Способ получения заготовок и устройство для его осуществления

(22) (46) (75) относится к литей и может бть ислученин заготовок Вояков(56) В 44 изацией под да выаенне качеств 3,ого79,атьпвевлла. М1,ни ргозатраткий металл с.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 4125651/23-0229,09.8607.03.88. Бюл. У 9Г. В. Санников и О. В.621.746.042(088.8)Авторское свидетельство721, кл. В 21 0 18/02,А. И. Штамповка ииМащиностроение,54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК СТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение ному производств пользоваио при п литьем с кристалл лением. Цель - и заготовок и сник достигается тем,1379082 заливают во вращающуюся пресс-формуи после его затвердевания пуансономосуществляют давление, при этомпресс"форма вращается по инерции.Устройство для осуществления способа представляет собой пресс, снабженный планшайбой, установленной свозможностью вращения в корпусе Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении заготовок литьем с кристаллизацией под давлением,Цель изобретения - повышение качества заготовок и снижение энер" гоэатрат.На фиг, 1 изображено устройство пресса для осуществления предлагаемого способа, вид спереди; на фиг. 2- то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А"А на фиг1.Пресс содержит станину 1, направ" ляющие 2, по которым перемещается ползун 3 и стол 4, под которым смонтирован механический выталкиватель 5На столе пресса установлен корпус пресс-формы 6. На прессовой плите закреплена опорная плита 7, на которой установлен корпус 8, в котором на полиуретановом кольце 9 через втулку 10 с размещенным в ней графитовым подшипником 11 установлен с возможностью вращательного движения корпус штампа 12, в верхней части которой расположена матрица 13. К верхней плите пресса закреп" лен пуансон 14. В нижней части корпуса 12 размещена ступенчатая план- шайба 15 для передачи нормального давления от массы вращающихся деталей на графитовый подшипник и от пуансона на кольцо 16, Для вращения корпуса штампа устройство содержит ступенчатый вал 17 с квадратной головкой, который проходит через осевые отверстия деталей 8-10 н 12, и имеет сквозное отверстие для перемещения выталкивателя. Нижняя часть вала содержит шкив для передачи врапресс"формы 6, и приводом .вращенияпланшайбы 19Повышение качества эаготовок и снижение энергозатрат достигается созданием сдвиговых напряжений при воздействии на металл пуансона за счет использования силыинерции вращающейся пресс"формы,2 с.п. ф-лы. 3 ил. щения штампу посредством клиноременной передачи 18 от двигателя 19 через редуктор 20, Для обеспечениявыталкивания сформированной отливкидно матрицы выполнено разъемным, накотором размещена формообразующаяплита 21. Для ограничения хода прессформы вверх при поднятии пуансонаи подъеме отливки выталкивателем 10 установлен упор 22, который закреплен к корпусу 8. Для обеспечениясоосности вращающихся деталей нанижней ступени вала установлен радиальный подшипник 23, а в корпусеупора"фиксатора 24 в виде шарика,подпружиненного винтом 25.Предлагаемый способ изготовления отливок на представленном прессе осушествляется следующим образом, 20 В пресс-форму после обмазки еевнутренней поверхности противопригарным составом заливают дозированную порцию жидкого металла, В сле"дующий момент пуансоном 4 замыка"ют пресс-форму и осуществляют вращение корпуса 12 с планшайбой 15электродвигателем 19 через редуктор 20 и клиноременную передачу 8.После достижения установившейся скорости вращения штамп и затвердевания металла отключают электродвигатель и сразу создают нагрузку пуансоном на вращающийся по инерциивместе с пресс"формой металл. При 35 этом план-шайба 15 при сжатии полиуретанового кольца 9 упирается накольцо 16, разгружая тем самым упор"ный графитовый подшипник 11. Послеснятия нагрузки на металл пресс форма занимает исходное положение,а полученную заготовку поднимают вы1 О 45 Выбор технологических параметров процесса, влияющих на угол закрутки металла, должен быть строго обоснованУвеличение угла закрутки в область величин, превышающих его критическое значение, приостанавливает снижение осевого давления, так как при этом возникают контактные скольжения между металлом и инструментом. Эффективность снижения осевого давления в зависимости от угла закрутки и высотой деформации металла исследована экспериментально и с талкивателем 5 вместе с формообразующей плитой 21 и убирают с пресса. При заливке в пресс-форму оче" редной порции жидкого металла про 5 цесс повторяют.Процесс формирования отливок предлагаемым способом заключается в следующем.При вращении планшайбы жидкий металл за счет действия центробежных сил поднимается вверх и начинает затвердевать в виде полого цилинд" ра. Затем после отключения электро- привода и включения пресса при воздействии пуансона на вращающийся по инерции металл, в нем эа счет действия осевого давления и крутящего момента возникают нарастающие радиальные сдвиговые деформации, величина которых зависит от угла закру" чивания, на который, в свою очередь, влияют исходные величины скорости вращения планшайбы и деформации по высоте заготовки. Известно, что с 25 помощью скручивания металла в процессе его осадки можно получить значительно большую степень деформации, чем при обычной осадке, при которой возникают зоны затрудненной деформации, Это имеет принципиальное эна" чение для улучшения проработки исходной литой структуры заготовки, особенно вблизи контактных поверхнос" тей, и снижения осевого усилия почти в 5 раэ. При такой схеме получе 35 ния отливок достигается значительная величина пластической деформации металла при существенно пониженном осевом давлении пресса, что обеспечивает надежное разрушение литой структуры, получение плотных и однородных по всему обьему за отовок. достаточной точностью аппроксимирована выражениемОЗ 1 мгде Р /Р - параметр,характеризующий снижение