Способ разупрочнения листовой заготовки перед штамповкой и устройство для его осуществления

(19) (11)51) 5 В 21 Р 22 ООО 2 ВЯ 10 В 213 Э 37 16 В им, 72 СП РО (5 корза го шта пиче заго м 3 СОВЕТСКИХИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС ТОРС 1 ЮМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4150175/271711.8630.12.93 Бюл. Йю 48 - 47Куйбышевский авиационный институткад.С.П.КоролеваШорин В.П.; Сойфер ВА.; Мордасов ВИ; Мурзин Попов В.В.СПОСОБ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ЛИСТОВОЙ ТОВКИ ПЕРЕД ШТАМПОВКОЙ И УСТСТВО ДЙЯ ЕГО ОСУЗЦЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к обработке металлов ением и может применяться лри изготовлении бчатых деталей вытяжкой. Цепь изобретения кращение расхода материалов при вытяжке бчатых изделий из прямоугольной заготовки сленными углами, повышение точности, сние его стоимости и стоимости вспомогательноорудования, сокращение энергозатрат, увелипроизводительности и снижение затрат на повую оснастку. При отжиге листовой металой термически упрочненной ипи накпепанной овки с помощью местного нагрева непрерывным излучением лазера световое пятно перемещают по замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонами заданной длины, в углах соединенны - ми дугами радиуса, проведенного из центров угловых ззкруглений. Степень разупрочнения металла и ширина зоны разупрочнения определяются из математических выражений. Устройство дпя прове - дения локального отжига содержит технологический лазер, фокусатор (Ф). Предметом воздействия является заготовка. Ф установлен под углом 45 к фокусируемому лучу. Рельеф зон определяют из математических выражений. Заготовка установлена перпендикулярно к направлению оси падающего светового потока на расстоянии от Ф. При отжиге световой отрезок движется по заготовке вдоль определенной траектории. Изменение степени разуп - рочнения металла и ширины зоны разупрочнения для различных участков достигается поворотом Ф на 180относительно своего центра. Штамповка коробчатой детали проводится в инструментальном штампе пуансоном в вытяжную матрицу. 2 с и 3 з.п.ф - лы, 5 ил.Изобретение относится к обработке металлов давлением и может применяться при изготовлении коробчатых детэлей вытяжкой.Целью изобретения является сокращение расхода материалов, снижение трудоемкости процесса, повышение точности, снижение стоимости вспомогательного оборудования, сокращение энергозатрат, увеличение производительности и снижение затрат на штамповую оснастку.На фиг. 1 представлена функциональная схемаустройства; на фиг.2- коробчатая деталь, вид сверху; на фиг. 3 - конфигурация исходной заготовки для низких коробок с малыми радиусами закруглений; на фиг. 4 - конфигурация исходной заготовки для невысоких коробок с относительно большими радиусами угловых закруглений; на фиг, 5 - конфигурация исходной заготовки для высоких коробок с большими радиусами закруглений.Способ разупрочнения листовой заготовки реализуется в устройстве для проведения локального отжига листовых заготовок.Устройство содержит технологический лазер 1, фокусатор 2, предметом воздействия является заготовка 3, Фокусатор 2 установлен в положение, характеризуемое углом 45 между нормалью к его поверхности, проходящей через проекцию оси фокусируемого луча на фокусатор 2 и направлением фокусируемого луча. Заготовка 3 установлена перпендикулярно к направлению оси падающего светового потока на расстоянии 1 от проекции оси фокусируемого луча. Способ реализуют следующим образом,Световой поток движется по заготовке 3 по траектории 4. При этом зона 5 разупрочнения в угловом секторе заготовки 3 получается при неподвижном фокусаторе 2 путем проектирования светового отрезка перпендикулярно траектории его перемещения. Зона 6 разупрочнения на прямолинейном участке заготовки 3 получается при неподвижном, но повернутом на 180 относительно своего центра фокусатора 2, проектированием светового отрезка перпендикулярно траектории его перемещения, Переходная зона 7 разупрочнения образуется в момент поворота фокусатора 2,Световое пятно перемещают по замкнутой траектории 4 в виде прямоугольника со сторонами определенной длины, в углах соединенными дугами 120-135, радиусом. проведенным иэ центров угловых закруглений. При