SU1637906A1 - Method for making axisymmetric forgings by butt end ring rolling - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовлени  осесимметричных поковок торцовой раскаткой. Цель изобретени  - повышение производительности способа. Дл  этого осевую подачу инструмента, осуществл ющего обкатывающее движение, осуществл ют согласно оптимизированному двухзонному графику движени . Первую зону этого графика воспроизвод т, обеспечива  посто нное отношение текущих значений площадей поперечных сечений очага деформации и поковки. Осевое перемещение инструмента на этом этапе происходит неравномерно ускоренно. Вторую зону графика стро т, обеспечива  посто нное усилие раскатки на прот жении всего процесса перемещени . Инструмент при этом перемещаетс  неравномерно замедленно . В результате сокращаетс  врем  деформировани  заготовки и врем  контакта с ней инструмента, что позвол ет повысить стойкость последнего. 9 ил. сл сThe invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to methods for the production of axisymmetric forgings by face rolling. The purpose of the invention is to increase the productivity of the method. For this, the axial feed of the tool making the running motion is carried out according to the optimized two-zone motion pattern. The first zone of this graph is reproduced, providing a constant ratio of the current values of the cross-sectional areas of the deformation and forgings. Axial movement of the tool at this stage is unevenly accelerated. The second zone of the graph is constructed by providing a constant rolling force throughout the entire movement process. The tool thus moves unevenly in slow motion. As a result, the time of deformation of the workpiece and the time of contact with the tool are reduced, which makes it possible to increase the durability of the workpiece. 9 il. cl

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок типа тел вращени , преимущественно тонко-плоскостных с соотношением высоты и диаметра иThe invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of forgings of the type of rotation bodies, mainly thin-plane with a ratio of height and diameter and

условного диска тг 0,1-0,03. К таким поковкам относ тс  диски сплошные, а также с глухими или сквозными отверсти ми, шестерни , кольца, приварные фланцы и т.д.conditional disk tg 0.1-0.03. Such forgings include solid discs, as well as with blind or through holes, gears, rings, welded flanges, etc.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности.The aim of the invention is to increase productivity.

На фиг. 1 представлена схема процесса торцовой раскатки, на фиг.2 - график движени  ползуна пресса при посто нной скорости движени  инструмента; на фиг.З график движени  ползуна пресса при рав- нозамедленной скорости движени  инструмента; на фиг.4 - оптимизированный график движени  ползуна, на фиг.5 - поперечное сечение поковки; на фиг.6 - схема процесса торцовой раскатки, иллюстрирующа  конкретный пример осуществлени  способа; на фиг.7 - оптимизированный график движени , иллюстрирующий конкретный пример осуществлени  способа, на фиг.8 - график зависимости Я f(S), на фиг 9 - график зависимости Р f(S).FIG. Figure 1 shows a diagram of the process of face rolling; Figure 2 is a graph of the movement of the press ram at a constant speed of movement of the tool; FIG. 3 is a graph of the movement of the press ram at an equally slowed speed of the tool; Fig. 4 is an optimized graph of the movement of the slider; Fig. 5 is a cross section of the forging; Fig. 6 is a diagram of the face rolling process, illustrating a specific embodiment of the method; Fig. 7 is an optimized motion graph illustrating a specific embodiment of the method; Fig. 8 is a plot of I f (S); Fig. 9 is a plot of P f (S).

Способ осуществл ют следующим образом: разработка параметров оптимизированного графика скорости движени  ползуна; настройка (переналадка) системы управлеON CJ V4 О О ОThe method is carried out as follows: development of parameters of the optimized graph of the speed of movement of the slider; tuning (readjustment) of the control system CON V4 О О О О

