Способ неразъемного соединения деталей

(56) АвторскоеВ 193290 кл применение для получения тарельчатых клапанов двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение качества соединения деталей, Способ заключается в образовании глухого отверстия на шаровидной заготовке, сборке ее со стержнями (С), которые предварительно формообразуют, и последующем совместном их пластическом деформировании, формообразование торца С производят по двум вариантам. По первому варианту на торце С выполняют два взаимно перпендикулярных углубления треугольного профиля глубиной 0,05 - 0,1 диаметра С. По второму варианту выполняют скос торца С под углом 5 - 70. 2 з.п, ф-лы, 10 ил. юл. М 46оизводстве объединени И тке мения меством найти Зднной нэна фиг,7; наие деталей,деформиро- Остержня, по- Осечение Г - с стержн фиг,2; н фиг,9 - получен вания ш казэнно Г на фигСпо им абра зом.Получают из жаропрочной стали илисплава шаровидную заготовку 1, например, способом поперечно-клиновой прокатки, затем в ней образуют цилиндрическое центрально расположенное глухое отверстие 2, плоскость дна которого перпендикулярна оси отверстия (см, фиг.1), Глубину отверстия назначают, исходя из конкретных условий штамповки применительно к тарельчатому клапану данной конструкции. Отверстие может быть получено путем пластической или механической обработки. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ овЮ,А.Гуляев и Б.В.Соп(54) СПОСОБ НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к обработаллов давлением, касается соединеталлических деталей посредпластической деформации и может Изобретение относится к обработке металлов давлением, касается соединения металлических деталей посредством пластической деформации и может найти применение для получения тарельчатых клапанов двигателей внутрен него сгорания.Целью изобретения является повышение качества соединения деталей при получении тарельчатых клапанов за счет повышения механической прочности соединения.На фиг,1 показана исходная шаровидная заготовка с глухим отверстием; на фиг.2 - исходный стержень с углублениями на торце; на фиг,З - вид А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б - Б на фиг.З; на фиг.5 - исходный стержень со скошенным торцом; на фиг,6 - шаровидная заготовка в сборе со стержнем; на фиг. 7 - неразъемное соединение деталей, полученноепосле совместного деформирования шаровидной заготовки и 21 К 1/22//В 21 К 25/00 евои заготовки, пока а фиг.8 - сечение В - В неразъемное соединен ное после совместного аровидной заготовки и го на фиг.5; на фиг.10 - .9.соб осуществляют следуДиаметр отверстия 2 (О) принимают равным диаметру стрежневой заготовки 3 (б), исходя иэ условия свободного вхождения последней в отверстие 2 с наименьшим зазором. На торце стержня 3 по одному из двух вариантов выполняют во взаимно перпендикулярном направлении два углубления 4 треугольного сечения (см, фиг,2, 3, 4), , Угол а между стенками углубления 4 равен30 - 45. Глубина получаемых углублений 4 Ь) составляет 0,05 - 0,1 диаметра стержня , 3.По другому варианту торец стержня 5 выполняют со скосом 6, угол у которого составляет 5 - 7.Затем осуществляют сборку шаровидной заготовки 1 со стержнем 3 или 5 путем установки последней обработанным торцом в отверстии 2 заготовки 1,Производят нагрев, например, в печи с защитной атмосферой шаровидной заготовки 1 с размещенным в ее отверстии 2 концом стержня 3 или 5 до температуры штамповки. В дальнейшем производят штамповку шаровидной заготовки 1 в сборе со стержнем 3 или 5 намеханическом прессе, Необходимость упомянутого нагрева заготовок в сборе в печи с защитной атмосферой обусловлена особенностями нагрева заготовок из жаропрочных сталей или сплавов, из которых выполнена шаровидная заготовка.Целесообразность штамповки на механическом прессе заключается в том, что в результате значительного, по сравнению с молотами, снижения скорости деформирования создаются более благоприятные условия для формообразования жаропрочных сталей,и сплавов, что позволяет получать изделия с высокими механическими и другими характеристиками.В процессе совместной штамповки заготовки 1 (фиг.1) в сборе со стержнем 3 (фиг,2, 3, 4) происходит осадка шаровидной заготовки с получением верхней плоской части 7 (тарелки), заформовывание в ее тело конца стержня, при этом сформированная в процессеосадки головка 8 стержня вследствие радиального течения металла и расчленения ее конца по углублениям 4 приобретает симметричную форму, состоящую из четырех полукруглых частей (фиг,7, 8).В случае использования стержня 5 соскосом 6 (фиг.5) в процессе совместной штамповки с шаровидной заготовкой 1 при осадке происходит образование тарелки 9 и в результате одностороннего радиального течения металла, обусловленного наличием скоса 6 на торце стержня 5, - образованиеасимметричной головки 10, В этих двух случаях дополнительно повышается качествосоединения за счет увеличения площади5 контактирования двух деталей.