RU2465979C1 - Method of making ring articles - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to making ring articles from casts. Proposed method comprises swaging, broaching and rolling. Billet is, first, swaged by conical-end punches with flat sites with diameter equal to that of holes to be broached and, then, by flat-end punches. Now, axial bore is broached and reamed to final sizes.

EFFECT: high-quality macro- and micro-structure of articles from refractory, special and corrosion proof steels and alloys.

6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, свободной ковке на гидравлических прессах, молотах и касается, в частности, способа производства кольцевых изделий из литых заготовок для ракетно-космической техники, авиадвигателестроения, подшипников, энергетического, атомного машиностроения и других отраслей машиностроения.The invention relates to the field of metal forming, free forging on hydraulic presses, hammers, and relates, in particular, to a method for the production of ring products from cast billets for rocket and space technology, aircraft engine manufacturing, bearings, energy, nuclear engineering and other engineering industries.

Оно может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности при производстве кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.It can be used in the engineering and metallurgical industries in the production of ring products with high-quality macro- and microstructure from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys.

Одним из известных способов производства кольцевых изделий является способ, включающий операции биллетировки слитка, осадки, прошивки и раскатки, опубликованный в книге В.А.Тюрин. «Теория и процессы ковки слитков на прессах», М.: Машиностроение. 1979, стр.83, табл.2.5. При биллетировке происходит сокращение размеров дендритов по радиусу поперечного сечения заготовки. Выравнивание формы дендритов снижает анизотропию механических свойств литой структуры заготовки. Однако эффект влияния на свойства и структуру металла от биллетировки заготовки незначителен, в связи с малыми степенями обжатия при этой операции. Таким образом, кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов получить нельзя.One of the known methods for the production of ring products is a method that includes operations of billet ingot, precipitation, firmware and rolling, published in the book by V.A. Tyurin. "Theory and processes of forging ingots on presses", M.: Mechanical Engineering. 1979, p. 83, table 2.5. When billing, dendrites are reduced in size along the radius of the cross section of the workpiece. Aligning the shape of the dendrites reduces the anisotropy of the mechanical properties of the cast structure of the workpiece. However, the effect on the properties and structure of the metal from billetization of the workpiece is negligible, due to the small degree of reduction during this operation. Thus, ring products with high-quality macro- and microstructure from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys cannot be obtained.

Известен способ производства кольцевых изделий путем нагрева заготовки мерной длины, ее осадки плоскими бойками под прессом с применением колец-термостатов, последующей прошивки и разгонки или проточки, а также раскатки в теплом или горячем состоянии, с последующей калибровкой и термообработкой. Перед нагревом заготовки под осадку ее теплоизолируют обклеиванием двумя или тремя слоями асбестовой ткани с торцов и по боковой поверхности с последующей просушкой (патент RU №2342215, класс В21Н 1/06, Бюл. №36, 27.12.2008).A known method of producing ring products by heating a workpiece of measured length, its precipitation by flat dies under a press using thermostat rings, subsequent flashing and acceleration or grooving, as well as rolling in a warm or hot state, followed by calibration and heat treatment. Before heating the billet under sludge, it is thermally insulated by gluing with two or three layers of asbestos fabric from the ends and along the side surface with subsequent drying (patent RU No. 2342215, class B21H 1/06, Bull. No. 36, December 27, 2008).

Однако осадка, осуществляемая плоскими бойками, приводит к образованию в области торцов заготовки массивных зон затрудненной деформации, что обусловливает значительную неравномерность деформации и механических свойств металла по объему заготовки. По этой причине получить кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов нельзя.However, the sediment carried out by flat strikers leads to the formation in the region of the ends of the workpiece of massive zones of difficult deformation, which leads to a significant unevenness of the deformation and mechanical properties of the metal in the volume of the workpiece. For this reason, it is impossible to obtain ring products with high-quality macro- and microstructure from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys.

