Способ осадки цилиндрических заготовок из малопластичных материалов

 

Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: заготовку размещают в кольцевой оболочке. Осуществляют совместную осадку заготовки с оболочкой и последующее удаление оболочки . На первой стадии ведут осадку до степени деформации сдвига, позволяющей деформировать заготовку без оболочки, на второй стадии - до разрыва оболочки, на третьей стадии - до заданной степени деформации . Оболочку выполняют из материала с относительным удлинением, определяемым предложенной зависимостью . Высоту оболочки назначают равной высоте заготовки после осадки, а удаление оболочки осуществляют разгибом. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 21 J 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896490/27 (22) 26.12.90 (46) 07.09.92, Бюл, ¹ 33 (71} Уральский политехнический институт им,С,М,Кирова (72) Ю,Н.Логинов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 319371, кл. В 21 J 5/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 607632; кл. В 21 J 5/00, 1976.

Могучий Л,H. Обработка давлением труднодеформируемых материалов. М,; Машиностроение, 1976, с.97 — 98. (54) СПОСОБ ОСАДКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ЗАГОТОВОК ИЗ МАЛОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕ РИАЛОВ

Изобретение относится к обработке металлов давлением методами осадки.

Известны способы деформации заготовок113 малопластичных материалов, при которых осадку осуществляют с приложением бокового давления либо со стороны стенок контейнера. заполненного средой высокого давления, либо со стороны деформируемых оболочек, помещенных также в контейнер, Способы сложны в реализации, поскольку требуют наличия специальных устройств, ограничивающих течение среды, создающей боковое давление; контейнеров. матриц, штампов и т.д.

Известен также способ осадки цилиндрических заготовок из малопластичных материалов, включающий размещение заготовки в кольцевой оболочке, охватывающей среднюю часть ее боковой поверхно„„5U„„1759512 А1 (57) Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: заготовку размещают в кольцевой оболочке. Осуществляют совместную осадку заготовки с оболочкой и последующее удаление оболочки. На первой стадии ведут осадку до степени деформации сдвига, позволяющей деформировать заготовку без оболочки, на второй стадии — до разрыва оболочки, на третьей стадии — до заданной степени деформации, Оболочку выполняют из материала с относительным удлинением, определяемым предложенной зависимостью. Высоту оболочки назначают равной высоте заготовки после осадки, а удаление оболочки осуществляют разгибом. б ил. сти, осадку заготовки путем приложения к ее торцам усилия сжатия с одновременным растяжением оболочки и последующем ее удалении, По прототипу осадку ведут без разрыва оболочки, выбирая для ее изготовления заведомо достаточно пластичный металл. В ходе последующей осадки вследствие действия напряжений трения на контактной с бойками поверхности проявляется бочкообразование, вследствие чего снять искривленную оболочку с заготовки становится довольно сложно. Применение обточки или стравливания оболочки обусловливает повышенную трудоемкость и энергоемкость процесса. Кроме того, осадка заготовки в течение всего пер да деформации связана с большими энергозг-.ратами из-за необходимости преодолениязначительных напряжений подпора со стороны оболочки

1759512

Целью изобретения является снижение трудоемкости и энергоемкости процесса.

Для этого первоначально осадку заготовки осуществляютдо достижения степени деформации сдвига, не превышающей ее 5 предельного значения Ло при осадке заготовки без оболочки. В процессе последующей осадки производят нарушение сплошности оболочки путем ее разрыва, соблюдая условие 10

100 е — 1 <д <100 — — — 1

А./ьУ 1

Я вЂ” E/100 (1) 15 где д — относительное удлинение материала оболочки; е — общая степень деформации заготов55 р =1ЮЮ =10Ю

Io Do

= 100 — — 1 (2) Завершают осадку при достижении вы- 20 соты заготовки, соответствующей высоте оболочки; Удаление оболочки с поверхности заготовки осуществляется ее разгибом, Во время горячей осадки литых заготовок пластичность металла увеличивается, 25 что обусловлено влиянием двух факторов, Во-первых, разрушается литая структура, происходит измельчение зерна. Во-вторых, в ходе осадки уменьшается высота цилиндра, из-за чего повышается уровень сжимаю- 30 щих напряжений в объеме заготовки, Увеличение пластичности металла приводит к тому, что на определенном этапе осадки функции оболочки из полезных превращаются во вредные, т,к. оболочку вы- 35 нужден ы осаживать вместе с заготовкой, хотя роль первой в качестве элемента подпора уже исчерпана. Вместе с тем именно на заключительных стадиях осадки энергозатраты велики, т,к. они определяются величи- 40 ной контактной поверхности (ее увеличивает оболочка) и геометрическим фактором: отношением диаметра заготовки

D к высоте Н (его увеличивает оболочка), В связи с изложенным целесообразно, 45 чтобы после приобретения заготовкой достаточной пластичности оболочка разорвалась и дальнейшая осадка осуществлялась без подпора. Надетая на боковую поверхность заготовки оболочка под воздействием 50 давления этой поверхности находится в состоянии линейного растяжения, Степень деформации я характеризует состояние оболочки где Ip u lz — длина оболочки до деформации и после разрыва;

Оо и Dz — диаметры заготовки до деформации и после разрыва.

