RU2724235C2 - Способ формообразования тонкополотной поковки - Google Patents
Способ формообразования тонкополотной поковки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724235C2 RU2724235C2 RU2018125281A RU2018125281A RU2724235C2 RU 2724235 C2 RU2724235 C2 RU 2724235C2 RU 2018125281 A RU2018125281 A RU 2018125281A RU 2018125281 A RU2018125281 A RU 2018125281A RU 2724235 C2 RU2724235 C2 RU 2724235C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavity
- metal
- workpiece
- thin
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/76—Making machine elements elements not mentioned in one of the preceding groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
- B22D18/02—Pressure casting making use of mechanical pressure devices, e.g. cast-forging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении изделий из алюминиевого сплава с элементом в виде тонкого полотна в форме прямоугольной трапеции, имеющего переменную толщину. Нагретую цилиндрическую заготовку устанавливают в нагретый штамп, содержащий пуансон и две полуматрицы с вертикальной плоскостью разъема. При смыкании полуматриц образуется полость, состоящая из цилиндрического приемника в верхней части сомкнутых полуматриц и сообщающейся с ним сужающейся полости клиновидной формы для формообразования тонкого полотна поковки. Цилиндрическую заготовку в твердожидком состоянии устанавливают в приемник, после чего пуансоном проводят прямое выдавливание металла заготовки в сужающуюся полость. При выдавливании обеспечивают сопротивление течению металла за счет непрерывного увеличения площади его контакта с сужающейся полостью и роста сил трения. Температуру штампа поддерживают постоянной в течение всего цикла штамповки. В результате обеспечивается повышение качества эксплуатационных характеристик поковки и уменьшение припусков на ее механическую обработку. 3 ил.
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и позволяет на современном технологическом уровне изготавливать изделия, имеющие элементы в виде тонкого полотна.
Из уровня техники известен способ изготовления стержневых изделий с продольными ребрами из алюминиевых сплавов (Патент РФ 2484913 C1 В21К 1/12 2006).
К недостаткам известного способа следует отнести то, что ребра, имеющие относительно небольшую площадь, расположены равномерно вдоль цилиндрической образующей наружной поверхности стержневой детали на 1/3 общей длины в разных плоскостях параллельно оси симметрии заготовки.
Также из уровня техники известен способ по стадийной осадке плоских кованых заготовок из сплава АК6 на гидравлическом прессе номинальной силой 150 МН с использованием специально изготовленных заготовок трапецеидальной формы, полностью перекрывающих гравюру штампа, с максимальными габаритными размерами 25×500×500 мм. Перед началом штамповки температура заготовок составляла 380-400°C, штамп предварительно нагревался до температуры 420°C (Соломонов К.Н., Тищук Л.И., Листров Е.А., Романенко Е.Ф Моделирование формообразования поковки с контурным оребрением // Известия Юго-Западного государственного университета. Сер. Техника и технологии. 2016. №4(21). С. 45-51).
Недостатком известного способа является штамповка за два перехода, причем после первого перехода в центре поковки необходимо вырезать отверстие радиусом 30 мм, что снижает производительность и повышает себестоимость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и выбранным в качестве прототипа, является способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок, включающий деформирование предварительно нагретой цилиндрической заготовки в предварительно нагретом штампе (Патент РФ №2356677 B21J 5/06 2006.01, B21J 13/02 2006.01).
Недостатком известного способа, в том числе технической проблемой, является то, что штампуют только круглые в плане поковки, и этим ограничивается номенклатура выпускаемых изделий.
В основу заявленного изобретения был положен технический результат - снижение металлоемкости изготавливаемой поковки, за счет уменьшения припусков на последующую механическую обработку, повышение качества поковки и эксплуатационных характеристик за счет создания и сохранения мелкозернистой структуры металла.