В другом способе кольцевые изделия изготавливают из бесприбыльных слитков при помощи осадки, прошивки и раскатки (см. Я.М.Охрименко. «Технология кузнечно-штамповочного производства». М.: Машиностроение, 1976, стр.239, рис.125). В данном способе осадку осуществляют плоскими бойками.In another method, ring products are made from non-profit ingots using upsetting, flashing and rolling (see Ya.M. Okhrimenko. "Forging and stamping technology." M .: Mashinostroenie, 1976, p. 239, Fig. 125). In this method, the draft is carried out by flat strikers.

Однако при использовании данного способа производства кольцевых изделий необходимое качество и механические свойства металла кольцевых изделий можно получить только для поковок из углеродистых и среднелегированных сталей. Следовательно, кольцевые изделия с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов получить нельзя.However, when using this method of production of ring products, the necessary quality and mechanical properties of the metal of ring products can be obtained only for forgings from carbon and medium alloy steels. Consequently, ring products with high-quality macro- and microstructure from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys cannot be obtained.

Таким образом, ни один из существующих известных способов получения кольцевых изделий не дает возможности достичь высококачественную макро- и микроструктуру металла из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.Thus, none of the existing known methods for producing ring products makes it possible to achieve high-quality macro- and microstructure of the metal from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys.

Ближайшим из аналогов заявляемого способа является способ производства кольцевых изделий, опубликованный в книге В.А.Тюрин. «Теория и процессы ковки слитков на прессах». М.: Машиностроение, 1979, стр.83, табл.2.5.The closest of the analogues of the proposed method is a method for the production of ring products, published in the book by V.A. Tyurin. "Theory and processes of forging ingots on presses." M .: Engineering, 1979, p. 83, table 2.5.

Задачей настоящего изобретения является создание способа производства кольцевых изделий из литых заготовок для ракетно-космической техники, авиадвигателестроения, подшипников, энергетического, атомного машиностроения и других отраслей машиностроения с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.The objective of the present invention is to provide a method for the production of ring products from cast billets for rocket and space technology, aircraft engines, bearings, energy, nuclear engineering and other engineering industries with high-quality macro- and microstructure of heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys.

Эта задача решается тем, что осадку заготовки осуществляют сначала коническими бойками с плоскими площадками диаметром, равным диаметру прошиваемого отверстия, затем плоскими бойками, после чего осуществляют прошивку осевого отверстия заготовки и раскачку до конечных размеров кольцевого изделия. Такая последовательность операций обеспечивает измельчение дендритной структуры и лучшую равномерность деформации заготовки по сравнению с осадкой только плоскими бойками.This problem is solved in that the billet is upset first by conical strikers with flat areas of diameter equal to the diameter of the hole to be stitched, then by flat strikers, after which the axial bore of the billet is flashed and swing to the final dimensions of the ring product. Such a sequence of operations provides grinding of the dendritic structure and better uniformity of deformation of the workpiece in comparison with the draft only flat strikers.

В дальнейшем патентуемый способ производства кольцевых изделий поясняется конкретным примером его осуществления и иллюстрируется прилагаемыми чертежами, на которых схематично изображены форма заготовок и форма инструмента по операциям ковки:In the future, the patented method for the production of ring products is illustrated by a specific example of its implementation and is illustrated by the accompanying drawings, which schematically depict the shape of the blanks and the shape of the tool for forging operations:

фиг.1 схематично изображает исходное положение заготовки перед осадкой коническими бойками с плоскими площадками, согласно изобретению;figure 1 schematically depicts the initial position of the workpiece before upsetting conical strikers with flat platforms, according to the invention;

фиг.2 схематично изображает заготовку после осадки коническими бойками с плоскими площадками согласно изобретению;figure 2 schematically depicts the workpiece after upsetting with conical strikers with flat platforms according to the invention;

фиг.3 схематично изображает заготовку после осадки плоскими бойками согласно изобретению:figure 3 schematically depicts the workpiece after upsetting by flat strikers according to the invention:

фиг.4 схематично изображает заготовку после прошивки согласно изобретению;figure 4 schematically depicts the workpiece after firmware according to the invention;

фиг.5 схематично изображает заготовку после просечки согласно изобретению;5 schematically depicts a workpiece after cutting according to the invention;

фиг.6 схематично изображает кольцевое изделие после раскатки согласно изобретению.6 schematically depicts an annular product after rolling according to the invention.

