Способ изготовления деталей типа инструмента с формообразующей полостью

(5 ц В 2 НИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМУ С ЕЛЬСТВ БССР ул ьга, Л.СоНИЯ ДЕТАЛЕЙФОРМООБРАЗУаботке месобам иззую щего стями для ия, штамхема осущестба; на фиг. 2 - еканки; на фиг, пени деформаьного размера га - от диаметафики зависиутяжины а и шения расстоястия контейнеасширей спосоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕТИПА ИНСТРУМЕНТА СЮЩЕЙ ПОЛОСТЬЮ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению формообразующего инструмента с внутренними полостями для процессов прессования, волочения, штамповки и т,д. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, Способ осуществляют путем выдавливания гравюры инструмента рабочей частью пуансона и последующей чеканки заготовки торцовой поверхностью его хвостовой части в контейнере штампа при степени деформации 60-950 в условиях всестороннего сжатия на глубину 0,6-1,2 мм. Изготовление деталей с максимальным размером поперечного сечения, превышаюИзобретение относится к обр таллов давлением, а именно к сп готовления формообр инструмента с внутренними пол процессов прессования, волоче павки и др,Целью изобретения являетсие технологических возможно щим 30 мм, проводят со степенью деформации, определяемой по соотношениюО/(3,356+ 1,0440) 100, где е - степень деформации при чеканке; 0 - максимальный размер поперечного сечения поковки, детали после выдавливания. Изготовление деталей с формообразующей полостью, состоящей из заходной и калибрующей частей, проводят, осуществляя чеканку на глубину, уменьшенную пропорционально объему заходной части, При выдавливании деталей в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением размеры хвостовой части пуансона и контейнера выбирают из соотношения 0,77Охв/Ох 0,97, где Охв и.Ок - диаметры хвостовой части пуансона а и отверстия контейнера соответственно.При изготовлении деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые участки, например С-образного сечения, чеканку осуществляют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном. При осуществении способа в условиях всестороннего сжатия пластичность материала значительно повышается, причем повышение пластичности пропорцинально повышению гидростатического давления, обусловленного степенью деформации при чеканке. 4 з.п, ф-лы, 8 ил. На фиг, 1 представлена с вления предлагаемого спосо схема поковки детали после ч 3 - график зависимости сте ции при чеканке от максимал поперечного сечения (для кру ра) детали; на фиг, 4 и 5 - гр мостей величины торцовой боковой утяжины б от атно ния от центра сечения отвер1570831 10 15 20 25 3,356+ 1,044 О ся в пределах 0,6-0,95 30 40 50 55 рэ до его стенки (дя контейнера с внутренним круговым поперечным сечением- радиус контейнера В) к радиусу-вектору г; на фиг.6 - графики зависимости отношения глубины полностью оформленной части полости Ьо к глубине вдавливанияйь от глубины вдавливания при отношении В/г,5 (кривая 1), 3,0 (кривая 2), 6,0 (кривая 3) и 8,0 (кривая 4); на фиг. 7 - матрица для прессования профилей, вид сверху; на фиг, 8 - . сечение А-А нэ фиг. 7.На фиг. 1 обозначены: 1 - рабочая часть пуансона, 2 - хвостовая часть пуансона; 3 - контейнер штампа; 4 - поковка детали.Чеканку осуществляют в контейнере штампа при степени деформации 60-95 О в условиях всестороннего сжатия на глубину 0,6-1,2 Мм, выбираемую в зависимости от материала детали.При изготовлении деталей с максимальным размером поперечного сечения, превышающим 30 мм, степень деформации при чеканке определяют по соотношению где Е - степень деформации при чеканке;О - максимальный размер поперечногосечения поковки детали после выдавливания,При изготовлениидеталей с формообразующей полостью, состоящей из заходной и калибрующей частей, глубину чеканкиуменьшают пропорционально объему заходной части,При выдавливании деталей в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением размеры хвостовой части пуансонаи контейнера выбирают из соотношенияхв ( 0,97 (2)Окгде Охв, Ок - диаметры хвостовой части пуансона и отверстия контейнера соответственно.При изготовлении деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые участки, например С-образногосечения, чеканку осуществляют послесквозной закрытой прошивки заготовкипуансоном,Благодаря тому, что в способе выдавливание (прошивку) и чеканку осуществляют. в контейнере штампа в условиях всестороннего сжатия, пластичность материала значительно повышается, что позволяетисключить появление трещин даже при об работке труднодеформируемого материала,Повышение пластичности пропорционально повышению гидростатического давления, обусловленного степенью деформации при чеканке.