Штамп для горячего деформирования

 

ШТАМП ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОШИГОВАНИЯ , содержащий металлические формообраэуюиже элемеиты, отличающийс я тем, что, с целью повышения стойкости и снижения их металлоемкости, формообразующие элементы выполнены с замкнутыми полостями, в которых размещены керами к(жие вкладыши, между формообразутцими злемент«ми и керамическнми вкладышами расположена по (йктая керамическая прокладка. 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ШВ МИ

РЕСПУБЛ 4Н

„„Щ„,1049160

А уд) В 21 J 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTKT СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3450486/25-27 (22) 10.06.82 (46) 23.10.83. Бюл. и 39 (72) М. И. Ланда, Н. Н. Копытов, Б. В. Родионов, А. А. Ганеев и Л. А. Левин (7l) Уфимский авиационный институт нм. Орджоникидзе (53) 621.073 (088.8), (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Н4 631248, кл. В 21 7 13/02, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР

М 837536, кл. В 2! У 13/02, 1979 (прототип). (54) (57) ШТАМП ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ДЕФОРМИ.

ЮВАНИЯ, содержащий металлические формообразующие элементы, о т л н ч а ю щ н Iс я тем, что, с целью повышения стойкости и снижения их металлоемкостн, формообразующие элементы выполнены с замкнутыми полостями, в которых размещены керамические вкладыши, причем между формообразующими элементами и керамическими вкладышами расположена пористая керамическая прокладка. 2 2

1р м к () 2 2 Е 2 2

М К К Е м к М К (г}

2Р высота цилиндрического вкладыша; коэффициенты термического расширения металла и кера- 50 мики; интервал температур от упруго-пластичного перехода до охлаждения; толщины пористых керами- 55 ческих прокладок; внешние радиусы керамического вкладыша и металгде о(т к д1—

1 2 к т! 1049

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении формообразующих элементов штам. пов для иэотермической штамповки металлов и сплавов.

Известна конструкция формообразующего элемента, представляющего собой матрицу, содержащую вставку, размещенную в обойме, снабженной крышкой и смонтированной в корпусе, причем вставка размещена в обойме с зазором, который заполнен наполнителем. В качестве наполнителя может быть применен песок, графит, керамический порошок, жидкий или пластичный металл и др. 1П.

Недостатком описанного формообразующего элемента является сложность конструкции и недостаточная койструкционная прочность, обусловленная тем, что в связи с большими усилиями трения наполнителя о стенки обоймы и вставки невозможно обеспечить равномерность напряжений сжатия вставки по всей ее высоте.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является штапм для горячен изотермической штамповки, содержащий металлические формообразующие элементы, причем формообразующие элементы представляют из себя металлическую обойму и установленную в ней с зазором металлическую матрицу, зазор между матрицей н обоймой заполнен теплоизоляционным материалом, в котором расположен

30 индуктор для нагрева матрицы, что снияает стойкость штампа (2).

Мелью изобретения является повышение стойкости и сни.кение металлоемкости штампа.

Указанная цель достигается тем, что в штам.

35 пе для горячего деформирования, содержащем металлические формообразующие элементы, последние выполнены с замкнутыми полостями, в которых размещены керамические вкладыши,.

2 причем между формообразующими элементами .. и керамическими вкладышами расположена по-.. ристая керамическая проклацка.

Выполнение формообразующих элементов монолитными. с размещением в них.спеченных вкладышей из высокопрочной керамики позволяет при значительном снижении металлоемкос- . ти штампа повысить их конструкционную прочность прй рабочих температурах, близких к температурной границе работоспособности жаропрочных сплавов, свести к минимуму трудоемкость изготовления штампа за счет уменьшения количества деталей в конструкции формообразующих элементов и снижения величины припусков на механическую обработку гравюры штампа. Снижение припусков на мехобработку возможно в связи с тем, что наличие высокопрочной керамической вставки в теле литого форомообраэующего элемента значительно затрудняет литейную усадку и поэтому позволяет получать заготовки повышенной степени точности.

Пористые керамические прокладки переменной толщины помещают между металлом и вкладышем с целью снижения остаточных напряжений в металле после затвердевания заготовки формообразующего элемента, обусловленных различным коэффициентом термического расширения.

Толщина пористой прокладки определяется ь исходя из допускаемых напряжении в металле формообразующего элемента, при которых не наблюдается образование горячих трещин.