ни  (система управлени   вл етс  составной частью оборудовани  дл  торцовой раскатки ); загрузка заготовки 1 в зону деформировани  в исходном начальном положении инструментов 2 и 3; установка заготовки 1 на нижний инструмент 2 с вертикальной осью; осуществление хода приближени  Snp верхнего инструмента 3, наклоненного под углом ук вертикальной оси нижнего инструмента 2; деформирование заготовки путем приложени  деформирующего усили  по оси заготовки и крут щего момента относительно этой оси, при этом подача инструментов 2 и 3 осуществл етс  по двухзонному графику движени ; отвод деформирующих инструментов 2 и 3 в исходное положение и при необходимости вывод поковки 4 из нижнего инструмента 2; выгрузка раскатанной поковки 4 из рабочей зоны пресса.nor (control system is an integral part of equipment for face rolling); loading the workpiece 1 into the deformation zone in the initial initial position of the tools 2 and 3; installation of the workpiece 1 on the lower tool 2 with a vertical axis; making the progress Snp of the upper tool 3, inclined at an angle to the vertical axis of the lower tool 2; deforming the workpiece by applying a deforming force along the axis of the workpiece and a torque about this axis, while the tools 2 and 3 are fed according to a two-zone motion pattern; withdrawing the deforming tools 2 and 3 to the initial position and, if necessary, removing the forging 4 from the lower tool 2; unloading rolled forging 4 from the working area of the press.

Исходными данными дл  разработки оптимизированного двухзонного графика скорости движени  ползуна с установленным в нем верхним инструментом 3  вл ютс  определенные по известным методикам основные технологические параметры процесса при соблюдении услови  посто нства коэффициента локальности Л в первой зоне и посто нства усили  во второй зоне; размеры исходной заготовки Нз и Дз; угол наклона инструмента у ; коэффициент локальности процессаThe initial data for the development of an optimized two-zone graph of the speed of a slider with the upper tool 3 installed in it are the main technological parameters of the process determined by known methods, provided that the local coefficient L is constant in the first zone and the force is constant in the second zone; sizes of initial preparation Nz and Dz; instrument tilt angle y; process locality factor

нени  скорости ползуна по пути деформировани  дл  первой и второй зоны графика.slider speed along the warp path for the first and second zones of the graph.

Дл  первой зоны принимаетс  посто нным отношение текущих значений площади очага деформации к площади поковкиFor the first zone, the ratio of the current values of the deformation area to the forging area is assumed constant.

At -F-53- constAt -F-53- const

Значением AI задаютс . Из условий обеспечени  стабильности процесса принимают AI 0,25-0,75.The AI value is set. From the conditions for ensuring the stability of the process, AI 0.25-0.75 is taken.

Из форомулы (1) по заданному AI находим:From the formula (1) for a given AI we find:

ЛИ1 оЖ ° LI1 oJ °

(4)(four)

2Q Использу  равенство объемов заготовки в любой момент деформировани , выразим текущий диаметр поковки в функции пути деформировани :2Q Using the equality of the volumes of the workpiece at any time of deformation, we express the current diameter of the forging as a function of the deformation path:

D Н DS Нз , Нз0 5D N DS Nz, Nz0 5

D D3D D3

(Нз-S)(NC-S)

,0.5, 0.5

(5) (5)(5) (5)

30thirty

Подставив (5) в (4), а (4) в (3), получим уравнение скорости в первой зонеSubstituting (5) into (4), and (4) into (3), we obtain the velocity equation in the first zone

-.. Fofl- .. Fofl

tg у Рпокtg y rpock

(1)(one)

усилие раскаткиrolling force

Р f ( D , Н , crs . A h , у ) , (2)P f (D, H, crs. A h, y), (2)

где Род - площадь очага деформации; 40where Rod is the area of the deformation center; 40

Рпок -площадь поперечного сечени  поковки;Cap - the cross-sectional area of the forging;

D - диаметр поковки;D is the diameter of the forging;

Н - высота поковки;H is the height of the forging;

7S - предел текучести материала покое- 45 ки, кг/мм ;7S - yield strength of quiescent material, kg / mm;

Ah - подача инструмента, мм/об;Ah - tool feed, mm / rev;

у- угол наклона инструмента.y is the angle of inclination of the instrument.

Скорость деформировани  св зана с подачей Ah выражениемThe warping speed is related to the feed rate Ah

5050

., Ah п , V - --, мм/с ьи., Ah p, V - -, mm / s y

(3)(3)

где n - число оборотов инструмента.where n is the number of revolutions of the tool.

Пор док разборки оптимизированного графика следующий.The disassembly of the optimized graphics is as follows.

