Способ получения отверстий

(я)5 В 21 О 28/26, 35/00, В 21 ) 5/06 НТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОВЕДОМСТВО СС(ГОСПАТЕНТ СС ОБРЕТЕНИЯ ИСА ИЕИ ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ТО 2готовке 1 получают предварительно ступенчатое отверстие,"в его большую ступень устанавливают стержень 4, Опирают заготовку 1 и стержень 4 с одной стороны. С другой стороны пуайсоном 5 формируют цилиндрическое углубление с упрочненным слоем е доннойчасти и с диаметром требуемогоотверстия; удаляют стержень 4, перемещают упрочйенный слой с выбираемой по определенной зависимости скоростью. 3 ил. 1(71) Самарский авиационйый институт им,акад. С,П.Королева(56) Авторское свидетельство СССРМ 1269889, кл. В 21 Р 28/26, 1985.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРСТИЙн ых работ," что существенно увеличивает трудоемкостьтехнологического.процесса; 20- наблюдается износ инструмента,а на,: -, личие стружки ухудшает культуру г 1 роизводства. Известен также способ пробивки отверстий, при котором в заготовке образуют предварительное отверстие, далее в него устанавливают цилиндрический стержень с длиной 1, меньшей толщины заготовки, фиксируют заготовку прижимом и, воздействуя 30 на обрабатываемый материал на площади охватываемой диаметром чистового отверстия, формируют упрочненный слой, затем, удалив цилиндрический стержень из заготовки, образуют чистовое отверстие путем высокоскоростного сдвига упрочненного слоя относительно. заготовки. Известный способ имеет тот недостаток, что для. рада малопластичных материалов процесс выполнения чистового 40 отверстия характеризуется образованием"скалывающих трещин; распространяющих ся от режущих кромок матрицыв направлении заготовки Целью изобретения является повыше 45 ние качества повышения качества с отверстиям и . путем обеспеченияустойчивости процесса образования. чистового отверстия для материалов с малым запасом пластичности и формирования мелкодисперснойструктуры по периметру чистового отвер стия, Это достигается тем, что в способе пробивни отверстий, при котором в заготовке получают предварительное отверстие диа-,метром бо, устанавливают в него беззаэор но цилиндрический стержень с длиной 1,меньшей толщины Н заготовки, формируют упрочненный слой путем осевого пластического сжатия обрабатываемого материала на части толщины Нзаготовки, удаляют Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, где требуется образование высококачественных отверстий, в том числе под механи ческиеточечные соединения.Известен способ образованиявысококачестветйных отверстйй, заключающийся.в получении предварительного отверстия с последующими операциями по его доводке 10 дотребуемых кондиций, включая и опера- . циа дорйовэния.Известный способ имеет главные йедо, статки:-существуют раздельйые этапы как образования отверстия, так и этапа формирования чистовой поверхности егостенок;- требуется проведение больших ручстержень и в последствии образуют чистовое отверстие диаметром О посредствомвысокоскоростйого сдвига упрочненногослоя относительно толщины заготовкй, в заготовке на части ее толщины, равной вийеустановленного Стержня 1, выполняют отверстие диаметром б, величина которого определяется из соотношения 0,7 Од0,9О, а высокоскоростной сдвиг осуществляютсо средней скоростью не ниже Ч, рассчитываемой поформулеТ 2 л д,Д 2где Тпл - температура плавления;,А в теплопроводность;у- температурбпроводность обрабатываемого материала;К 0.5 а,2. оЬ,2- предел текучести обрабатываемого материала;д- толщина упрочненного слоя.На фиг. 1 показано исходное положениештамповой оснастки перед образованиемупрочненного слоя; на фиг. 2 - стадия окончания процесса образования упрочненногослоя; на фиг, 3 - стадия пробивки чистовогботверстия.