Способ изготовления полуцилиндрических деталей

 

Использование: при изготовлении полуцилиндрических деталей типа подшипников скольжения, преимущественно для коленчатых валов тепловозных дизелей. Сущность изобретения: в результате осадки изогнутой заготовки на линейный размер, определяемый по зависимости Ah VRSo , где/икоэффициент Пуассона; R - радиус нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника; So - толщина исходной биметаллической заготовки. Цель - получение подшипников скольжения с постоянной толщиной основы и антифрикционного слоя, обусловливающей высокую эксплуатационную надежность узла трения. 5 ил., 1 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) () () (5))5 В 21 0 22/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800838/27 (22) 11.03.90 (46) 15.04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Харьковское производственное объединение "Завод им. Малышева" (72) Н.Э.Тернюк, В.К,Лобанов, И,Ф.Цопа и

А,А.Гулюк (53) 621.981.1(088,8) . (56) Авторское свидетельство СССР

¹1465151,,кл. В 21 D 22/02, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к кузнечноштамповочному производству, и может быть использовано при изготовлении полуцилиндрических деталей типа биметаллических крупногабаритных подшипников скольжения, преимущественнодля коленчатых валов тепловозных дизелей.

Известен способ изготовления подшипников скольжения и устройство для его осуществления, отличающийся тем, что после гибки заготовки в зажатом состоянии (между матрицей и пуансоном) производится осадка ее в торец. В результате релаксирует часть остаточных напряжений в заготовке, наведенных гибкой, и уменьшается упругая деформация изделия после удаления из матрицы.

Недостаток способа заключается в том, что вследствие осадки заготовки в зажатом состоянии под влиянием сил контактного трения деформация локализуется вблизи (57) Использование: при изготовлении полуцилиндрических деталей типа подшипников скольжения, преимущественно для коленчатых валов тепловозных дизелей.

Сущность изобретения: в результате осадки изогнутой заготовки на линейный размер, определяемый по зависимости

hh =pVR$,, где,и — коэффициент Пуассона;

R — радиус нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника; $ — толщина исходной биметаллической заготовки. Цель— получение подшипников скольжения с постоянной толщиной основы и антифрикционного слоя, обусловливающей высокую эксплуатационную надежность узла трения.

5 ил., 1 табл, торцов изделия. В результате при изготовлении крупногабаритных полуцилиндрических деталей типа подшипников скольжения в центральной части изделия сохраняется утонение, полученное в процессе гибки, что приводит к разнотолщинности антифрикционного слоя, являющейся браковочным признаком.

Наиболее близким к изобретению является способ гибки листовых заготовок и устройство для его осуществления. Сущность способа заключается в том, что после гибки заготовки производится осадка ее в торец и последующая калибровка изделия.

Недостаток такого способа заключается в выполнении осадки изогнутой заготовки в торец на величину, обеспечивающую значительное снижение упругого восстановления изделия после гибки. Однако при этом в центральной части изогнутой заготовки сохраняется утонение, образовавшееся в процессе гибки. В случае обработки биме1726094 таллических заготовок при изготовлении подшипников скольжения это явление обусловливает разнотолщинность основы подшипника и антифрикционного слоя, что недопустимо для крупногабаритных изделий типа подшипников скольжения тепловозных дизелей.

Целью изобретения является повышение качества подшипников за счет устранения разнотолщинности основы и антифрикционного слоя по периметру подшипника.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в процессе осадки биметаллическую заготовку пластически деформируют путем перемещения ее торцов на линейный размер, определяемый по зависимости, hh =ycVR@, где gc — коэффициент Пуассона;

R — радиус нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника;

So — толщина исходной биметаллической заготовки.

Предлагаемый способ предусматривает получение биметаллической заготовки (низкоуглеродистая сталь — сплав АО20 — 1 или деформированный алюминиевый сплав— сплав А020 — 1 и др.) методом плакирующей прокатки или сварки взрывом, установку ее в штамп и гибку. В связи с тем, что для подшипников скольжения коленчатых валов тепловозных дизелей необходимы толстостенные заготовки, в процессе гибки отмечается интенсивное утонение центральной части основы на угле а(фиг.2) в и редел ах 60 — 80 . Это и ри водит к получению некондиционных подшипников, Для ликвидации утонения, полученного в процессе гибки, заготовку, не извлекая из гибочной матрицы, осаживают в торец с помощью пуансона второго перехода на линейный размер, определяемый по указанной зависимости. В процессе осадки в торец частицы металла перемещаются в тангенциальном, а в центральной части — и в радиальном направлении, обеспечивая набор металла основы вкладыша и устраняя утонение. Однако в процессе осадки в торец на отмеченную величину фиксируется некоторый отрыв центральной части деформируемой заготовки от ручья матрицы в виде вспучивания. Поэтому для обеспечения высокой точности размеров заготовка подшипника после осадки в торец калибруется гибочным пуансоном. В результате обеспечивается получение подшипников скольжения высокого качества.