Технический результат достигается тем, что в способе формообразования тонкополотной поковки, заключающимся в установке нагретой цилиндрической заготовки в штамп, последующим ее деформировании в предварительно нагретом штампе, содержащим пуансон и две полуматрицы, в предложенном способе формообразования тонкополотной поковки до установки заготовки смыкают полуматрицы по вертикальной плоскости разъема с образованием полости, состоящей из двух участков - цилиндрического приемника диаметром D, образовавшегося в верхней части сомкнутых полуматриц, и сообщающейся с ним сужающейся полости клиновидной формы для формообразования тонкого полотна поковки в форме прямоугольной трапеции переменной толщины, далее в приемник устанавливают цилиндрическую заготовку диаметром, меньшим или равным диаметру приемника, из алюминиевого сплава в твердожидком состоянии, предварительно прошедшую этапы плавления, разливки в тонкостенные стаканы с изотермической выдержкой при заданной температуре в течение заданного времени с получением однородного температурного поля по сечению заготовки с термостабильным двухфазным состоянием с заданной долей твердой фазы, после чего пуансоном проводят прямое выдавливание металла заготовки в образовавшуюся при смыкании полуматриц сужающуюся полость, одновременно с прямым выдавливанием создают сопротивление течению металла за счет непрерывного увеличения площади контакта штампуемого металла с сужающейся полостью путем увеличения сил трения для бездефектного заполнения всех элементов сужающейся полости, причем температуру штампа поддерживают постоянной в течение всего цикла штамповки, далее выталкивают полуматрицы и извлекают поковку из штампа.
Изобретение поясняется графическими изображениями.
На фиг. 1 изображена тонкополотная поковка, вид в плане, где размеры в скобках относятся к механически обработанной детали.
На фиг. 2 изображена тонкополотная поковка, вид сбоку.
На фиг. 3 схематично изображен штамп для штамповки прямым выдавливанием алюминиевого сплава, разрез.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Способ формообразования тонкополотной поковки (фиг. 1 и фиг. 2) осуществляют в один переход в следующей последовательности: до установки заготовки (на фиг. не показана) смыкают полуматрицы 1 и 2 (см. фиг. 3), части внешних поверхностей 3 которых выполнены наклонными, по вертикальной плоскости разъема с образованием полостей 4 и 5, состоящей из двух участков - цилиндрического приемника 4 диаметром D, образовавшегося в верхней части сомкнутых полуматриц 1 и 2, и сообщающейся с ним сужающейся полости 5 клиновидной формы для формообразования тонкого полотна поковки в форме прямоугольной трапеции переменной толщины (фиг. 1 и фиг. 2), далее в приемник 4 устанавливают цилиндрическую заготовку (на фиг. не показана) диаметром, меньшим или равным диаметру приемника Dз≤D, из алюминиевого сплава в твердожидком состоянии, предварительно прошедшую этапы плавления, разливки в тонкостенные стаканы с изотермической выдержкой при заданной температуре Тз<Тр (где Тз - температура заготовки; Тр - температура расплава) в течение заданного времени (t=35-55 с) с получением однородного температурного поля по сечению заготовки с термостабильным двухфазным состоянием с заданной долей твердой фазы (55-65%), после чего пуансоном 6 проводят прямое выдавливание металла заготовки в образовавшуюся при смыкании полуматриц сужающуюся полость 5, одновременно с прямым выдавливанием создают сопротивление течению металла за счет непрерывного увеличения площади контакта штампуемого металла с сужающейся полостью 5 путем увеличения сил трения для бездефектного заполнения всех элементов сужающейся полости 5, причем температуру штампа поддерживают постоянной (Тшт=400°C) в течение всего цикла штамповки, далее выталкивают полуматрицы 1 и 2 выталкивателем 7 и извлекают поковку из штампа.
