плитой 3 (поз.6).Диаметры заготовки после осадки определяют исходя из глубины внедрения пуансона в заготовку. Для данного примера глубина внедрения пуансона в заготовку составляет 75 мм (расчеты приведены далее по тексту), что составляет 68 от высоты заго" товки.после осадки. По данным таблицы разность диаметра принимается равной 17. Глубина внедрения пуансона в заготовку,от высоты заготовкипосле осадки Исходя иэ закона постоянстваобъемов В =Э БГ- меньший диаметр заготовкипосле осадки, мм;- большой диаметр заготовкипосле осадки, мм;- средний диаметр заготовкипосле осадки, равныйВср= 2 (Р 1+ В 2)в файфразность диаметров торцовзаготовки после осадки, Ъ;6 = 17- диаметр исходной заготовки,мм, Ро = 360 мм,5 Ро Н о -Н 1 205-110Е = . == 0 46Но 205 ф ф360 1 +0,46 = 435 мм;2-0 17435= 398 мм2Э435= 472 мм.2+О 17,2 10 Обеспечение указанных геометрических параметров заготовки после 15осадки осуществляют ограничениемистечения металла путем создания подпора на верхней плите 3 пресса(поз. Б ),Согласно данному примеру дополнительный подпор для ограничения истечения металла в радиальном направлении регулируют путем нанесения наплиту 3 ряда концентрических углублений и наружного выступа. Диаметр 25первого соответствует величине диаметра эоны дефектов (йз = 115 мм);диаметр второго равен аз + 30 мм =145 мм, диаметр третьего - величинедиаметра исходной заготовки (Р Й 3 О360 мм), остальные с шагом 5 мм отРо, т,е, - 370, 380, 390 мм, а диаметр выступа - расчетному диаметрузаготовки после осадки (Р= 398 мм),В результате осадки получают про- З 5ежуточную заготовку 4 (поз. 6) ворме усеченного параболоида.После получения промежуточной заотовки 4 верхнюю плиту 3 совместнозаготовкой 4 удерживают .в верхнемграйнем положении с помощью захва Огов пресса (не показаны), на нижнююлиту 2 устанавливают пуансон 5 и эарабочий ход пресса осуществляют операцию разгонки заготовки, В резуль-,Лте этой и предыдущей операций поучают. стакан 6 (поз. В ) со смещеной в дно стакана зоной дефектов.:тепень предварительной осадки за"отовки 1 при осевой деформации,поз,6) для данного случая составО 1 205-ЛОяет = = = 0,4 Ь ,46, а вен гоьичина диаметра пуансона в зависиости от диаметра кольца Дн = 955 ммыбирается равной 6 д = 170 мм. Коэф 51 ициент, учитывающий условие износанструмента принят 1,1 в связи сгем, что раздачу осуществляют новыминструментом.В зависимости от геометрическихараметров исходной готовки 1(поз. а ), степени предварительной осадки (г,) и размера пуансона (сй) определяют глубину внедрения его (АХЕИ)в промежуточную заготовку 4 прй операцииразгонки со стороны большего основания (поз.з), Для изготовления данного типоразмера ко ецсг г Вн (09-1)но 4-Е 2 1,Ф ги О,+ЬП йб -87 О =т 5 мм.После осуществления операции разгонки и получения стакана последнийпрошивают (поз.), Операцию прошивки (поз) осуществляют за рабочийход пресса прошивки кольцом 7,При этом в выдавку 8 удаляетсяэона дефектов, В результате этойоперации получают кольцевую заготовку 9В дальнейшем пуансон 5 удаляют икольцевую заготовку 9 калибруют навысоту Н, -- 100 мм с получением полуфабриката 10 (поз. д).После этогополуфабрикат 10 на молоте подвергаютразгонке (поз. е ) на оправке 11 икалибровке по высоте посредствомбойка 12, В результате получаютполураскат 13 с высотой Н = 100 мм,равной высоте калибра коренного валка 14 стана. Полураскат 13 прокатывают на кольцепрокатном стане(поз.;в ) до готовых размеров кольца(Д= 955 мм, а=835 мм, Н =100 мм)путем деформаци полураската в закрытом калибре между коренным 14 инажимным 15 валками. Готовое кольцо16 калибруют по внутреннему диаметру на растяжном прессе путем перемещения сегментов 17 в радиальномнаправлении под действием конуса18 (поэ. 5),Изобретение по сравнению с базовым объектом, в качестве которогопринят протопп, обладает следующимипреимуществами:уиеньшает расходный коэффициентметалла эа счет сокращения бракаи отходов в стружку при механической обработке отход металла встружку;уменьшает. трудоемкость изготовления колец на машиностроительныхпредприятиях эа счет уменьшения припусков на механическую обработкууменьшает себестоимость изготовления колец из полых заготовок засчет исключения предварительной механической обработки внутренней поверхности в исходном состоянии.1077 б 90 Составитель А, Онищенкона Техред Л.Коцвбняк: Корректор Редак Тим з 823 Филиал ППП "Патентф, г. ужгород, ул. Проектная Тираж 641 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Иосква, 3 ф, РаушПодписноемитета СССРткрытийая наб д, 4/5