Пуансон для получения горячим деформированием полых изделий

,гю . 1 д БР И ЕЛЬСТВУ о СССР1981.ГОРЯЧИМ о -вки.,ожидданП а Фиг. 3 - типовь сона, раз формы гол з; н ок и е,уансонов, Разр горячего выдав е инанияаружнай Пуансо(Фиг. 1)резьбовой я пользо ем изд одержит ко й части абочую для ох- полость ел ерхностью в нижне на нее сменную р енавинченн ие ст ои полостью 3 усе выполнена уан оловку 2 аждения. с гл ко иДу Р ОсудАРстБенный нОмитетО изоБРетениям и ОтнРытиямРИ ГКНТ ССС А ВТСРСКОМУ СВИ(54) ПУАНСОН ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯДЕФОРМИРОВАНИЕМ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно кконструкциям пуансонов для горячеговыдавливания полых деталей. Цельизобретения - повышение стойкости пуансонов. Пуансон для выдавливания изделий типа глубоких стаканов содержиткорпус с прикрепленной к нему сменнойрабочей головкой, в которой предусмотрена осевая полость для охлаждения.Осевая полость выполняется ступенчатой с ее расширением в зоне сменнойголовки, в пределах которой поверхность полости выполнена эквидистантной наружной поверхности головки.Установлено соотношение для выбора ретение относится к обрабо в давлением и может быть и ано при штамповке выдавлив елий типа глубоких стаканов ю изобретения является пов ойкости пуансона,ф 1 изображен пуансон, орез; на Фиг. 2 - головка толщины стенки в зоне сменнои головки В=Кто(ПЕ) (1 /6 ) п, где К - эмпири 1 ъ Ьческий размерный коэффициент, с С; т - коэффициент чувствительности мате риала пуансона к изменению температуры, 1/ С; Ч - объей полости головки пуансона, м; Г - площадь поверхности этой полости, м; 1 - величина массового износа после 1000 м пути истирания, кг/м; 6- предел прочности материала головки пуансона, н/м; и - коэффициент скоростнойувствительности, отражающий характер изменения сопротивления деформирования материала головки пуансона оРости деформации. Рекомендованоношение для выбора расстояния и==(0,40,5)В от дна полости голна котором должен располагатьсярец трубки для подачи охлаждающекости, где 0 - внутренний диаметной поверхности рабочей головки. работе пуансон вдавливается в нагретую заготовку, деформируя ее по схемеобратного выдавливания. Разогрев пуансока в процессе работы предотвращается за счет интенсивного охлаждения циркулирующей в его полости рабочей охлаждающей среды. 1 з.п. Ф-лы, 3 ил.4, н которой размещена трубка 5 дляподвода охлаждающей жидкости, например технической воды, торец которойрасположен на расстоянии Ь=(0,4-0,5)Вот дна головки с внутренним диаметром дна Р (Фиг. 1). Полость для охлаждения, образованная совместно полостями 3 и 4 соответственно корпусаи головки пуансона, выполнена расширенной в нижней части н зоне головки.В зоне головки полость выполнена таким образом, что ее контур эквидистантен наружному контуру поверхностиголовки пуансона (Фиг. 2), а толщинастенки Б выбирается по соотношению1 1 м м 6 еэмпирический разиерный коэфФициент, с оС"коэффициент чувствительностиматериала пуансона к изменению температуры, 1/ С;объем полости голонки пуаксона, мплощадь поверхности этой полости м 2величина массового износа после 1000 м пути истиракиякг/м;30предел прочности материалаголовки пуансона, Н/и";коэффициент сксростной чувствительности, отражаюций характер изменения сопротивлениядеформиронанию материалаголовки пуансона от скорости деформации,где К -этому в зависимости и Фигурирует коэффициент чувствительности материала пуансона к изменению температуры ш,55 который является Фактически коэффициентом, входящим н экспоненциальный закон для сопротивления деформиронанию Н.С,Курнакова. Причем чеи выше 40Формула получена из следующих экспериментально наблюдаемых закономерностей. В установившемся режиме эксплуатации пуансона на его рабочей поверхности устанавливается при задан-,15 ном теипе штамповки определенная температура. Чем выше эта температура с учетом температуры охлаждающей жидкости, тем интенсивнее разупрочнение поверхностных слоев металла головки пуансона и теи быстрее начнугся необратимые пластические деформации. По -значение, тем большая толщина стенки Я требуется для надежной работы пуансона. Коэффициент ш находится по зависимости сопротивления деформации от температуры по Формулам- фи (7 -тг)-6 ге1 иБ, =1 пбг ш(Т, - Т);1 пбгп Ь,ш=где 6 6 - сопротивления деформациипри температурах Т и Т.При конвективном теплообмене, имеющем место в данном случае, пуансонс большей площадью поверхности полости Р отдает охлаждающей среде бопьшееколичество тепла и более интенсивноохлаждается. При этом повышается егостойкостьУстановлено, что на выбортолщины стенки Б оказывает влияниевеличина отношения объема полости го-,ловки пуансона Ч к площади поверхности этой полости Р. Оказывается, чембольше это отношение (Ч/Р), тем интенсивнее остынание пуансона и тембольшую толщину стенки можно назначитьпри конструировании пуансона без существенного изменения его стойкости.У пуансонов из различных материа -лов показатели стойкости различны.Пуансоны, выполненные из материаловс более высокими прочностными свойствами, характеризуемыми пределом прочности 6 , могут быть изготовлены сменьшей толщиной стенки. Поэтому вуравнении для Б предел прочности находится н знаменателе.