этом, в процессе нагрева до температуры рокристаллизации металл заготовки Э раэупрочняют до величины (0,4-0,6)5 где оог - предел текучести металла в зонеотжига;оЬ - предел прочности заготовки передотжи Гом,а ширину зоны 5 разупрочнения угловых и 10 зоны 6 прямолинейных участков формируютсогласно зависимостям:Су - 2(ву - В.),15 С - Сь - 1,57 (гц - 0,53)При отжиге заготовок, предназначенньх для вытяжки низких коробок с малымиугловыми закруглениями, у которых: 20световое пятно перемещают по замкнутой 25 траектории в виде прямоугольника со сторонамиАо Ау+ 2 гу - 0,4 Э гя - 0,78 3,30 Во Ву+2 гу,43 гц,78 3,в углах соединенными дугами радиусомВо - 0,25 (2 Ву + Во - Ву),35проведенным иэ центров угловых закруглений заготовки, При отжиге заготовок, предназначенных для вытяжки коробок с относительно большими радиусами угловых 40 закруглений, у которых0,22 с -- с 0,4,В - Н 45 световое пятно перемещают по аналогичной замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонамиАо = Ау+ 2 гу + 2,71 го - 2,353,50Во = Ву + 2 гу+ 2,71 гц - 2,353,в углах соединенными дугами радиусом Во 0,25 (2 йу+ Во = Ву - 1,57 гд + 0,783),При отжиге заготовок, предназначенный для вытяжки высоких коробок с большими радиусами закруглений, у которыхА.-за.- Ву-д,об ра азованного двумя полуокружностямииуса. 10 в чле нку иот жра ипрсов кравуст нугпр офо сстя ; 10 - 2 Я ЗсРсЗ Ч) ю 00,0,4, световое пятно перемещаютпо замкнутой траектории в форме оваладл ной Яо 0,71 Ву - 0,30 Яу - 0,5 гу+ 0,22 гд+ 0,78 умя параллельными сторонами.В устройстве фокусатор 2 использован естве поворотного зеркала, установого под углом 45 относительно оси форуемого луча, и выполнен в виде ающей зоной пластины с заданным ределением рельефа поверхности и бразующий лазерное излучение с гаусим распределением энергии в отрезок омерной интенсивности; Фокусатор 2 . овлен с воэможностьюповорота навокруг нормали к его поверхности, дящей через его центр, а рельеф зон атора 2 выполнен согласно зависимоЧ - координаты элемента в системеинат, связанной с зеркалом, с осьюправленной в начальный момент про тивоположно проекции падающего луча и началом в центре элемента, расположенного в области 0 + Ч1 ЬЯ;г- радиус фокусируемого пучка гауссов ского распределения энергии излучения, вкотором интенсивность на расстоянии г уменьшается по сравнению с центром враз(гЙ);Я - общий радиус фокусируемого пучка;1 - фокусное расстояние элемента;о - максимальная для 1-й зоны длинаотрезка, в который фокусируется излучение;р - угол, отсчитываемой от оси 00 поповерхности зеркала, измеренный в радиа нах и находящийся в интервале 20 при этом фокусатор установлен так, что радиус - вектор проекции оси фокусируемого пучка направлен в начальный момент по оси 00 и равен 2 Я.Штамповка коробчатой детали проао дится в инструментальном штампе пуансоном в вытяжную матрицу (на чертежах не показано). Объектом воздействия является листовая заготовка из термически упрочняемого или нагартованного металлического 30 сплава прямоугольной формы, имеющей угловые закругления (фиг. 4, 5), или овальная (фиг. 6), в виде геометрической развертки элементов коробки на плоскость. При этом ширина Вэ и длина Аз, а также радиус угло вых закруглений Яу определяется конкретными . величинами по известным соотношениям.Уменьшение отражательной способности металла достигается нанесением тонкой 40 пленки в виде твердого водоэмульсионногопокрытйя с наполнителем (сажа газовая 30- 40, каолин 20 ф).Наличие отожженных зон 5, 6, 7 изменяет распределение напряжений, уменьшая 45 их величину в опасных участках очага деформаций, предотвращая разрушение заготовки 3. Так, наибольшее значение растягивающих радиальных напряжений наблюдается в области углового закругле ния коробчатой детали. Этим участкам характерно наибольшее утонение стенки детали, В предложенном способе участки донных угловых закруглений являются наиболее упрочненными и способны выдержи вать повышенные нагрузки, Поэтому приштамповке заготовок, обработанных лазерным излучением, эа один переход можно получить более глубокую деталь. В основном пластическая деформация распространяется на отожженные участки. После1839119 формоизменения под действием деформа. ционного упрочнеиия происходит выравнивание механических свойств по всему объему детали.