Для случая, когда керамический вкладыш имеет форму цилиндра, толщина прокладки (5 на торцах цилиндра рассчитывается по формуле (о „,- о „)atF + е д" = 2p ((1 а толщина прокладки б по образующей ци. линдра рассчитывается по формуле

I лического формообразующего элемента; — коэффициент Пуассона для металла;

Š— модуль упругости металла; — объемная доля пор прокладки; — остаточные напряжения в металле формообразующего элемента.

Расчет ведется по модулю упругости металла,так как E < Е

1049!60

Составитель В. Бещеков

Редактор В. Иванова Техред И,Метелева Корректор Л. Патай

Заказ 8295/9 Тираж 686 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 / 5

Ужгород, ул. Проектная, 4

Филиал 1ШП "Патент", r.

На чертеже показан штамп для горячего деформирования металлов н сплавов, продольное сечение.

Штамп содержит формообразующие элемен(.ты 1 с замкнутыми плоскостями, в которых 5 размещены спеченные вкладыши 2 из высокопрочной керамики. В полостях формообразующих элементов 1 между металлом и вкладышем расположены пористые керамические прокладки 3 переменной тошцины, 10

Изготовление заготовок формообразующих элементов штампа производят в следующей последовательности.

1. Изготовление керамического вкладыша.

2. Нанесение на керамический вкладыш по- 15 ристого керамического покрытия заданной толщины.

3, Изготовление модели, формы и отливка заготовки.

1. Керамические вкладьппн в виде цилинд- 20 ров О = 30 мм, ь = 75 мм готовят горячим литьем термопластнфицированной минеральной композиции окиси алюминия с последующим предварительным обжигом в засыпке глинозема при 1100 С в течение 10 — 12 ч и оконча- 25 тельным обжигом при 1650 — 1700 С в течение

4 ч в атмосфере диссоцнированного аммиака, 2. Толщину пористого керамического покрытия d„s d" îïðåäåëÿþò по формуле (1) и (2) для случая изготовления формообразующих 30 элементов из жаропрочного сплава ЖС6У ис 1о. дя из допускаемых остаточных напряжений в металле формообразующего элемента, при ко-, торых не наблюдается образования горячих трещин.

Данные для расчета: R„= !5 мм; Я„; — 20 мм, о1 = 15 -10 град-",3<= 8 ° 1Ф>град

Ьт = 1000 С, г. = 75 мм, = 0,3, Е = 2 .10 кг/мм, Р = 0,5, 6= 50 кг/мм, Из расчета по формулам (1) и (2) полу- 40 чено d 0,7, o>= 0,2 мм.

Для формирования на новерхности керамического вкладыша керамического пористого покрытия заданной толщины готовят суспензню нэ гидролиэованного этилсиликата — 40, дистенсиллнманитового концентрата днсперсностью

1 — 4 мкм и молотого карбамида дисперсностью

5 — 10 мкм. Для достижения, например, 50% пористости покрытия в гидролизованный этилсиликат — 40 вводят молотый карбамид и дистеисиллиманнтовый концентрат в -весовом соотношении 1: 10. Вязкость суспенэии составляет

35 — 40 с по вискоэиметру В34. Суспенэию на. носят на керамический вкладыш кисточкой и сушат в вакууме. Толщина каждого слоя, нанесенного на керамический вкладыш, составляет 0,2 мм. . 3. Модель отливки изготавливают из модельной массы К БК-98 — 2 в следующей последовательности.

В модельную пресс-форму на специальных держателях (жеребейках) из сплава ЖС6У устанавливают керамический вкладыш. Прессформу заполняют модельной массой. После эатвердевания модель извлекают из пресс-формы, На модель отливки .послойно наносят семь-восемь слоев керамического покрытия.

Связующим суспензин является гидролизованный этилсиликат — 40, Наполннтель связующего днстенснллиманнтовый концентрат ДСКБ фракцией 1 — 4 мкм. В качестве обсыпкн первого слоя применяют электрокорунд ЭК20, для остальных — электрокорунд ЭК вЂ” 50.

Сушка форм — воздушно-аммиачная, два часа на воздухе, тридцать минут в аммиачной проходной камере, тридцать минут на воздухе.

Удаление модельной массы из форм производят растворением в воде. После удаления модельной массы формы лрокалнвают в камерных электропечах при 980 — 1000 С в течение

8 — 10 ч, после чего подают на заливку.

Заливку производят в вакуумной индукционной печи жаропрочным сплавом ЖС6У. После охлаждения отливки очищают от керамического покрытия и обрезают литниковую систему.

По сравнению с базовым объектом применение предложенного технического решения позволит повысить стойкость штампов на 25% и значительно снизить его металлоемкость.