Осадка заготовки подшипника скольжения в торец направлена на снижение уровня

55 остаточных напряжений, наведенных в заготовке гибкой, с целью уменьшения величины упругого разведения заготовки подшипника после извлечения ее из матрицы. При этом величину осадки осадка в каждом конкретном случае выбираютэкспериментально исходя из параметров заготовки и ее материала, Согласно данному способу заготовки в торец после гибки направлена на устранение утонения основы подшипника, возникающего в процессе гибки. При этом для определения величины осадки заготовки предложена приведенная зависимость, учитывающая диаметр подшипника, толщину заготовки для его изготовления и свойства материала основы.

Использование этой зависимости обеспечивает устранение разнотолщинности, т,е. повышение качества вкладышей.

Указанная зависимость, устанавливающая связь между перемещением торцов заготовки при осадке ее в торец и размерами подшипника, толщиной биметаллической заготовки и свойствами материала основы подшипника, обусловлена следующими данными, полученными в процессе проведения опытных работ по изготовлению подшипников скольжения для коленчатых валов тепловозных дизелей из биметаллических заготовок сталь 08КП вЂ” сплав А020 — 1, сталь 20 — сплав А020 — 1, сплав АМ К вЂ” сплав

А020 — 1, Экспериментально установлено, что перемещение торцов заготовки подшипника при осадке ее в торец для устранения утонения основы, образовавшегося в процессе гибки, зависит от длины исходной заготовки, которая находится в прямой корреляционной связи с радиусом нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника.

Это обусловило необходимость учета геометрии подшипника путем введения в предложенную зависимость радиуса нейтрального слоя при гибке заготовки (R).

Выявлено также, что степень утонения основы подшипника в процессе гибки и соответственно величина осадки заготовки в торец для устранения отмеченного утонения существенно зависят от толщины деформируемой заготовки, значение которой учитывается полученной зависимостью, При осадке заготовки подшипника в торец металл перемещается как вдоль профиля заготовки, так и в направлении ее толщины, Связь между осевой и поперечной деформациями целесообразно учесть такой характеристикой материала, как коэффициент

Пуассона,и .

Достоверность предложенной зависимости подтверждена проведением математически планируемых экспериментов

1726094

55 методом случайного баланса, позволивших все факторы, влияющие на необходимую величину осадки заготовки в торец, расположить в виде ранжированного ряда. При этом существенными факторами признаны радиус нейтрального слоя при гибке заготовки подшипника (R), толщина биметаллической заготовки (Sp) и коэффициент Пуассона (,и), которые учитываются предложенной зависимостью. Таким образом, осадка заготовок в торец после гибки на линейный размер, определяемый по данной зависимости, обеспечивает получение подшипников скольжения практически без разностенности основы и антифрикционного слоя, что повышает качество изделий, На фиг.1 изображена исходная биметаллическая заготовка; на фиг,2 — заготовка после гибки, защемленная между пуансоном и матрицей, где "а" начальный момент осадки заготовки в торец, "б" — положение заготовки и инструмента на заключительной стадии процесса осадки; на фиг.4 — схема процесса калибровки заготовки подшипника; на фиг.5 — подшипник скольжения коленчатого вала тепловозного дизеля.

На чертеже обозначены: LBp u Sp — соответственно длина, ширина и толщина исходной биметаллической заготовки; Rрадиус нейтрального слоя при гибке заготовки; Н, — высота изогнутой заготовки подшипника; o — центральный угол зоны наиболее интенсивного утонения заготовки в процессе гибки; S< — толщина утоненной части заготовки после гибки; Л h — линейный размер осадки заготовки в торец; Н1— высота заготовки подшипника, осаженной в торец; S2 — толщина центральной зоны заготовки подшипника после осадки; Hz — высота заготовки подшипника после калибровки; S и Ь вЂ” толщина основы и антифрикционного слоя подшипника скольжения; В, D и Н вЂ” соответственно ширина, диаметр и высота вкладыша подшипника скольжения; 1 — основа подшипника скольжения; 2 — антифрикционный слой; 3 — матрица; 4 — биметаллическая заготовка; 5— гибочный пуансон; 6 — пуансон для осадки в торец; 7 — заготовка после осадки в торец; 8 — заготовка после калибровки.

Предлагаемый способ изготовления подшипника скольжения, преимущественно для коленчатых валов тепловозных дизелей, осуществляют следующим образом .

