Спосіб виготовлення порожнистих поковок і кувальний комплекс для його здійснення

Номер патенту: 96403

Опубліковано: 25.10.2011

Автор: Лазоркін Віктор Андрійович

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб виготовлення порожнистих поковок, що включає нагрівання порожнистої заготовки до температури деформації, установку в її порожнину оправки і наступне кування в чотирибойковому кувальному пристрої за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками шляхом обтиснення із зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки при кожному одиничному обтисненні, у процесі якого верхній бойок переміщається вниз, до нерухливого нижнього бойка, а два бічних бойки переміщаються вниз і назустріч один одному, з подачами і кантуваннями на гідравлічному кувальному пресі, який відрізняється тим, що оправку в порожнину заготовки встановлюють, витримуючи співвідношення:

d1/d2 = 1,03-2,0,

де: d1 - діаметр отвору заготовки,

d2 - діаметр оправки,

кування виконують бойками, кожний з яких має щонайменше одну західну ділянку і калібрувальну ділянку, у два етапи, на першому з яких обтискають заготовку до контакту ділянок її внутрішньої поверхні з поверхнею оправки, а на другому етапі - пластичну деформацію ділянок заготовки на оправці, кування на другому етапі здійснюють зі ступенем деформації 1,2-30,0 % при кожному одиничному обтисненні, у процесі якого оправку переміщають вниз так, що її поздовжня вісь зміщається на величину зміщення поздовжньої осі заготовки.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після кожної подачі s заготовку кантують на кут a, витримуючи співвідношення:

s£b1×a/360,

де: b1 - ширина бойка.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після кожної подачі заготовку кантують на кут a кілька разів (n), витримуючи співвідношення:

n £ a /360.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший і другий етапи кування здійснюють одночасно, при кожному одиничному обтисненні.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що в процесі кування оправку охолоджують переважно водою.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що в процесі кування на поверхню оправки наносять змащення.

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що в процесі кування в оправці збуджують ультразвукові коливання, спрямовані вздовж поздовжньої осі оправки.

8. Кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок, що містить гідравлічний кувальний прес з одним або двома маніпуляторами, чотирибойковий кувальний пристрій і оправку, який відрізняється тим, що кожний бойок має калібрувальну ділянку і примикаючу до неї щонайменше одну західну ділянку, розташовану під кутом 130-180° до калібрувальної ділянки, оправка, що містить опорний механізм, державку і робочу частину, встановлена вздовж поздовжньої осі чотирибойкового кувального пристрою з можливістю переміщення вздовж і поперек цієї осі в процесі кування, при цьому робоча частина оправки має конусність 0,018-0,060, а ширина b1 бойка не виступає за межі робочої частини оправки і становить не більше 0,9 ширини b2 поверхні робочої частини оправки.

9. Кувальний комплекс за п. 8, який відрізняється тим, що оправка встановлена з можливістю повороту її робочої частини навколо своєї поздовжньої осі.

10. Кувальний комплекс за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що державка оправки проходить через осьову порожнину в маніпуляторі.

11. Кувальний комплекс за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що державка оправки встановлена на одному з двох маніпуляторів, який є опорним механізмом оправки.

12. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-11, який відрізняється тим, що він оснащений системою охолодження робочої частини оправки, що включає вентиль подачі води, колектор підведення й зливу води, трубопроводи й гнучкі шланги, а оправка має осьову порожнину.

13. Кувальний комплекс за п. 12, який відрізняється тим, що система охолодження додатково оснащена насосом.

14. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-13, який відрізняється тим, що він оснащений системою подачі змащення на поверхню робочої частини оправки, що містить насос, трубопроводи, сполучні елементи і виконані в робочій частині оправки канали.

15. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-14, який відрізняється тим, що оправка оснащена устаткуванням для збудження ультразвукових коливань у робочій частині оправки, спрямованих уздовж поздовжньої осі оправки.

16. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-15, який відрізняється тим, що на поверхню робочої частини оправки нанесене покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 %.