На стадии разработки техпроцесса аналитически определ ют зависимости измеAt the development stage of the technological process, the dependences of the measurements are determined analytically.

. Vi .. Vi.

(Нз-S )° 5(NC-S) ° 5

мм/с ,mm / s

где Аwhere a

А12Нз° 5-Рз -tgy nА12Нз ° 5-Рз -tgy n

(6)(6)

0,2030.203

6060

Дл  второй зоны прин то условие Р2 const PH. Используетс  кака -либо известна  экспериментально проверенна  формула дл  определени  усили  деформировани  при торцовой раскатке.For the second zone, the P2 const PH condition is assumed. An experimentally tested formula is used to determine the force of deformation during face rolling.

,56 10 3 -D1 5 Aha263.Wi, 56 10 3 -D1 5 Aha263.Wi

2(7)2 (7)

где Os - кг/мм , D - мм, Ah - мм/об.where Os is kg / mm, D is mm, Ah is mm / rev.

Формула получена при у 3,5°. Использу  эту формулу, находим Ah2 при Р РнThe formula is obtained at y 3.5 °. Using this formula, we find Ah2 at Р Рn

3,56 -10 Jas3.56 -10 Jas

Рн.PH

-з-z

TD STD S

1one

0,2630.263

(8)(eight)

После подстановки в формулу (4) и преобразований находимAfter substitution in formula (4) and transformations, we find

V2 В ( Нз S ) 85 , мм/с ,V2 B (Hz S) 85, mm / s,

/ (/ (

РнPh

3,563.56

10 3crs10 3crs

НзNz

0,750.75

D3D3

Кривые 1 и 2 (фиг.2, а)  вл ютс  соответственно функци ми Vi f(S); V2 f(S). Координаты точки С пересечени  этих кривых определ ютс  совместным решением уравнений (6) и (9). Таким образом, оптимизированный закон движени  ползуна в общем случае представлен двум  зонами: перва  - неравномерно ускоренное, втора  - нерав- номерно замедленное движение.Curves 1 and 2 (Fig. 2, a) are respectively functions Vi f (S); V2 f (s). The coordinates of the intersection point C of these curves are determined by the joint solution of equations (6) and (9). Thus, the optimized law of motion of a slider is generally represented by two zones: the first is non-uniformly accelerated, the second is non-uniformly slow motion.

Из сравнени  графиков движени  ползуна известных способов (фиг.2 и 3) и предлагаемого способа (фиг.4) видно, что при одинаковых дл  всех способов значени х конечной скорости деформировани  W и пути деформировани  Sg значени  времени деформировани  будут разными.From a comparison of the motion graphs of the slider of the known methods (Figs. 2 and 3) and the proposed method (Fig. 4), with the same for all methods, the values of the final deformation rate W and the deformation path Sg, the deformation time values will be different.

Дл  первого способаFor the first method

qq

1 VK1 VK

(10)(ten)

Дл  второго способаFor the second method

t J dS JoV(S)t J dS JoV (S)

(11)(eleven)

Функцию V11 f(S) можно найти из зависимостиThe function V11 f (S) can be found from the dependence

,(12),(12)

где К - коэффициент интенсивности подачи. Использу  выражение (4) и обознача  Ht Нз - S, получимwhere K is the feed rate coefficient. Using the expression (4) and denoting Ht Hz - S, we get

V(H3-S)(13)V (H3-S) (13)

ТогдаThen

))

Дл  предлагаемого способаFor the proposed method

. t.-H,s/dS 83A-s -5 +. t.-H, s / dS 83A-s -5 +

,sfdS(83-S) iВ, sfdS (83-S) iВ

- 2,85- 2.85

IQ 15 Iq 15

20 20

Пример. При проведении эксперимен -- тов заготовку Оз 55 мм высотой Нз 83 мм из стали 45 при значении у- 3°30 осаживали гор чей торцовой раскаткой до высоты Н 16 мм и диаметра D 125 мм. Температура в конце деформировани  составила Т 800°C(.5 кг/мм2).Example. During the experiments, an Oz billet of 55 mm in height Nz 83 mm from steel 45 at a value of у- 3 ° 30 was besieged with a hot face rolling to a height of H 16 mm and a diameter D of 125 mm. The temperature at the end of the deformation was T 800 ° C (.5 kg / mm2).