В толстолйстовой металлической заготовке 1 толщиной Н выполняют ступенчатоеотверстие с диаметром отверстия бо, диаметром ступени - б. Отверстия диаметрамибо и б концентрические, причем величина бвыбирается из условия 0,7 О б0,9 ОЕсли б 0,7 О, то возможно образование "пробки" при.пробивке чистового отвер-стия; если б 0;9 О, то возможнообразование дефектов, не залечиваемых впроцессе пробивки чистового отверстия.Заготовку 1 размещают на матрице 2 ификсируют прижимом 3 с усилйем Рприж, Вполость диаметром б беэзазорно устанавливают ступенчатый стержень 4. В прижиме3. имеющем отверстие диаметром О, размещают пуансон 5 (фиг. 1);Реализация предлагаемого технического решения осуществляется следующим образом,Привбэдействии импульсного усилияРт на пуансон 5 имеет место осевое пластическое сжатие обрабатываемого материаланачасти толщины заготовки 1, равной (Н).В силу замкнутости объема и возможностиистечения обрабатываемого материалатолько в направлении оси.отверстия диаметром бо. нэ заключительном этапе заполнения свободного объема имеет местообразование поверхности максимальныхсдвигов, представляющей собой поверхность усеченного конуса с основаниями О иб (фиг. 2) и углом наклона а образующей скольку, во - первых, не образуется "пробка"конуса к горизонтали. Пластическое сжатие из отделяемого материала, з, во-вторых, , материала заготовки 1 предопределяет по- осуществляется значительный разогрев обявление радиальных давлений Р. Рабаты ваемого материала, Последнее поДалееступенчатыйстержень 4 удаляют 5 вышает пластические его свойства; и, взаимодействуя усилием Рт на пуансон 5 Интенсивному разогреву способствует отосуществляют его высокоскоростное пере- носительно малая толщина отделяемого мамещение относительно режущих кромок териала. Предлагаемый способ прошел . матрицы 2(фиг, 3), опытно-промышленную проверку при проПри этом главным технологическим па бивке отверстий диаметром 4,0 мм в загораметром является средняя скорость де- . товке из сплава В 95 АТ толщиной 6,0 мм. формирования не ниже Ч, величина которойСтупенчатое отверстие в заготовке имеопределяется из условий:ло следующие геометрические размеры. диТ 2, .Л 2 . аметр бо - 2,5; диаметр б - 3,6 мм; длина Тпл л15 ступени,0 мм.ЖДля реализации йредполагаембго споОбразование чистового отверстиясо- . соба пробивки отверстйй изготавливаласьпровождается заполнением свободного оснастка по 7-му квалитетуточности из стз.объемаполостидиаметромб, Приэтомиме- ли У 8 А с твердостью НЕС = 5658 едет место сдвиг обрабатываемого матеРиала 20 после закалки. . относительно упрочненной конической по-Нагружение осуществлялось ударниверхности, что при налиции радиального: .ком; приводимым в движение от магнитно- давления Р приводиткинтенсивномутепло-: импульсной установкй МИУ. Средняя выделению. Причем максимальная тейпе- скорость деформирования Ч рассчитываратура будет наблюдаться в точках А и В, По 25 лась по приведенной формуле. мере разделения заготовки 1 имеет место ее Исходные данные: для заготовки сплава . разгрузка исоздайие радиальных давлений В 95 Л= 158,8 Вт/м град; = 0,86 10 м /с;Р на поверхности пуансона 5 (фиг, 3). Кон- К =215,8 МПа; д= 10 з м; Тпл = 700 С; тактирование расплавленного материала . заготовки 1 с боковой поверхностью пуан сона 5 обусловливает высокую скорость ох лаждения. В результате:этого охлаждения 2(град)2 Вт на стенках отверстия: формируется мелко; 700 3,14 158,8 , м град 2) дисперсная структура, отличающаяся ано з 215,82 0.86 10 . , Н 2,м мальными прочностными и другими 35;,ч с характеристиками, д, .: . 