Нагретую до температуры деформации заготовку 1 мерной длины, высотой Н₀ и диаметром D₀ устанавливают в конических бойках 2 и 3 (фиг.1) с плоскими площадками 4 и 5 диаметром d, равным диаметру прошиваемого отверстия, и осуществляют осадку до высоты H₁ (фиг.2). В результате осадки коническими бойками 2 и 3 с плоскими площадками 4 и 5 в области торцов заготовки 1 массивные зоны затрудненной деформации не образуются и литая структура жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов подвергается интенсивной деформационной проработке по всему объему заготовки 1.A workpiece 1 of measured length, height H ₀ and diameter D ₀ , heated to a strain temperature, is installed in conical strikers 2 and 3 (Fig. 1) with flat pads 4 and 5 with a diameter d equal to the diameter of the hole to be sewn, and a draft is carried out to a height of H ₁ ( figure 2). As a result of precipitation by conical strikers 2 and 3 with flat platforms 4 and 5 in the region of the ends of the workpiece 1, massive zones of difficult deformation are not formed and the cast structure of heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys is subjected to intensive deformation study over the entire volume of the workpiece 1.

Затем заготовку 1 осаживают плоскими верхним 6 и нижним 7 бойками на высоту Н₂ (фиг.3) до получения плоских торцов.Then the workpiece 1 is upset flat upper 6 and lower 7 strikers to a height of H ₂ (figure 3) to obtain a flat ends.

На торцах заготовки 1 остаются следы углублений 8 и 9 диаметром d, что позволяет улучшить точность установки и центровки прошивня 10 на заготовке 1 при прошивке (фиг.4).At the ends of the workpiece 1 there are traces of recesses 8 and 9 with a diameter of d, which allows to improve the accuracy of installation and alignment of the piercing 10 on the workpiece 1 with firmware (figure 4).

Далее выполняют операцию просечки перемычки 11 на плоском бойке 12 с отверстием 13 диаметром d для получения сквозного отверстия 14 в заготовке 1 (фиг.5), после чего производят окончательную раскатку, получая кольцевое изделие 15 с размерами Н_кц, D_кц, d_кц (фиг.6).Next, perform the operation of notching the jumper 11 on a flat striker 12 with a hole 13 of diameter d to obtain a through hole 14 in the workpiece 1 (Fig. 5), after which the final rolling is carried out, obtaining an annular product 15 with dimensions H _kts , D _kts , d _kts ( 6).

ПримерExample

Исходную заготовку диаметром D₀, равным 400 мм, и высотой Н₀, равной 400 мм, из стали 12Х18Н10Т нагрели перед деформацией до температуры 1200°С. Вначале ее осадили коническими бойками с углом при вершине 120°, с плоскими площадками диаметром d, равным 250 мм. Заготовку осадили до высоты H₁, равной 200 мм. Затем заготовку осадили плоскими бойками на высоту H₂, равную 210 мм, что позволило получить у заготовки плоские торцы с небольшим углублением в центре каждого из них. Глубина углубления составила 5 мм, диаметр составил 250 мм.The initial billet with a diameter of D ₀ equal to 400 mm and a height H ₀ equal to 400 mm from steel 12Kh18N10T was heated before deformation to a temperature of 1200 ° C. Initially, it was besieged by conical strikers with an apex angle of 120 °, with flat areas with a diameter d of 250 mm. The workpiece was besieged to a height of H ₁ equal to 200 mm Then the workpiece was besieged by flat strikers to a height of H ₂ equal to 210 mm, which made it possible to obtain flat ends from the workpiece with a small depression in the center of each of them. The depth of the recess was 5 mm, the diameter was 250 mm.