Для реализации способа формообразования тонкополотной поковки используют разъемный штамп, показанный на фиг. 3, который предварительно нагревают до температуры 400°C и на протяжении всего цикла штамповки поддерживают в нем постоянную температуру, для чего в обойму 8 встраивают электрические нагреватели (ТЭНы) 9. Перед штамповкой прямым выдавливанием на внутреннюю рабочую поверхность полуматриц 1 и 2 наносят технологический смазочный материал, затем их смыкают по вертикальной плоскости разъема, тем самым, образуют полость, состоящую из двух участков 4 и 5 - цилиндрического приемника 4 диаметром D, образовавшегося в верхней части сомкнутых полуматриц 1 и 2, и сообщающейся с ним сужающейся полости 5 клиновидной формы для формообразования тонкого полотна поковки в форме прямоугольной трапеции (фиг. 1). Затем в приемник 4 устанавливают заготовку цилиндрической формы диаметром меньшим или равным диаметру приемника Dз≤D, из алюминиевого сплава в твердожидком состоянии (на фиг. 3 не показана), предварительно прошедшую этапы плавления, разливки в тонкостенные стаканы с изотермической выдержкой до температуры Тз=582-593°C в течение заданного времени (t=35-55 с) с получением однородного температурного поля по сечению заготовки с термостабильным двухфазным состоянием с заданной долей твердой фазы (55-65%). Время транспортировки заготовки в термостабильном состоянии к штампу должно быть минимальным не более 10 с, при этом температура заготовки снижается до 572-578°C, но остается однородной. Затем пуансоном 6 проводят прямое выдавливание металла заготовки в образовавшуюся при смыкании штампа сужающуюся полость 5 до заполнения всех ее элементов. Геометрия сужающейся полости 5 обеспечивает сопротивление течению металла, в связи с увеличением сил трения, за счет непрерывного увеличения площади его контакта со стенками при заполнении полости 5 и одновременного остывания деформируемого металла за счет теплообмена со штампом. Поддержание сопротивления течению металла необходимо для компенсации растягивающих напряжений на свободной границе растекающегося в полости 5 металла, что исключает вероятность образования трещин, обеспечивая сплошность штампуемого металла. После заполнения всех элементов полости 5, отводят вверх подвижные части штампа 9 с извлечением пуансона 6 из приемника 4, далее сжатым воздухом, поступающим через штуцер 11 приводят в действие пневмоцилиндр 12 путем перемещения поршня 13 с закрепленным на нем выталкивателем 7, с помощью которого поднимают одновременно полуматрицы 1 и 2 вместе с отштампованной поковкой до консольно расположенных упоров 14. Раскрытие полуматриц 1 и 2 осуществляют путем их перемещения по наклонным поверхностям 3 обоймы 8, после чего извлекают освобожденную поковку из штампа. Раскрытый штамп готов для следующего цикла выдавливания.
В вышеописанном примере представлена определенная конфигурация поковки и штампа. Однако необходимо учитывать, при реализации заявленного способа тонкополотная поковка может иметь другую конфигурацию в плане, может содержать бобышки с наружной поверхностью, отличной от цилиндрической, половины штампа могут иметь разъем в горизонтальной плоскости.
Экспериментальная реализация описанного способа формообразования тонкополотной поковки на производственных площадках показала, что заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в независимом пункте формулы изобретения, обеспечивает получение заявленного технического результата - не только снижение металлоемкости изготавливаемой поковки на 30%, но и повышение ее качества, по сравнению с традиционными процессами литья и горячей штамповки, а значит и эксплуатационных характеристик.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления процесса обработки давлением кристаллизующихся расплавов металлов и сплавов для снижения металлоемкости изделий, повышения их качества и увеличения производительности;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна», «уровень техники» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (1)
- Способ формообразования тонкополотной поковки из алюминиевого сплава, включающий установку нагретой цилиндрической заготовки в штамп, последующее ее деформирование в предварительно нагретом штампе, содержащем пуансон и две полуматрицы, отличающийся тем, что используют две полуматрицы с вертикальной плоскостью разъема, до установки цилиндрической заготовки полуматрицы смыкают по вертикальной плоскости разъема с образованием полости, состоящей из двух участков - цилиндрического приемника диаметром D, образованного в верхней части сомкнутых полуматриц, и сообщающейся с ним сужающейся полости клиновидной формы для формообразования тонкого полотна поковки в форме прямоугольной трапеции, имеющего переменную толщину, затем в приемник устанавливают цилиндрическую заготовку диаметром, меньшим или равным диаметру приемника D, в твердожидком состоянии, полученную