осевогодавления при деформацииметалла осадкой с кручением;м=Чм Е - параметр, характеризующий отношение деформации от вращения к высотной деформации;Е = 1 пН,/Н,;Н - высота затвердевшей эаоГотовки мН, - высота заготовки послеосадки с кручением, мИспользуя зависимость (1) применительно к низким заготовкам и усРкловие что - = 1/5 получают выраУ Р 1жение для определения критического угла закрутки, при повышении которого металл начинает проскальзывать в контактных местахг, 0666Чм (2)Используя выражение (2), можно выбрать предельный угол закрутки и на его основе рассчитать необходимую кинетическую энергию, возникающую при вращении пресс"формы, и темп торможения его вращения от действия осевой нагрузки, Такой метод расчета обеспечивает снижение осевойнагрузки при изготовлении низких заготовок в 4-5 раэ по сравнению с получением ик литьем с кристаллиза" цией под давлением.Так как эффективность данного процесса зависит от оптимального выбора таких параметров, как начальная угловая скорость вращения прессформы, угол закрутки металла при его осадке на заданную величину, масса вращающихся частей, условия трения на контактных поверхностях и т.д., предлагается расчет процесса изготовления отливок данным способом осуществлять по следующей методике:выбор прессового оборудования для получения необходимой заготовки; расчет продолжительности осадки отливки, исходя иэ технических характеристик пресса (с); расчет максимально возможной для выбраннойконструкции пресса и пресс-формы высоты подъема металла (Ь) при вра" щении его в жидком состоянии.Определение момента сил торможе 5 иия вращения пресс"формыО Мтр момент сил трения в контактных поверхностях устройства, Нм;удельное давление на ме"талл, Н/мплощадь поперечного сечет,ния заготовки, мвес вращающихся деталей,средний радиус опорной поверхности пресс-формы, м;коэффициент трения;момент сил, возникающихпри пластической деформации металла, Нм;предел текучести металлазатвердевшей отливки, Н/мрадиус отливки, м.т момента инерции вращаюталей устройстваМ Кл.2ю30 щихся де где М " масса вращающихся частей, кг;К - Радиус планшайбы, м. 35 Мтоо(5) Определение начальной угловойскорости вращения пресс-формы 45 О1 (6)Чогде Чи - скорость перемещения пуан"сона, м/с.Выбор электродвигателя для вращения пресс-формы.1. Расчет скорости вращения электродвигателя,с 4 30и = в , в - об/минъ (7)7 50 2. Определение мощности электродвигателя,Расчет величины замедления вращения пресс-формы от действия сил тор 40 можения Определение угла закрутки металла при осадке его с кручением2Ч (8) Расчет критического угла закрутки по выражению (2).Сопоставление расчетного и критического углов закрутки и выбор наиболее рациональных параметров технологического процесса.П р и м е р. Требуется изготовить стальную отливку диаметром 0,3 м и высотой 0,1 м при условии, что Р = с = 10 МПа, 2 = 0,05 (контактные поверхности полированные и используется смазка), диаметр план- шайбы 1,2 м и масса вращающихся частей 1500 кг. Для изготовления отливок с указанными размерами выбирают механический пресс модели Кусилием 8000 Н, с ходом ползуна 0,8 м и скоростью его перемещения 15 ход/мин (0,2 м/с), Используя данную методику, рассчитывают основные параметры процесса: и = 0,1 м,= 0,5 с, (3 = 195 рад/с,ы = 97,5 рад/с,( =3,88 об. Критический угол закрутки, рассчитанный по выражению (2), составляет 5,46 об.Таким образом, выбранные режимы процесса обеспечивают снижение нормального давления на металл и от" сутствие проскальзывания его в контактных местах. Как видно, имеется резерв для увеличения угла закрутки металла. Для этого необходимо увеличить массу вращающихся частей устройства или начальную угловую скорость вращения пресс-формы. По найденному значению начальной угловой скорости выбраны электродвигатель для вращения пресс-формы с п1000 об/мин и И = 45 кВт.Таким образом, обоснованный вы" бор технологических параметров процесса позволит создать при формировании отливок значительные радиаль" ные сдвиговые деформации в металле и получить высокоплотные заготовки и использовать при этом пресс зна" чительно меньшей мощности, чем это необходимо при получении отливок тех же размеров при литье с кристаллизацией под давлением.Переналадка пресса для выполнения операций штамповки состоит в следующем: необходимо снять электродвигатель 9 с редуктором 20 иклиноременной передачей 18, а такжеустройство 6 для центробежного литья,Применение изобретения позволит испольэовать в мелкосерийном производстве имеющееся стандартное оборудование (пресс) с минимальной его переналадкой для центробежной разливки металла и на базе этого получить высокоплотные отливки с большими диаметрами (кольца, втулки, крышки, шестерни, колеса и т.д.), не уступающие по качеству кованым заготовкам. 1 О 15 формула изобретения 1, Способ получения заготовок, 2 Овключающий заливку жидкого металлав пресс"форму, вращение пресс-формы и создание пуансоном давления на металл, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества заготовок и снижения энергозатрат, давление пуансоном осуществляют после затвердевания металла при вращении пресс-Формы по инерции,2, Устройство для получения заготовок, содержащее станину, корпус .пресс-формы, траверсу с пуансоном и приводом его перемещения и выталкиватель для извлечения заготовок из пресс-формы, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения качества заготовок и снижения энергозатрат, оно снабжено приводной планшайбой, размещенной в корпусе пресс-формы с возможностью вращения, причем план- шайба с пресс-формой установлена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса пресс-формы,1379082 70 77 Составитель С. ИваньРедактор С. Патрушева Техред Л.Олийнык Корректор А. Воров акаэ 93 740 одписно 4/ иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 5 Тира ИИПИ Государственнпо делам иэобрет 035, Москва, Ж,го комитета СС ний и открытий Раушская наб.,