Раскатка производилась на прессе с посто нной скоростью ползуна V 2,23 мм/с, при числе оборотов инструмента п 167,6 мин , следовательно, подача инструмента Д h также была посто нной на всем пути деформировани  Sg Нз - Н 67 мм. Выразим ЛЬ через V по формуле (4):The expansion was carried out on a press with a constant speed of the slider V 2.23 mm / s, with the tool rotation speed of 167.6 minutes, therefore, the tool feed D h was also constant along the entire deformation path Sg Hz - H 67 mm. Express L through V by the formula (4):

A h 6°.-т2 23 0,8 мм/об 1Ь7,оA h 6 °.-T2 23 0.8 mm / rev 1b7, o

Описанный пример представл ет собой известный способ торцовой раскатки с посто нной скоростью движени  инструмента. Врем  деформировани  дл  этого способа составл ет:The described example is a known method of face rolling with constant tool speed. The strain time for this method is:

$2. v  $ 2. v

67 2,2367 2.23

30,04 с . 30.04 s.

Дл  сравнени  определим врем  деформировани  дл  второго известного способа с равнозамедленным движением ползуна с использованием уравнений (3) и (11) при экспериментальном значении К 0,05For comparison, we will determine the deformation time for the second known method with equally slowed motion of the slider using equations (3) and (11) with the experimental value K 0.05

V 0,14(83-5) Врем  деформировани V 0.14 (83-5) Deformation time

.ц 6/d S.ts 6 / d S

1 Ј 0.14(83 -S)1 Ј 0.14 (83 -S)

- - L in ftn - ; I67 --1- in - - - 014 |ПС« ь ) Jo -Of14 n 16 11.8c.- - L in ftn -; I67 --1- in - - - 014 | PS “b) Jo-Of 14 n 16 11.8c.

Определение времени деформировани  дл  способа с двухзонным графиком движени  ползуна.Determining the warping time for a method with a two-zone slider motion graph.

Подставив значени  исходных данных в 50 формулу (6) и (9), и произвед  вычислени , получимSubstituting the values of the initial data into 50 formula (6) and (9), and performing the calculation, we obtain

Vi Vi

105105

( 83 - S f5 (83 - S f5

(15)(15)

(14)(14)

V2 8,25 (83-S)285 (16)V2 8.25 (83-S) 285 (16)

Функции (15) и (16) показаны на фиг.2 кривыми а1 и а2.Functions (15) and (16) are shown in FIG. 2 by curves a1 and a2.

Совместное решение уравнений (15 ( 16) дает:The joint solution of equations (15 (16) gives:

Sc 49,4 мм; Vc 18 мм/с.Sc 49.4 mm; Vc 18 mm / s.

Врем  деформировани  опр еделим формуле (14):The time of deformation of the ODA is the formula (14):

t..l t1+t24lSl8 S +t..l t1 + t24lSl8 S +

fdSCSS-S)2-85. Sc 8,25- 10 fdSCSS-S) 2-85. Sc 8.25-10

(83 -S)1 5(83 -S)15 |49.4 (83 -S) 1 5 (83 -S) 15 | 49.4

t1 -105-1,5157,5 |ot1-105-1,5157,5 | o

(83-49.4) л, S31 5 осе„ 157.5 +W7 -3 56c(83-49.4) l, S31 5 axis „157.5 + W7 -3 56c

.-1.86.-1.86

Г (83-S)-IG (83-S) -I

L (-1 ) ( -1,85) JL (-1) (-1.85) J

(67 49,4(67 49.4

10ten

8,25 1,85 2,9 с8.25 1.85 2.9 s

.ill.ill

(83-67)185 - (83-49,4)185(83-67) 185 - (83-49.4) 185

3,56 + 2,9 6,46 с  3.56 + 2.9 6.46 s

Общий результат сравнительных расчетов t1 30,04 с, t 11,8; t1 6, 46 с. Выкладки, произведенные в насто щемThe total result of comparative calculations t1 30.04 s, t 11.8; t1 6, 46 s. The calculations made in this

примере, показывают, что двухзонныи график движени  ползуна, который  вл етс  отличительной особенностью предлагаемого способа, обеспечивает меньшее врем  деформировани  по сравнению с двум  известными способами раскатки.As an example, it is shown that a two-zone motion diagram of a slider, which is a distinctive feature of the proposed method, provides a shorter deformation time as compared to the two known methods of rolling.