Биметаллические заготовки толщиной

10.,65 мм (сталь 08КП вЂ” сплав А020 — 1) и длиной 22,4 мм (сплав AMK — сплав А020 — 1) получали плакирующей прокаткой на стане

700 ДУО и последующей калибровочной прокаткой на стане ДУО 525, Заготовки толщиной 21,5 мм (сталь 20 — сплав А020-1) изготовляли путем сварки взрывом, После фрезеровки по контуру биметаллическая заготовка L х Вр х Sp (фиг.1) 310х110х10,65 мм, 395х92х22,4 мм и 385х92х21,5 мм укладывается до упора на гибочную матрицу 3 (фиг.2) штампа, установленного на гидравлическом прессе усилием 4МН. После включения пресса на рабочий ход пуансон 5 изгибает заготовку, при этом на центральном угле а, равном 60-80О, отмечается утонение заготовки подшипника до величины S, При возвращении ползуна пресса в исходное положение блок пуансонов 5 и 6 перемещается в сторону рабочего места по направляющей плите, закрепленной на ползуне пресса, В результате над изогнутой заготовкой оказывается пуансон второго перехода 6, с помощью которого за последующий ход пресса осуществляется осадка заготовки в торец на линейный размер Л и (фиг,3), определяемый по приведенной зависимости, обеспечивающий утолщение центральной части изогнутой заготовки до величины Sz". -Sp, Затем в крайнем верхнем положении ползуна пресса пуансоны возвращаются в исходное положение и производится калибровка заготовки подшипника гибочным пуансоном, после чего она удаляется из матрицы и направляется на механическую обработку.

В процессе проведения опытных работ заготовки обмеряли после каждого технологического перехода. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Технико-экономические расчеты показывают, что замена бронзо-баббитовых вкладышей, заготовки которых получают центробежным литьем; на биметаллические сталеалюминиевые (сталь 20 — сплав А0201) обеспечивает экономию около 300 т бронзы в год, повышение моторесурса тепловозного дизеля 10Д100М2.

Данный способ может найти применение в автотракторостроении, производстве компрессоров, судовых двигателей и других отраслях промышленности, изготовляющих подшипники скольжения, Ф о р м у л а и э о б. р е т е. н и я

Способ изготовления полуцилиндрических деталей, включающий гибку плоской заготовки по радиусу, осадку в торец и калибровку цилиндрической поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий типа крупногабаритных биметаллических подшипников

1726094 скольжения, при осадке торцы заготовки перемещают на величину, определяемую по зависимости hh =уФЯЯ,, где,и — коэффициент Пуассона; R — радиус нейтрально о слоя изогнутой заготовки; So — толщина исходной заготовки.

Результаты опытных работ по изготовлению шатунных и коренных подШипников скольжения для коленчатого вала тепловозного дизеля 10Д100М2

Высота

Утонение

Радиус нейтрального слоя

R, мм

Размеры исходной загоизогнутой заготовки

Н, мм то вки

Lp 801 Sä т мм

0,24

108,8

Сталь 08КП- 310х110х10,65 90,5 сплав А020-1

90,5

0,35

108,7 0,24

0,34

109

0,24

-,36

90,5

108,9 0,24

0,34

90,5

111,3 0,68

148 6 0,33

149

0,64

0,33

111,3

149,2 0,33

111 3 0,67

0,26

142

1ll 2 0,7

ll1,2 0,68

111,2 0,66

395х92х21,5

Сталь 20сплав А020-i

0,26

141,8

142,1 0,26

55

Материал биметаллической заготовки

Алюминиевый 395х92х22,4 сплав АМК— сплав А020-1 центральной части изогнутой загрузки

Во мм

Коэффициент Пуассона маI териала основы

1726094

Продолжение таблицы

Качество штампуемых заготовок подшипников

Высота Усилие

Отношение действительной величины осадки заготовки в торец, кН

Сталь 08КПсплав А020-1

0,82

102,7 1680

102 1760

0,91

101,5 2000 Заготовка удовлетворяет. ТУ чертежа

1,0

100,7 2460

1,05

Алюминиевыи сплав АМКсплав А020-1

0,9

Заготовка-брак - утонение основы до 0,21 мм

1,0

Заготовка удовлетворяет ТУ чертежа

1,06

0,89

Сталь 20сплав А020-1 °

1,0

1,06

fl р и м е ч а н и е. При проведении каждой серии экспериментов штамповали не менее трех заготовок подшипников т

Материал биметаллической за готовки осадки в торец к расчитанной по формуле

"" Действ. ч расч. откалиброванной заготовки HR tt мм

134э3 920

133 4 1040

132,7 1470

130 9 2390

129,5 2640

128,8 3170

Заготовка-брак - утонение основы до 0,18 мм

Заготовка-брак - утонение основы до О,1 мм

Заготовка-брак - увеличенное на 2,4 мм уширение заготовки со стороны плоскости разъема подшипника

Заготовка-брак - увеличенное на

4,3 мм уширение заготовки со стороны плоскости разъема подшиг.ника

Заготовка-брак - утонение основы до 0,24 мм

Заготовка удовлетворяет ТУ чертежа

Заготовка-брак - увеличенное на

3,8 мм уширение загоговки со стороны плоскости разъема подшипника

1726094

Составитель Н.Тернюк

Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Швыдкая

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5