После осадки заготовку прошили. Прошивку осуществили прошивнем диаметром d, равным 250 мм, до высоты перемычки h, равной 50 мм, которую затем просекли (удалили), получив в заготовке сквозное отверстие. Далее заготовку раскатали до кольцевого изделия с размерами: высота Н_кц - 165 мм; внешний диаметр D_кц - 1545 мм и внутренний диаметр d_кц - 1430 мм.After precipitation, the workpiece was flashed. The firmware was carried out by piercing with a diameter d equal to 250 mm, to a jumper height h equal to 50 mm, which was then cut (removed) and received a through hole in the workpiece. Next, the workpiece was rolled out to a ring product with the dimensions: height H _kts - 165 mm; the outer diameter d _kts is 1545 mm and the inner diameter d _kts is 1430 mm.

Заявленный способ производства кольцевых изделий дает возможность предотвратить образование массивных зон затрудненной деформации в области торцов литой заготовки при осадке и подвергнуть литую структуру жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов интенсивной деформационной проработке по всему объему заготовки.The claimed method for the production of ring products makes it possible to prevent the formation of massive zones of difficult deformation in the region of the ends of the cast billet during upsetting and to subject the cast structure to heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys to intensive deformation study over the entire volume of the billet.

Совершенно очевидно, что применение в заявленном способе операции осадки заготовки сначала коническими бойками с плоскими площадками диаметром, равным диаметру прошиваемого отверстия, а затем плоскими бойками, обеспечивает производство кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой из жаропрочных, специальных, коррозионно-стойких и конструкционных сталей и сплавов.It is completely obvious that the use in the claimed method of the operation of the draft of the workpiece, first with conical dies with flat areas with a diameter equal to the diameter of the stitched hole, and then with flat dies, ensures the production of ring products with high-quality macro- and microstructure from heat-resistant, special, corrosion-resistant and structural steels and alloys.

Применение заявленного способа производства кольцевых изделий позволяет обойтись без предварительной ковки-протяжки как литых заготовок, отрезанных от слитка, так и самого слитка.The application of the claimed method for the production of ring products eliminates the need for preliminary forging and broaching of both cast billets cut from the ingot and the ingot itself.

Кроме сокращения материальных затрат, связанных с предварительной ковкой-протяжкой как литой заготовки, отрезанной от слитка, так и самого слитка, заявленный способ обеспечивает производство кольцевых изделий с высококачественной макро- и микроструктурой по параметрам интенсивной деформационной проработки и высокой изотропии механических свойств металла по всему объему заготовки.In addition to reducing material costs associated with preliminary forging and broaching of both the cast billet cut from the ingot and the ingot itself, the claimed method provides the production of ring products with high-quality macro- and microstructure according to the parameters of intensive deformation processing and high isotropy of the mechanical properties of the metal throughout the volume blanks.

Claims (1)

Способ производства кольцевых изделий, включающий операции осадки, прошивки и раскатки заготовки, отличающийся тем, что осадку заготовки осуществляют сначала коническими бойками с плоскими площадками диаметром, равным диаметру прошиваемого отверстия, затем плоскими бойками до получения плоских торцов, после чего осуществляют прошивку осевого отверстия и раскатку до конечных размеров кольцевого изделия. A method for the production of ring products, including the operation of upsetting, flashing and rolling the workpiece, characterized in that the draft of the workpiece is carried out first by conical strikers with flat areas with a diameter equal to the diameter of the stitched hole, then by flat strikers to obtain flat ends, after which the axial hole is flashed and rolled to the final dimensions of the ring product.

Images