Максимальное повышение гидростатического давления достигается штамповкой в закрытом объеме, когда поперечное сечение хвостовой части пуансона совпадает с поперечным сечением. полости контейнера, а степень деформации близка к 1007 ь, Однако при этом резко возрастает деформирующее усилие,что может вызвать поломку оснастки или оборудования, Это заставляет ограничивать верхний предел степени деформации при чеканке созданием возможности затекания метала в зазор между хвостовой частью пуансона и контейнером после полного оформления полости. В то же время минимальная степень деформации при чеканке должна обеспечивать заполнение утяжины выдавливаемым металлом.Минимальная степень деформации зависит от максимального размера О поперечного. сечения изготавливаемой детали. Для деталей с О 10-400 мм, которые наиболее характерны для деталей типа инструмента с формообразующей полостью, она находитНа фиг, 3 приведен график для выбора минимальной степени г. деформации при чеканке в зависимости от О, Как видно из фиг. 3, кривая зависимости степени деформации при чеканке.от максимального размера О при О 30 мм близка к гиперболической зависимости вида у = х/а+Ьх. В связи с этим 35 степень деформации при чеканке упри О 30 мм может быть найдена по эмпирической зависимости ЕО100%.3,356+ 1,044 О Глубина чеканки при данной степенидеформации определяется полным объемом утяжины Чут и объемом металла, вытесняе 45 мым в зазор между хвостовой частью пуансона и полостью контейнера Чз.Прошивка фасонных полостей характеризуется различной величиной утяжины на отдельных участках. Наименьшая утяжина наблюдается на участках поверхности полости, ограничивающих те зоны, в которых локальная деформация и гидростатическое давление при прошивке наибольшие (участки, для которых В/г минимально, т.е. участки, соответствующие наибольшему, радиусу-вектору полости г). В этих же зонах при чеканке смещается минимальный объем металла. Наибольшая утяжина наблюдается в зонах, для которых радиус-вектор полости1570831 минимальный. В этих зонах при чеканкесмещаемый объем наибольший,В связи с отмеченной закономерностьюможно считать, что смещенный при чеканкеобъем Чсм пропорционален объему утяжиныЧут для любого сечения независимо от формы поперечного сечения полости, т.е,(3)Чсм Объемы боковой и торцовой утяжин, характеризующиеся параметрами а и б, зависят,от глубины выдавливания Ьь рабочей части пуансона и от отношения В/г(фиг. 4 и 5), Эти зависимости получены в результате экспериментов, включающих горячую. прошивку полостей в сплошных заготовках, помещенных в контейнер, цилиндрическим пуансоном диаметром 64, 32, 16 и 9,6 мм на глубину 1 О, 20 и 30 мм. Как видно из графиков (см. фиг. 4 и 5), параметры а и б возрастают с увеличением отношения В/г до значений 6.0, что связано с переходом при этих значениях и роцесса закрытой прошивки в процесс вдавливания в полупространство. Из графика зависимости отношения глубины полностью оформленной части полости Ьо к глубине вдавливания Ьь от отношения В/г и Йь (фиг. 6) следует, что при увеличении Ьь более 25 мм отношение Ьо/Ьь не изменяется,Глубина чеканки может быть определена из равенства площадей (фиг. 1 и 2) Ь 4 - +(Ьь - Ьо+а)б - 23 здх (10)35 2 ВхЬ т 9 М где Вкопан - площадь поперечного сечения объема металла, вытесняемого хвостовой частьюпуансона в процессе чеканки;Зрвзт - площадь поперечного сечения объема металла, вытесняемого рабочей частью пуансона в процессе чекани;Ядаир - площадь поперечного сечения утяжины.Представив эти площади в виде суммы площадей нескольких простых фигур, получим: ЯкоснЯоьа+ Ярвзт = Ядмс + Ядмис ++Я дср (5) Якосн + Зрвзт = Эдеме, (4) Пв(йхв - в - б --+бв ха Й 419 у" 2 т 9 М б - 2 абвбв +(в)б+ 2 т 9где Ьь,Ьо,а,б,г совпадают с обозначениями,указанными на с, 6 и 7;Ь 4 - глубина чеканки;5 Вхв - размер хвостовой части пуансона(для круга - радиус);ф - угол наклона прямой, заменяющейкриволинейную конфигурацию деформированного торца заготовки, обращенного к пу ансону.Для данных условий прошивки угол фколеблется в пределах8 о (12 о (7)Решая выражение (6) относительно Ь 4,получим 1 а 2 Ь 4 - а + (Ь ь - Ь о + а) б (8)2 Вх Ь т 9 Ф 20Параметры а и б и Ьо определяют изфиг. 3 - 5.При изготовлении деталей с формооб-разующей полостью, состоящей из заходной и калибрующей частей, смещенный при чеканке объем должен быть уменьшен на величину, равную объему заходной части.При этом соотношения (4) и (8) могут быть записаны в виде:30 Звоан+ Ярвзт = Яданр - Яздх (9) С учетом того, что при Ьь 25 мм параметры утяжины не зависят от Ьь, а также с 40 учетом отношений (3) и (7) можно упрощенновзамен расчета в каждом случае глубины чеканки Ь 4 по формулам(7) и(8) определять ее значение в интервале от 0,6 до 1,2 мм.