Текст

1. Спосіб виготовлення порожнистих поковок, що включає нагрівання порожнистої заготовки до температури деформації, установку в її порожнину оправки і наступне кування в чотирибойковому кувальному пристрої за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками шляхом обтиснення із зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки при кожному одиничному обтисненні, у процесі якого верхній бойок переміщається вниз, до нерухливого нижнього бойка, а два бічних бойки переміщаються вниз і назустріч один одному, з подачами і кантуваннями на гідравлічному кувальному пресі, який відрізняється тим, що оправку в порожнину заготовки встановлюють, витримуючи співвідношення: d1/d2 = 1,03-2,0, де: d1 - діаметр отвору заготовки, d2 - діаметр оправки, кування виконують бойками, кожний з яких має щонайменше одну західну ділянку і калібрувальну ділянку, у два етапи, на першому з яких обтискають заготовку до контакту ділянок її внутрішньої поверхні з поверхнею оправки, а на другому етапі пластичну деформацію ділянок заготовки на оправці, кування на другому етапі здійснюють зі ступенем деформації 1,2-30,0 % при кожному одинич 2 (19) 1 3 96403 4 10. Кувальний комплекс за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що державка оправки проходить через осьову порожнину в маніпуляторі. 11. Кувальний комплекс за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що державка оправки встановлена на одному з двох маніпуляторів, який є опорним механізмом оправки. 12. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-11, який відрізняється тим, що він оснащений системою охолодження робочої частини оправки, що включає вентиль подачі води, колектор підведення й зливу води, трубопроводи й гнучкі шланги, а оправка має осьову порожнину. 13. Кувальний комплекс за п. 12, який відрізняється тим, що система охолодження додатково оснащена насосом. 14. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-13, який відрізняється тим, що він оснащений системою подачі змащення на поверхню робочої частини оправки, що містить насос, трубопроводи, сполучні елементи і виконані в робочій частині оправки канали. 15. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-14, який відрізняється тим, що оправка оснащена устаткуванням для збудження ультразвукових коливань у робочій частині оправки, спрямованих уздовж поздовжньої осі оправки. 16. Кувальний комплекс за будь-яким з пп. 8-15, який відрізняється тим, що на поверхню робочої частини оправки нанесене покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 %. Винахід стосується обробки металів тиском, а саме способів виготовлення порожнистих поковок і кувальних комплексів для їх здійснення. Винахід може бути використаний у ковальських і ковальсько-пресових цехах на машинобудівних і металургійних заводах при виготовленні порожнистих поковок труб, валів, осей, циліндрів та інших порожнистих виробів (гладких і східчастих) круглого поперечного перерізу із різних сталей, сплавів і кольорових металів. Відомий спосіб виготовлення порожнистих поковок, що включає нагрівання порожнистої заготовки до температури деформації, установку в її порожнину оправки й наступне кування заготовки з подачами й кантуваннями за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками на радіальнообтискній машині (РОМ) (Ростовщиков В.А. Технология и оборудование для формообразования полых длинномерных поковок горячим радиальным обжатием // Кузнечно-штамповочное производство. - 1987. -№6.-С. 10-13). Цей спосіб відрізняється високою продуктивністю й дозволяє одержувати порожнисті поковки високої точності з мінімальними припусками на механічну обробку. Однак, недоліком даного способу є те, що для його здійснення потрібні спеціальні радіальнообтисні машини (РОМ), які відносяться до унікального і дорогого устаткування. Крім того, на РОМ неможливо виготовити порожнисті поковки великої маси й великих діаметрів, що обмежує використання цього процесу. Найбільш близьким аналогом способу, що заявляється, вибраним як прототип, є спосіб виготовлення порожнистих поковок, що включає нагрівання порожнистої заготовки до температури деформації, установку в її порожнину оправки й наступне кування в чотирибойковому кувальному пристрої за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками шляхом обтиснення із зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки при кожному одиничному обтисненні з подачами й кантуваннями на гідравлічному кувальному пресі. У процесі обтиснення верхній бойок переміщається вниз, до нерухливого нижнього бойка, а два бічних