Экспериментальными исследованиямина установках типа УИВТустановлено, что с увеличением толщины стенкивеличина массового износа на 1000 мпути истирания 1 за счет пластического оттеснения увеличивается, чтои приводит к необходимости ввести взависимость для Б массовой износ нчислителе Формулы.Интегральная величина скорости деформирования существенно влияет настойкость пуансона и выбор его конструктивных параметров, Увеличение скорости деформиронания Ч, а значит искорости деформации Е(смятия поверхностных слоев металла головки пуансона) приводит к интенсификации износа и должно компенсироваться увеличением толщины стенки. Поэтому в формулу введен коэффициент скоростнойчувствительности п, отражающий харак1590 188 тер изменения сопротивления деформированию материала головки пуансона от скорости деформации. Причем этот коэффициент практически не зависит от Ф 3 температуры в диапазоне изменения температур, характерном цля условий эксплуатации пуансона . Его можно считать коэффициентом, отражающим свойство скоростной чувствительности материала головки пуансона.Коэффициент и находится по формулами- =(-); 1 п=п 1 п;, б6, Р,1 п -ои=91 п огде 6, Ь, - сопротивления деформациипри скоростях деформацииг, Я,.Эмпирический размерный коэффициент К отражает конструктивное назначение пуансона или,что то же относительные размеры пуансона, например, предназначенного для глубокой прошивки подобных изделий на гидравлических прессах типа.ПА 0-437 К=4 104 3(с С) . Эмпирический размерный коэффициент К кроме того, служит для упорядочения размерности в предложенной зависимости.Для этих рабочих головок различных типов характерно то, что после их установки на корпус 1 образуется ступенчатая осевая полость. Эта полость расширяется в зоне сменной головки. В пределах головки поверхность полости выполнена эквидистантной наружной поверхности инструмента (сменной головки). Причем толщина стенки Я для каждой из головок определяется по формуле, указанной выше.Пуансон работает, следующим образом.Предварительно нагретую заготовку устанавливают в матрицу. При рабочем ходе пресса пуансон опускается вниз и внедряется в заготовку. Одновременно включается подача охлаждающей жидкости. Головка находится в наиболее жестких термосиловых условиях. Охлажжающая жидкость равномерно омывает внутреннюю, полость головки. Этим достигается эффективный отвод тепла от, наружной поверхности головки, что снижает ее температуру, вследствиечего повышается стойкость головки ивсего пуансона. Размещение трубки дляохлаждающей жидкости на расстоянииЬ=(0,4 - 0,5)Р от дна головки обеспечивает вихревое (турбулентное) движениеохлаждающей жидкости в полости головки, тем самым обеспечивая ее эффек тивное охлаждение.Пуансон имеет сменную головку. Принаворачивании головки на стойку внутри ее образуется ступенчатая полость(показана пунктиром на фиг,2). Мате риал пуансона (включая сменную головку) - сталь 4 Х 5 МФС (в закаленном состоянии),Предел прочности стали 4 Х 5 МФС после закалки и отпуска=1560 МПа.Величина массового износа после 1000 м пути. истирания, полученная при истирании на установке УИВТпри истирании закаленных образцов из стали4 Х 5 МФС, составляет (при температуретеплового контакта):Тэог+Т и. инстр 1100+200 оТ------ ,650 СкОн 2 2где Т - температура нагрева загоЭагтовки перед горячей штам повкой;Т р ц - начальная температура пооверхности пуансона 200 С(при специальном подогревепуансона) .35 1 ,= 0,15 г/см=1,5 кг/м 2В данном случае величина массовогоизноса выступает как характеристикаматериала головки (4 К 5 Г 1 ФС) . Коэффициенты щ и п для стали 4 Х 5 МФС находят по приведенным выше формулам находят по приведенным выше формулам с использованием экспериментальных данных, полученных, например, на испытательной машине УМГ 1-5, снабженной печью. ИмеемТ,=500 С; 6,=1400 МПа Т=600 С С;6 =900 МПа;1 п 900-1 п 1400ш=- ------- =0,0044 (1/С),100Для коэффициента и6=900 МПа; Ь =700 МПа; Е,5 сФормула изобретения 551. Пуансон для получения горячимдеформированием полых изделий, содержащий полый корпус, сменную полую рабочую головку, связанную с корпусомрезьбовым соединением и размещенную в корпусе трубку для подвода охлаждающей среды,Фторец которой расположен с зазором относительно донной по верхности рабочей головки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости, рабочая:.оловка выполнена с полостью, превышающей поперечные размеры полости корпуса 10 внутренняя поверхность рабочей голов,ки выполнена эквидистантной наружной ее поверхности, при этом толщина Б стенки рабочей головки определена соотношением 15Ч щЯ=К тп - : -- п,Вгде К - эмпирический размерный козфФициент, с. 0 С,; 20щ - козФФициент чувствительностиматериала пуансона к изменению температуры, 1/ С,1 пбг 1 п 6 где 6 6- сопротивления деФормации при температурах Т, и ТЧ - объем полости головки пуансона мР - площадь поверхности этой полости м1 - величина массового износаФпосле 1000 м пути истирания,кг/м6 в - предел прочности материалаголовки пуансона, Н/м;и - коэФФициент скоростной чувствительности, отражающий характер изменения сопротивления деФормированию материалаголовки пуансона от скоростидеФормации.2, Пуансон по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что величина зазорамежду торцом трубки и донной поверхностью рабочей головки составляетВ=О,А-О,5)0, где В - внутреннийдиаметр донной поверхности рабочейголовки,598 Тираж 506 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5