При выдавливании полостей в сталях исплавах, обладающих различным сопротивлением деформированию, которые обычно применяются для изготовления деталей типа инструмента (Ст,45, 40 Х, 5 ХНМ, ЗХ 2 В 8 Ф, Х 12 Ф 1, Р 6 М 5, кобальтовые стеллиты типа ВЗК, жаропрочные никелевые сплавы), установлено. что минимальные значения п 4 в укаэанном интервале обеспечивают оформление полости в материалах с.повышенной пластичностью (Ст,45, 40 Х), а максимальные значения - труднодеформируемых металлах и сплавах или биметаллическом формообразующем инструменте, гравюра которого и прилегающий к ней слой выполнены из твердых сплавов, типа стел- лита ВЗК.При изготовлении деталей с формообразующей олосю, состоящей из заодной и калибрующей частей, глубину чеканки уменьшают. пропорционально обьему заходной части.Степень деформации при чеканке определяется отношением площадей хвР где г. и Рхв - площадь полости контейнера и хвостовой части пуансона соответственно.При прошивке изделий в контейнере с внутренним круговым поперечным сечением соотношение (11) может быть записано в виде Охв /О. Степень деформации 602 295 О обеспечивается при выборе размахов хвостовой части пуансона и контейнера иэ соотношения 0,77 - " - 0,97 Ок,14 +(30 - 6+3) 2 - 28 - 0,7: В случае изготовления деталей с формообразующей полостью, имеющей узкие изогнутые участки, например С-образного сечения типа матриц для прессования швеллера, тавра, двутавра, неравномерная нагрузка на пуансон приводит к деформации последнего (отгибаниеполок) и к поломкам, Благодаря тому, что чеканку осуществляют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном снижают усилие деформирования и неравномерность нагрузки на пуансон.П р и м е р . Согласно предлагаемому способу из сплошных нагретых заготовок иэ стали ЗХ 2 В 8 Ф получали матрицы для прессования стальных фасонных профилей, сечение которых приведено на фиг, 7, Штамповку матриц производили в контейнере диаметром О = 130 мм. Диаметр хвостовой части пуансона Охв, определенный из соотношений (1), (2) и (11), равен 125 мм. Глубина полости й =30 мм.Параметры утяжины а, б и по для произвольного сечения А-.А (фиг. 7), для которого отношение Яlг = 6,5, определенные по графикам (фиг. 4, 5 и 6), равны соответственно 3, 2 и 8 мм. Угол ф для данных условий прошивки равен 8 О.Подставив эти данные в соотношение(10), получим величину чеканки п 4, необходимую для качественного оформления полости,При изготовлении биметаллическихматриц с основой из стали 5 ХНМ и гравюрой, упрочненной стеллитом В ЗК П 4 "-1 мм.5Использование предлагаемого способапозволяет получать матрицы с полностью. оформленной полостью из трудйодеформируемых металлов и сплавов без трещин на поверхности поковки,10Формула изобретения1, Способ изготовления деталей типаинструмента с формообразующей поло 15 стью, включающий выдавливание на заготовке гравюры. рабочей частью пуансона ипоследующую чеканку заготовки торцовойповерхностью его хвостовой части, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения20 технологических возможностей, чеканкуосуществляют в контейнере штампа пристепени деформации 60-95в условияхвсестороннего сжатия на глубину О,б 1,2 мм,25 2.Способпоп,1,отличающийсятем, что при изготовлении деталей с максимальным размером поперечного сечения,превышающим 30 мм, степень деформациипри чеканке определяют по соотношениюЗОО, 100 о/3,356 + 1,044 Огде е - степень деформации при чеканке;О - максимальный размер поперечного.35 сечения поковки детали после выдавливания.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что при изготовлении деталей с формообразующей полостью, состоящей 40 из заходной и калибрующей частей, чеканкуосуществляют на глубину, уменьшенную пропорционально обьему эаходной части,4. Способ по пп, 1-3, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что выдавливание осуществляют в 45 контейнере с внутренним круговым поперечным сечением, при этом диаметральные размеры хвостовой части пуансона Охв и отверстия контейнера О выбирают из соотношения500,77"0,97. Ок 5, Способ по пп. 1-4 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при изготовлении деталей сформообразующей полостью, имеющей изогнутые участки, чеканку осуществляют после сквозной закрытой прошивки заготовки пуансоном,1570831 г Фиг,4 м Составитель А.БыстровРедактор АЯеж Техред М,Моргентал Корректор В нина аз 1475 Тираж 489 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035 Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 роизводственн