Способ изготовления полых изделий, преимущественно шаров

 

Использование: для изготовления полых деталей механизмов, а именно опорных и регулировочных элементов механических узлов машин и агрегатов. Сущность изобретения: заготовка в виде заполненной льдом трубы задается в валки с винтовыми калибрами . Осуществляется деформирование заготовки до получения штучных заготовок с диаметрально расположенными отверстиями со скоростью осевой подачи V, равной V К . L/r, где К - (1,0-1,7) м2/с; L - длина бочки валка; г - внутренний радиус полой исходной заготовки. После формообразопания из сформованной заготовки выпаривают воду, после чего осуществляют ее обкатку до завальцовки отверстий 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 21 Н 1/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) l, Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4818924/27 (22) 11,03.90 (46) 07.12,92. Бюл. N 45 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова (72) B,В.Мещеряков, Е.И.Попова, М. Г, Поляков, А. И,Усков и П.M, Грачев (56) Авторское свидетельство СССР

N609583,,кл. В 21 Н 1/14, 1974. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ШАРОВ (57) Использование: для изготовления полых деталей механизмов, а именно опорных и регулировочных элементов механических

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления полых деталей механизмов, а именно опорных и регулировочных элементов механических узлов машин и агрегатов.

Известен способ изготовления полых шаров для подшпиников качения, заключающийся в том, что формируют две полусферы. соединяют их по торцевым поверхностям и сваривают по окружности.

Однако операция сварки каждого изделия, носящая индивидуальный характер, ограничивает производительность способа при организации поточной технологии массового производства таких шаров.

Кроме того, при реализации это о способа предполагается выполнение финишных операций по удалению сварочных наплывов и грата, по упрочнению сварочного Ill83 и т,п. — все зто приводит к усложнению технологии, к повышению себестоимости изделия, Известен такж ", способ реализованный, в частности, в калибровке валка для попе„„533 „„1779456 А 1 узлов машин и агрегатов. Сущность иэобретения: заготовка в виде заполненной льдом трубы задается в валки с винтовыми калибрами. Осуществляется деформирование заготовки до получения штучных заготовок с диаметрально расположенными отверстиями со скооостью осевой подачи V, уавной

V = К. 1 /г, где К=(1,0-1,7) 10 м /c; (— длина бочки валка; r — внутренний радиус полой исходной заготовки. После формообразования из сформован.;ой заготовки выпаривают воду, после чего осуществляют ее обкатку до завальцовки отверстий. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. речной прокатки колец из полой цилиндри! ческой гильзы, включающий обжатие гильзы и формовку колец на жесткой оправке винтовой ребордой калибра, а также отделение этой же ребордой кольца от раската, Однако при съеме кольца, жесткая оправка удаляется как жесткое тело, что исключает сколько-нибудь значительное уменьшение диаметра торцов кольца, тем более изготовление полых замкнутых иэделий по этому способу.

О

Наиболее близким по технической сущ- Ф ности к изобретению является способ де- Ql формирования (гибки) трубы, при котором (Ь полую цилиндрическую заготовку заполняют водой, замораживают и формообразуют. и

В связи с тем, что этот способ может быть использован для гибки труб, его технологические возможности очень ограничены и получить качественные полые иэделия, например шары, не представляется возможным.

Целью изобретения является повышение качества получаемых изделий.

1779456

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления полых изделий, при котором полую цилиндрическую заготовку заполняют водой, замораживают и формообразуют, формообразование заготовки 5 осуществляют в валках с винтовыми калибрами до получения штучных заготовок с диаметрально расположенными отверстиями со скоростью осевой подачи V, определяемой из соотношения 1

V=K

L где К =- (1,0 — 1,7) 10 м /с;

L — длина бочки валка;

r — внутренний радиус полой исходной заготовки, а после формообразования иэ сформованной заготовки выпаривают воду, Кроме того, после процесса выпаривания осуществляют обкатку заготовок до завальцовки их диаметрально расположенных отверстий.