Используя условие постоянства объема

НОВО = Н202, получим е} =100 — — 1 =100 .. 1

Н1 1 — е71-00 (3) где Но и Hz — высота заготовки до деформации (фиг,1) и после разрыва оболочки (фиг.3); е = 100(Но-Hz)/Hp — степень деформации заготовки после разрыва, Для обеспечения разрыва заготовки степень деформации оболочки должна превысить относительное удлинение материала заготовки д: е ) д или с испол ьзованием (3) д <100, 1

Л = 3lnHp/Н1, где Н1 — высота заготовки, при которой заготовку можно деформировать без оболочки (фиг.2).

Из условия постоянства объема

4 =2 КЗ In — =2 УЗ In — =

Do Io (4) где 01 — диаметр заготовки, соответствующий Н1;

Ip — длина оболочки, соответствующая Н1;

Io 1

eo = 100 — степень деформации

Io оболочки, при которой заготовка может быть осажена без оболочки.

Из (4) следует, что /2й

Fo =100 е 1 (5) что и составляет правую часть неравенства (1), Вместе с тем оболочка не должна разорваться ранее чем металл заготовки станет достаточно пластичным, т,е, прежде чем степень деформации сдвига для металла заготовки достигнет величины Ло,поскольку

1759512 а поскольку на этой стадии оболочка должна пластически деформироваться, то д ) я, или с учетом (5) что составляет левую часть неравенства (1).

После деформации оболочку в виде незамкнутого кольца (фиг,4) разгибают, например, с помощью рычага разгибающей силой T (фиг,5), что снижает трудоемкость процесса.

На графике (фиг,б) изображена зависимость усилия осадки P от степени деформации я при осадке, штриховые линии А и В— соответственно для осадки с оболочкой и без оболочки. Естественно, что кривая А расположена выше кривой В и с точки зрения меньших энергозатрат выгоднее осаживать заготовку без оболочки, но этому препятствует низкая пластичность металла, Поэтому и предложено (отмечено стрелками), часть пути деформации пройти по пути

А, а при наборе достаточной пластичности разорвать оболочку и деформировать заготовку без оболочки с меньшим усилием.

На фиг.1 изображена заготовка 1 с оболочкой 2 в начальный момент деформации; на фиг,2 — то же, в момент достижения высоты H1, на фиг,3 — момент разрыва оболочки; на фиг,4 — стадия деформации с разорванной оболочкой; на фиг,5 — схема удаления оболочки; на фиг,6 — график зависимости усилия осадки от степени деформации и путь нагружения.

Изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1, Осаживали при 710 С заготовку из малопластичного сплава

МпА!С с размерами ф15,5 х 20 мм в кольцевой оболочке @21,4 5,8 мм до высоты 5,8 мм.

Для материала оболочки: стали СтЗ д= 38%, параметры процесса: е = 71%,h = 0,9,е =

85%, е<>-30%, т.е. неравенство(1) выполняется, На первой стадии вели осадку до степени деформации сдвига Л, на второй стадии оболочка разрывалась и в конце процесса получали заданную степень деформации, причем выявили уменьшение усилия в момент разрыва оболочки на 100 кН. Оболочку удалили разгибом в течение 10 мин против съема оболочки методом сошлифовки 90 мин, трудозатраты снизились на 89%.

Пример 2. В тех же условиях осаживали заготовку без оболочки. Из-за низкой пластичности трещины проникли на глубину до половины радиуса, 5 Пример 3, Производили осадку в условиях прототипа, используя исходные параметры примера 1 за исключением конечной высоты заготовки, которую приняли равной 12 мм. В этом случае c = 40%, 10 е = 29%. Поскольку д > 29%, то оболочка не разрывается, ее пришлось сошлифовывать в течение 90 мин, Пример 4, Использовали условия проведения опыта по примеру 1 за исключе15 нием материала оболочки, в качестве которого использовали латунь Л90 с д = 19%, Поскольку получилось, что д < 30%, то условие (1) не выполняется, что на практике привело к преждевременному разрыву

20 оболочки и разрушению металла заготовки.

При использовании способа снижается трудоемкость и энергоемкость процесса, Формула изобретения

Способ осадки цилиндрических загото25 вок из малопластичных материалов, включающий размещение заготовки в кольцевой оболочке, охватывающей среднюю часть ее боковой поверхности, осадку заготовки путем приложения к ее торцам усилия сжатия

30 с одновременным растяжением оболочки и последующее ее удаление, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения трудоемкости и энергоемкости процесса, первоначально осадку заготовки осуществляют до достиже35 ния степени деформации сдвига, не превышающей ее предельного значения Л6 при осадке заготовки без оболочки, в процессе последующей осадки производят нарушение сплошности оболочки путем ее разрыва, соблюдая условие

<оо (е — i) <д <

< 100

1 — 1

45 1 — F/ 100 где д — относительное удлинение материала оболочки;

e — общая степень деформации заго50 товки; а завершают осадку при достижении высотой заготовки высоты оболочки, при этом удаление последней с поверхности заготовки осуществляют ее разгибом.

1759512

Составитель Ю.Логинов

Редактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Заказ 3138 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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