2, 2Таким образом; исходя из вышеописанного процесса определяется нижняя грани 3 14 25.2с 1 9 7 м2 ца,скорости деформирования Ч,400,5 . н 2с Следовательно, если будет иметь неравен: м 2сТ 2 пл лЛ ст о типа Ч, то при получениид К 2 уПринимая зависимость "скорость девысококачественных отверстий из-за нзли- формирования - перемещение" прямо прочия в системе избыточной энергии будет . порциональной, найдем исходное отмечаться силовая перегрузка технологи значение скорости деформирования Чо. ческой оснастки. Причем, чем больше эта избыточная энергия; тем большей является Ч Чо + О; Ч 2 Ч перегрузка технологической оснастки, Ес ли же будет иметь место нврзввнство типаТ Л Тогда для нашего случая скорость де- Ч, то фактически невозможен, формирования находится, как:, Чо 29,7 м/с 20 м/с факт расплавления обрабатываемого мате- По экспериментальной зависимости Ч- риала с вытекающими отсюда последствия- Ч (щ определяли уровень энергии разряда ми. 55 ЧЧ установки МИУ, который равнялся 3,0Следует подчеркнуть, что процесс обра . кдж, Оценка качества пробитых отверстий зования чистового отверст с одновремен- показала, что на протяжении всей толщины ным формированием его поверхности Нзаготовкинастенкахчистовогоотверстия осуществляется устойчиво на протяжении . отсутствуют какие-либодефекты, всей силовой толщины Н заготовки 1, поНаличие мелкодисперсной структурыподтверждено с помощью электронограмм,Испытание образцов с пробитыми отверстиями выявило, что наличие на стенкахотверстий мелкодисперсной структуры позволяет:повысить в 1,5 раза вибропрочности характеристики;повысить коррозионностойкость на 15, суток и т. д,Предполагаемый способ пробивки посравнению с прототипом эффективен, поскольку:обеспечивает устойчивость процессаразделения, что устраняет возможность образования каких-либо дефектов игарантирует повышенное качество изделий сотверстиями;возможна обработка малопластичных итруднодеформируемых материалов;обладает высокой производительностью, т. к; одновременно с образованиемчистового отверстия формируется мелкодисперсная структура по его периметру.Формула изобретенияСпособ получения отверстий, преимущественно в толстолистовом материале,при котором получают в материале предварительное отверстие, устанавливают в негона части его высоты стержень с диаметромравным диаметру этой части, опирают материал и стержень со стороны установки стержня, с другой стороны формируютцилиндрическое углубление с упрочненнымслоем в данной части и с диаметром, равным диаметру требуемого отверстия, путемприложения осевых усилий и пластическогодеформирования кольцевого участка материала, расположенного между плоскостью материала и торцем стержня, удаляют стержень и получаюттребуемое отверстие путем перемещения упрочненного слоя в осевом 5 направлении на оставшейся части толщины материала, о т л и ча ю щи й с я.тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий за счет повышения устойчивости процесса получения отверстий при 10 обработке-материалов с малым запасомпластичности и формирования мелкодисперсной структуры в прилежащей к поверхности отверстия зоне материала, предварительное отверстие выполняют сту пенчатым с длиной большей ступени, частиравной части высоты, на которой устанавливаютстержень, и с диаметром, определяемым из соотношения 0,7 Об0,9 О, где б - диаметр большой ступени предварительно го отверстия, О - диаметр требуемого отверстия, а перемещение упрочненного слоя производят со скоростью, не ниже скорости определяемой из соотношения Т лЛд,2где Ч - скорость перемещения упрочненного слоя;З 0 Тпл - температура плавления материала;А- теплопроводность материала;л,14;у- температуропроводность материалак "0,5 ъ,2;оЬ,2 - предел текучести материала;д - толщина упрочненного слоя.1Составитель А,ИголкинТехред М,Моргентал:Ко 4 Тираж . . . ПодписноеПИ Государственного комитета йоизобретениям и открытиямпри ГКЙТ СССР113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/б