В описанном способе достигается значи тельное уменьшение величины складкообразования за счет создания у заготовки отожженных участков принятой формы и величины разупрочнения, что обеспечивает благоприятную схему штамповки с.направленным 10 пластическим течением металла и приводит к уменьшению трудоемкости процесса,Использование предлагаемого устройства обеспечивает отсутствие локализации15 Я - толщина стенки коробки,2, Способ по п,1, отличающийся тем,что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых иэделий с отношением радиуса углового закруглениякоробки гу к разности между ее шириной Ви высотой Н0,22, параметры траекторииперемещения светового пятна лазера определяют из следующих соотношений:Ао= Ау+2 гу - 0,43 гд - 0,785;80 -- Ву+2 гу - 0,43 гд - 0,785;80=0,25(2 Ву+ Во - Ву ),где Ау, Ву - расстояние между центрами угловых закруглений заготовки в направлении длины и ширины соответственно;Ао, 80 - соответственно стороны прямо 35 угольника3. Способ по п.1, отличающийся тем,что, с целью сокращения расхода материала при вытяжке коробчатых иэделий с от-.ношением 022гу / В - Н04,40 параметры траектории перемещения светового пятна лазера определяют из следующих соотношений;А 0= Ау+ 2 гу+2,71 гд - 2,353;45Во= Ву+2 гу+2.71 гд - 2,355;Во =0,25(28 у+ Во - Ву -1,57 гд++0,785 ),50 55 Формула изобретения 1. Способ раэупрочнения листовой заготовки перед штамповкой путем местного отжига непрерывным излучением лазера с последовательным перемещением светового пятна по траектории и разупрочнением до (0,4 - 0,6)002/ов,где до 2 - предел текучести металла в отожженной зоне; ов - предел прочности металла заготовки перед отжигом, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых изделий иэ прямоугольной заготовки с закругленными углами снижения трудоемкости процесса, повышения точности, снижения стоимости вспомогательного оборудования, сокращения энергозатрат, увеличения производительности и снижения затрат на штамповую оснастку, световое пятно перемещают по .замкнутой траектории в виде прямоугольника со сторонами. соединенными дугами 120 - 135 радиусом, проведенным иэ центров угловых закруглений заготовки, имеющей ширину определяемую из выражений: Су=2(йу- Йо):Св= Св=1,57(гд - 0,53 ),Су - ширина эоны разупрочнения угловыхучастков;Йу - радиус углового закругления заготовки;Яо - радиус углового закругления траектории перемещения светового пятна;Св Св - ширина зоны раэупрочненияпрямолинейных участков;гд - радиус донного закругления коробки;,пластических деформаций в области донного закругления коробчатой детали, поэтому. снижается разнотолщинность стенок, что повышает прочность иэделия, сокращает расход материалов, повышает точность, а также устраняется необходимость применения прижима, что снижает стоимость устройства и вспомогательного оборудования, сокращает энергозатраты, увеличивает производительность и снижает затраты на штамповую оснастку.(56) Авторское свидетельство СССРМ 1303960, кл. 6 02 8 5/10, 1984. 4, Способ по п.1, отличающиися тем, что, с целью сокращения расхода материалов при вытяжке коробчатых иэделий с от ношением гу / 8 - Н0,4, параметры траектории перемещения светового пятна лазера определяют иэ следующих соотношении:80=0:Ао=2 йо - Ву - Ау,Во=0,718 у - О,ЗОВУ,5 гу 1 0,22 гд -- 0.785.10 1839119 г2 ж ще у ан р мо в де 3 чеКун 1(Ой 15 Е(О,Ч ) -гауссов излуче сть н сравне а; длина излуОО понный. вервале О 5. Устройство для разупрочнения лист вой заготовки перед штамповкой, содере технологический лазер и овленный под углом 45 к оси фокуси го луча фокусатор, выполненный в отражающей зонной пластины, отлиа щийся тем, что фокусатор установлен сможностью поворота на угол гт вокруг 1 и рмали к его поверхности, проходящей 10 ез центр фокусатора, а рельеф зон фо-гдатора определяют из следующих соотшений: е г (О, Ч) - в О,Ч-коокоордина осью ОО момент и дающего мента, ра Р Ч системе алом, с альный ции паре эле- тиО + ысота зеркала в точкердинаты элемента вт, связанной с зеркнаправленной в наротивоположно проеклуча и началом в ценсположенного в облас1839119 Составитель О. МатвееваТехред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова ед тор С. Кулакова з 3400 писное Тираж НПО "Поиск" Роспатента 3035, Москва, Ж, Раушская. н