Дл  упрощени  системы внутрицикло- вого управлени  скоростью ползуна двухзонныи график, описанный уравнени ми (6) и (9), представл етс  возможным линеаризовать , т.е. привести кривые 11 и 21 (фиг.2,а) к линейному виду. В этом случае движение ползуна будет в первой зоне - равномерно- ускоренное, а во второй - равномерноза- медленное.In order to simplify the system of intra-cyclic speed control, the slider of the two-band graph described by equations (6) and (9), it is possible to linearize, i.e. bring curves 11 and 21 (figure 2, a) to a linear form. In this case, the motion of the slider will be in the first zone - uniformly accelerated, and in the second - uniformly slow.

Проведенные расчеты показывают, что при расчетных значени х координат точки СThe calculations show that with the calculated values of the coordinates of the point C

врем  деформировани  по линейному закону разгона и торможени  будет несколько меньше. Так дл  приведенного примера tin 3,42 с, 12л 2,33 с, 11л + гзл 5,75 с. Следовательно , дл  сокращени  расчетного значени  времени деформировани  ц + tz 6,46 с следует уменьшить значение Vc до эквивалентного Vc и заменить кривые 1 и 2 на пр мые 11, 21, пересекающиес  в точке С. Уравнени the deformation time according to the linear law of acceleration and deceleration will be somewhat less. So for the above example, tin 3.42 s, 12l 2.33 s, 11l + gzl 5.75 s. Consequently, in order to reduce the calculated value of the deformation time ts + tz 6.46 s, the value of Vc should be reduced to the equivalent Vc and curves 1 and 2 should be replaced by straight lines 11, 21, intersecting at point C. Equation

линий 1 и 21 в этом случае будут иметь вид:lines 1 and 21 in this case will look like:

5five

00

5five

00

5five

5five

Vi V0 + -Ј- (Vc - V0)(17)Vi V0 + -Ј- (Vc - V0) (17)

осwasp

V2 K c (S - Sc) + Vc (18)V2 K c (S - Sc) + Vc (18)

Og - OcOg - Oc

Врем  деформировани  определ ют по уравнению путем интегрировани  функций (17) и (18).The strain time is determined by the equation by integrating the functions (17) and (18).

Данный способ изготовлени  осесим- метричных поковок позвол ет сократить врем  деформировани  заготовки; повысить производительность процесса раскатки за счет сокращени  нормы времени на выполнение рабочей операции, повысить стойкость инструмента за счет сокращени  времени контакта инструмента с нагретой заготовкой.This method of manufacturing axially symmetric forgings reduces the time to deform the workpiece; to increase the productivity of the rolling process by reducing the time standard for performing the working operation, to increase tool life by reducing the time of tool contact with the heated workpiece.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ изготовлени  осесимметричных поковок торцовой раскаткой, заключающийс  в деформировании заготовки инструментом , которому сообщают осевое и обкатывающее перемещени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности, осевое перемещение инструмента ведут согласно оптимизированному двухзонному графику движени , первую зону которого воспроизвод т при посто нном отношении текущих значений площадей поперечных сечений очага деформации и поковки, а вторую - с сохранением посто нного значени  величины усили  раскатки .A method of manufacturing axisymmetric forgings by face rolling, which consists in deforming the workpiece with a tool that is informed by axial and rolling movements, characterized in that, in order to increase productivity, the axial movement of the tool is carried out according to an optimized two-zone movement, the first zone of which is reproduced at a constant current the values of the cross-sectional areas of the deformation and forgings, and the second with the preservation of a constant value of the force of rolling. Фиг 2Fig 2 Фиг.ЗFig.Z Фиг. 5FIG. five Фиг.ЬFig.b ss cc II