При деформировании винтовыми ребордами валков происходит осесимметричный локальный изгиб стенки, при этом лед, оттесняемый иэ-под реборд в месте пережима, смещается в полость формируемого тела вращения, где предотвращает нежелательное смятие оболочки. В конце прокатки в месте пережима происходит отделение сформованного тела вращения от остальной заготовки, Очевидно, что объем льда в полости должен быть равен объему этой полости на протяжении всего цикла формовки, иначе произойдет либо разрыв оболочки при избытке льда, либо ее смятие при его недостатке.

Сформулированное условие может быть выполнено, если избыточный объем льда, равный разности объемов полости тела вращения в начале цикла прокатки и в конце его (представляется очевидным, что обьем полости заготовки из-за пережимов будет умен ьш аться и о ходу и ро катки), будет удаляться из полости заготовки по мере углубления пережимов, Для этого скорость осевой подачи заготовки выбирается такой, чтобы эа время формовки изделия регулировалось необходимое количество льда, равное избыточному объему, Этот объем в виде воды выйдет из полости деформируемой оболочки через малое отверсгие, постоянно образующееся на месте пережима при отделении готового тела вращения.

На чертеже дано графическое изображение предлагаемого сйособг, Заготовка 1 в виде заполненной льдом

2 трубы задается в валки 3 с винтовыми калибрами. Ребордами 4 калибров участок заготовки последовательно формуется вначале в эллипсоидоподобное тело (позиция

"а"), а затем в шар (поз. "б"), который в заданной точке калибра отделяется от заго0 товки и обкатывается ребордами (позиция

"в"), и ри.этом устраня ются остатки перемычки, но отверстия 5 не глушатся, наконец, на выходе из калибра шар выталкивается из валков (позиция "г"), После прокатки воду и

15 лед 2 из шаров удаляют выпариванием, а полюсные отверстия завальцовываются при последующей обкатке.

Пример. Рассмотрим процесс прокатки тонкостенных шаров диаметром 7,8 мм с

20 толщиной стенки 0,3 мм в ва ках с винтовыми калибрами, Исходным материалом служили отрезки трубки из технического алюминия А8, наружным диаметром 8 мм, толщиной стенки

25 0,3 мм, длиной 0,4 — 0,5 м. Один из концов каждого отрезка глушили, полость заполняли водой и замораживали. Полученную заготовку термостатировали в заполненной льдом емкости и прокатывали в валках с

30 однозаходным винтовым калибром, длина бочки которых составляла 53 мм, с пятью различными скоростями осевой подачи заготовки V: одно значение (5,5 мм/м) соответствует середине предлагаемого интервала, 35 два значения (3,9 мм/с и 6,56 мм/с) — границы интервала и два значения (1,5 мм/с и 9,8 мм/с) взяты из внеграничных областей значении скорости подачи. Величину скорости

40 подачи определяли rio формуле Ч = К

Изменение величины скорости подачи осуществляли ступенчатой регулировкой скорости вращения валков: от 9,8 до 3,9 мм/с за счет изменения суммарного

45 передаточного числа привода, значение

V = 1,5 мм/с обеспечивали ручным вращением ведущего вала редуктора, что оказалось возможным благодаря малым технологическим усилиям, В, последнем слу50 чае полученное значение скорости является средним арифметическим иэ 54.единичных значений, B каждом режиме было прокатано по две заготовки (настроечная. и контрольная) и получено по 80-100 шаров. В качестве критерия адекватности предлагаемого способа поставленной цели выбрали количество дефектных шаров в каждой партии по разрывам или смятию оболочки. К дефект1779456 ным также относили шары, имеющие "порезы" ребордой — кольцевые риски в полюсных зонах, которые получаются при обжатии ребордой радиально раскатанного иэ-за переполнения калибра шара после его отделения от заготовки и разворота в калибре, Шары, отбракованные по овальности или поверхностным рискам (3-87; в каждой партии), исключали из рассмотрения вообще.

Результаты оценки влияния скорости подачи заготовки на эффективность способа приведены в табл, 1.

Из табл. 1 следует, что наиболее эффективен режим, соответствующий середине предлагаемого скоростного диапазона, При прокатке этой партии радиальной раскатки и переполнения калибра не наблюдалось.