путем плавления и разливки металла в тонкостенные стаканы с изотермической выдержкой при заданной температуре в течение заданного времени с получением однородного температурного поля по сечению заготовки с термостабильным двухфазным состоянием с заданной долей твердой фазы, после чего пуансоном производят прямое выдавливание металла заготовки в образовавшуюся при смыкании полуматриц сужающуюся полость, при этом одновременно с прямым выдавливанием обеспечивают сопротивление течению металла заготовки за счет непрерывного увеличения площади контакта штампуемого металла с сужающейся полостью и увеличения сил трения с получением бездефектного заполнения всех элементов сужающейся полости, причем температуру штампа поддерживают постоянной в течение всего цикла штамповки, после чего полуматрицы выталкивают из штампа и извлекают тонкополотную поковку.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125281A RU2724235C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ формообразования тонкополотной поковки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018125281A RU2724235C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ формообразования тонкополотной поковки |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018125281A3 RU2018125281A3 (ru) | 2020-01-10 |
RU2018125281A RU2018125281A (ru) | 2020-01-10 |
RU2724235C2 true RU2724235C2 (ru) | 2020-06-22 |
Family
ID=69140505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018125281A RU2724235C2 (ru) | 2018-07-10 | 2018-07-10 | Способ формообразования тонкополотной поковки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724235C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1031625A1 (ru) * | 1982-04-07 | 1983-07-30 | Предприятие П/Я М-5841 | Штамп дл объемной штамповки |
EP0710515A1 (en) * | 1994-11-07 | 1996-05-08 | Reynolds Wheels International Ltd. | Thixotropic forming process for wheels fashioned in rheocast metal alloy |
RU2356677C2 (ru) * | 2007-05-28 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок |
RU2396142C1 (ru) * | 2009-03-23 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок |
RU2443496C1 (ru) * | 2010-07-22 | 2012-02-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ получения изделий с полостями тиксоштамповкой и закрытый штамп для его осуществления |
-
2018
- 2018-07-10 RU RU2018125281A patent/RU2724235C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1031625A1 (ru) * | 1982-04-07 | 1983-07-30 | Предприятие П/Я М-5841 | Штамп дл объемной штамповки |
EP0710515A1 (en) * | 1994-11-07 | 1996-05-08 | Reynolds Wheels International Ltd. | Thixotropic forming process for wheels fashioned in rheocast metal alloy |
RU2356677C2 (ru) * | 2007-05-28 | 2009-05-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок |
RU2396142C1 (ru) * | 2009-03-23 | 2010-08-10 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок |
RU2443496C1 (ru) * | 2010-07-22 | 2012-02-27 | Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") | Способ получения изделий с полостями тиксоштамповкой и закрытый штамп для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СЕМЕНОВ Б.И., КУШТАРОВ К.М., Производство изделий из металла в твердожидком состоянии. Новые промышленные технологии, М., Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010, c. 153-154, 162-171. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018125281A3 (ru) | 2020-01-10 |
RU2018125281A (ru) | 2020-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103894436B (zh) | 一种增强镁合金管的往复挤压装置及加工方法 | |
CN1298452C (zh) | 镁合金丝材挤压方法 | |
CN108555052B (zh) | 一种筋板类构件双侧变通道强塑变挤压方法及成形模具 | |
CN108500189A (zh) | 一种带直边锥形筒体锻件的成型模具及锻件锻造方法 | |
CN107186139B (zh) | 核聚变堆磁体支撑用的h型钢制造方法 | |
US20150343527A1 (en) | Press forming method for a semi-solid metal material and press forming apparatus for a semi-solid metal material | |
JP2558858B2 (ja) | 中空部材の鍛造装置及びその方法 | |
CN109622648B (zh) | 一种镁合金非对称连续大变形挤压加工成型方法 | |
RU2724235C2 (ru) | Способ формообразования тонкополотной поковки | |
RU2356677C2 (ru) | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок | |
CN109304375B (zh) | 一种多凸模分步反向挤压成形方法 | |
CN111889531A (zh) | 一种曲母线型壳体正反挤压成形模具及成形方法 | |
JP2006043770A (ja) | 成形品製造方法、鍛造用金型、成形品、および鍛造生産システム | |
CN1872448A (zh) | 一种外加厚油管的制造方法 | |
CN114985500A (zh) | 连续挤锻复合成形装置及方法 | |
CN110523899B (zh) | 一种电磁制动离合器用法兰型磁轭精密热加工方法及模具 | |
US2759257A (en) | Process for forging cast iron and the like | |
RU2357830C2 (ru) | Способ и устройство для тиксоштамповки цилиндрических заготовок | |
RU2262408C1 (ru) | Способ горячей штамповки полых изделий | |
RU2645814C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий типа стержня с утолщением | |
JP4683900B2 (ja) | 鍛造製品の製造方法 | |
CN110773616A (zh) | 高强耐蚀镁合金组织均匀性控制方法 | |
JP5766190B2 (ja) | ピストンアセンブリの複数工程成形方法 | |
RU2218230C2 (ru) | Способ изготовления штампованных поковок | |
RU2729520C1 (ru) | Способ штамповки полых изделий с наружным фланцем |