В результате совместной штамповкишаровидной заготовки 1 в сборе со стержнем 3 или 5 получают их неразьемное соединение, показанное на фиг.7 и 910 соответственно, Высокая прочность неразьемного соединения обусловлена некруглымсечением получаемых на стержне 3 и 5 головок 8 и 10, а также возможности достижения кузнечной сварки на участке15 сопряжения головки стержня и шаровиднойзаготовки, эффект которой обеспечиваетсяза счет безокислительного нагрева заготовок в печи с защитной атмосферой и благодаря совместному пластическому20 деформированию двух деталей,Используемая шаровидная заготовкаявляется наилучшей исходной заготовкойдля формообразования тарелки клапана,, так как при этом требуются малые усилия де 25 формирования и минимальное перемещение материала,Наличие глухого отверстия в шаровидной заготовке обеспечивает, после завершения совместного деформирования30 шаровидной заготовки и конца стержня,размещение полученной головки стержнявнутри отформованной из шаровидной заготовки тарелки, Это обеспечивает максимально возможную площадь их35 соприкосновения, что повышает механическую прочность соединения, Кроме того,предотвращается воздействие высоких температур при работе клапана на головкустержня благодаря ее размещению внутри40 отформованной тарелки клапана,Выполнение углубления по первому вариантусуглом,меньшим 30, неприемлемо,так как при этом наблюдается неполное заполнение углублений стержня материалом45 шаровидной заготовки и соответственно недостигается достаточное раскрытие углублений в процессе совместного пластического деформирования стержня и шаровиднойзаготовки, необходимое для получения фор 50 мы поперечного сечения головки стержня,показанной на фиг.8,Выполнение углубления с углом, большим 45, неприемлемо в связи с тем, чтопосле заполнения углублений стержня ма 55 териалом шаровидной заготовки его радиальное течение минимально илипрекращается, что не обеспечивает получения необходимой формы поперечного сечения головки стержня,510 20 25 30 35 40 45 50 55 Выполнение упомянутых углублений на торце стержня менее 0,05 диаметра стержня неприемлемо, так как при этом значительно уменьшается при деформировэнии расчленение конца стержня на четыре части, т.е. отформОванная головка стержня имеет круглую форму вместо требуемой лепесткообразной,Выполнение углублений на торце стержня более 0,1 диаметра стержня целесообразно, так как неоправданно повышается трудоемкость получения углублений,Выполнение другого варианта формообразования торца стержня, предусматривающего получение скоса под углом 5 -7, позволяет получить в результате деформирования стержня головку асимметричной формы, имеющую смещение относительно оси стержня, Асимметричная форма головки обеспечивает, в сравнении с симметричной формой головки (прототип), более высокую эксплуатационную надежность соединения двух деталей из-за исключения возможности ослабления соединения и их относительного поворота. При выполнении скоса торца стержня под углом, меньшим 50, значительно снижается направленное течение металла в радиальном направлении, необходимое для получения головки осесимметричной формы, Выполнение скоса торца под углом, большим 7, вызывает образование ступеньки с выступающей стороны торца, что изменяет характер течения металла, увеличивая его подвижность в осевом направлении.П р и м е р, Изготавливают деталь - та рел ьчаты й клапан 306-50-5 двигателя внутреннего сгорания Дб, Д 12.Предварительно получают поперечновинтовой прокаткой шаровидные заготовки диаметром 27,5 мм из жаропрочной стали 40 Х 10 СМ 2. Затем шаровидную заготовку нагревают в печи с защитной атмосферой, помещают в штамп и пуансоном пробивают глухое отверстие диаметром 18,8 мм, глубиной 23 мм, На отрезном штампе из прутка диаметром 18,5 мм (материал 40 Х 10 С 2 М) получают штучные стержни длиной 127 мм. На торцовой поверхности одной партии стержней выполняют фрезеровкой два взаимно перпендикулярных симметрично размещенных углубления треугольного профиля глубиной 5 мм, имеющие угол между стенками 350. На торцовой поверхности другой партии стержней выполняют скос под углом 70,Осуществляют сборку шаровидной заготовки со стержнем и подвергают нагреву до 1100 С в печк с защитной атмосферой шаровидную заготовку и размещенный в ней участок стержня, Затем нагретые детали пеоеносят в штамп, установленный на механическом прессе мод.К 9532, и осуществляют в два перехода их совместное деформирование с применением технологической смазки на основе дисульфида молибдена, В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) применялась водно-графитовая суспензия.В результате совместного деформировэния шаровидной заготовки и стержня получали их нерэзьемное соединение, Полученные разрезы в месте сопряжения деталей в плоскости размещения головки 15 пока" али, что в случае использования стержня, имеющего углубление на торце, головка имеет четыре полукруглые симметрично размещенные части, а в случае использования стержня со скосом торца головка имеет асимметричную форму,Использование предлагаемого способа неразьемного соединения деталей обеспечивает в сравнении с прототипом более высокое качество соединения, при этом за счет специальной формы головки стержня практически полностью исключается возможный проворот стержня относительно тарелки. Повышается срок службы и эксплуатационная надежность получаемого изделия, особенно при тяжелых условиях его эксплуатации, что достигается как за счет повышения качества соединения, так и за счет обеспечения наиболее полной заформовки головки стержня в тело шаровидной загоо. Формула изобретения 1, Способ неразьемного соединения деталей, включающий образование отверстия нэ, заготовке, сборку ее со стержнем и последующее его пластическое деформирова- ние, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества соединения, заготовку выполняют в виде шара с глухим отверстием, а перед пластическим деформированием предварительно осуществляют формообразование торца стержня, причем пластическое деформирование стержня осуществляют совместно с деформированием заготовки,2, Способ по п.1. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при формообразовании торца стержня на нем выполняют два взаимно перпендикулярно расположенных углубления треугольного профиля глубиной 0,05 - 0,10 диаметра стержня.3, Способ по п.1, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что при формообразовании торца стержня на нем выполняют его скос под углом 5701697973 Составитель А, СиньковаТехред М.Моргентал Корректор Т. Малец энду оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 4352 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5