Некоторое количество дефектных шаров следует обьяснить, вероятно, малым случайным осевым смещением валков относительно друг друга, которое привело к несовпадению реборд на валках и к порезу шаров на выходе из валков, После прокатки годные шары подвергли выпариванию также по пяти режимам при температурах: 60-65 С, 93-97 С, 100105 С, 109-1120 C и 115 — 120 C.

8 каждом режиме нагревали по 5060 шт, только что прокатанных LUGpoB, не имеющих разрывов и смятия оболочек, в цилиндрической тонкостенной металлической емкости диаметром 100 мм и высотой

20мм на открытом огне, Регулирование температуры осуществлялось с помощью простого рычажного механизма подниманием или опусканием емкости с шарами над факелом. Для контроля использовался электрический контактный термометр типа

ЭТМ-20М производства Свердловского экспериментального завода при Уральском политехническом институте (1978 r. выпуска) со шкалой 50-250 С и погрешностью 10С

При контроле щуп термометра с термосопротивлением прикладывали вручную к поверхностям нагреваемых шаров.

Контроль проводили непрерывно в течение всего нагрева, непосредственно контактирующие с щупом шары менялись случайным образом. Режим нагрева считали достигнутым, если 20 — 25 шаров имели температуру, соответствующую диапазону режима, В качестве критерия эффективности режима нагрева принимали время обезвоживания: от начала нагрева до исчезновения визуально наблюдаемого пара над нагреваемыми шарами, а также количество дефект20

30 чеством поверхности

40 ния качества получаемых изделий, формо.образование заготовки осуществляют в

5

15 ных шаров в каждой партии, имеющих увеличенные полюсные каналы или разрывы оболочки, появившиеся после нагрева. Результаты даны в табл. 2, Результаты испытания показывают, что при температурах нагрева ниже предлагаемого диапазона увеличивается время обезвоживания, что ведет к снижению производительности метода, а при нагреве до более высоких, чем рекомендуемые, температур растет доля бракованных шаров. Следовательно, предлагаемый диапазон температур нагрева является оптимальным в смысле производительности способа и качества изделий.

После обезвоживания остывшие шары подвергали обкатке между двумя плоскими жесткими поверхностями для эакатки остатков перемычек, герметизации полюсных каналов и уменьшения овальности шаров.

Обкатка осуществлялась при фиксированном запоре между поверхностями 7,80 мм, без смазки, со скоростью вращения приводного обкаточного диска 100-120 об/мин, при горизонтальном положении обкаточного инструмента. Конструкция примененного обкаточного устройства не обладает отличительными признаками по сравнению с аналогичными устройства:-"-:;, L и=.око используемыми в производстве шаоов. В результате получали шары сферической формы без овальности, с высоким каФормула изобретения

1. Способ изготовления полых изделий, преимущественно шаров, при котором полую цилиндрическую заготовку заполняют водой, замора>кивают и формообразуют, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышевалках с винтовыми калибрами до получения штучных заготовок с диаметрально расположенными отверстиями со скоростью осевой подачи V, определяемой из соотношения

V=K где К=(1,0 — 1,7) 10 м /c;

L — длина бочки валка;

r — - внутренний радиус полой исходной заготовки а после формообразования из сформованной заготовки выпаривают воду, 2. Способпоп.1,отл ича ю щийся тем, что после процесса выпаривания осуществляют обкатку заготовок до завальцовки их диаметрально расположенных отверстий.

1779456

Таблица 1

К10, м /c

Скорость осевой подачи, мм/с

Номер режима шт.

38,5

Разрыв оболочки, порез ребордой (при переполнении калибра)

Порез ребордой

2,53

9,8

6,56

1,69

6,3

9,5

1,42

1,01

5,5

3,9

Порез ребордой, смятие оболочки (закатанные складки)

Прокатать шар не удалОсь из за смятия оболочки ребордой и прекращения вращательного движения заготовки в валках

Нет

1,5

0,39

Нет

Таблица 2

Количество е ектных ша ов Вид дефекта

177945b

Составитель В.Мещеряков

Техред М. Моргентал Корректор Н.Король

Редактор

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

Заказ 4405 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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