бойка переміщаються вниз і назустріч один одному (Заявка РФ № 2009136728/02(051954) від 05.10.2009, рішення про видачу патенту від 11.01.2011). Цей спосіб виготовлення порожнистих поковок дозволяє одержати порожнисті поковки великої маси й розмірів, а для його використання не потрібне унікальне і дороге устаткування, наприклад, РОМ. Недоліком відомого способу є те, що він не забезпечує високу продуктивність процесу, а крім того при його здійсненні можливі закуви оправки, що призведе до невиправного браку і зупинки на значний час усього процесу. Відомий кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок, що містить чотирибойкову радіально-обтискну машину (РОМ) з двома маніпуляторами й оправку (Ростовщиков В.А. Технология и оборудование для формообразования полых длинномерных поковок горячим радиальным обжатием // Кузнечно-штамповочное производство. - 1987. - № 6. - С. 10-13). Цей кувальний комплекс відрізняється високою продуктивністю і дозволяє одержувати порожнисті поковки високої точності з мінімальними припусками на механічну обробку. Недоліком даного комплексу є те, що він відноситься до унікального і дорогого устаткування. Крім того, на цьому комплексі неможливо виготовити порожнисті поковки великої маси й великих розмірів. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок, що містить гідравлічний кувальний прес з одним або двома маніпуляторами, чотирибойковий кувальний пристрій і оправку (Заявка РФ № 2009136728/02(051954) від 05.10.2009, рішення про видачу патенту від 11.01.2011). Цей кувальний комплекс дозволяє одержувати поковки великої маси і розмірів і, у порівнянні з кувальним комплексом на базі РОМ, відносно дешевий. Однак, недоліками відомого кувального комплексу є його невисока продуктивність і недостатньо високі надійність і довговічність роботи, зумовлені утрудненнями при установці й знятті оправки 5 із заготовки, нерухомістю оправки при куванні, недостатнім проробленням форми бойків. В основу першого з групи винаходу поставлена задача вдосконалення способу виготовлення порожнистих поковок, у якому шляхом зміни технологічних режимів забезпечується одержання поковок без дефектів на внутрішній і зовнішній поверхнях, а також поліпшення умов взаємодії оправки із заготовкою перед і в процесі кування, що призводить до підвищення продуктивності процесу, якості одержуваних поковок, усунення закувів оправки. В основу другого з групи винаходу поставлена задача вдосконалення кувального комплексу для виготовлення порожнистих поковок, у якому шляхом конструктивних змін забезпечуються погоджені дії бойків і оправки, оптимальні умови для деформації заготовки, що призводить до підвищення продуктивності, надійності й довговічності роботи устаткування. Перша поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення порожнистих поковок, що включає нагрівання порожнистої заготовки до температури деформації, установку в її порожнину оправки і наступне кування в чотирибойковому кувальному пристрої за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками шляхом обтиснення із зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки при кожному одиничному обтисненні, у процесі якого верхній бойок переміщається вниз, до нерухливого нижнього бойка, а два бічних бойка переміщаються вниз і назустріч один одному, з подачами і кантуваннями на гідравлічному кувальному пресі, новим є те, що оправку в порожнину заготовки встановлюють, витримуючи співвідношення: d1/d2 = 1,03 - 2,0, де: d1 - діаметр отвору заготовки, d2 - діаметр оправки, кування виконують бойками, кожний з яких має щонайменше одну західну ділянку і калібрувальну ділянку, у два етапи, на першому з яких обтискають заготовку до контакту ділянок її внутрішньої поверхні з поверхнею оправки, а на другому етапі пластичну деформацію ділянок заготовки на оправці, а кування на другому етапі здійснюють зі ступенем деформації 1,2 - 30,0 % при кожному одиничному обтисненні, у процесі якого оправку переміщають вниз так, що її поздовжня вісь зміщається на величину зміщення поздовжньої осі заготовки. Задача винаходу вирішується також тим, що після кожної подачі s заготовку кантують на кут , витримуючи співвідношення: s  b1/360, де: b1 - ширина бойка. Задача винаходу досягається також тим, що після кожної подачі заготовку кантують на кут  кілька разів (n), витримуючи співвідношення: n /360. Задача винаходу вирішуається також тим, що перший і другий етапи кування здійснюють одночасно, при кожному одиничному обтисненні. 96403 6 Задача винаходу вирішується також тим, що в процесі кування оправку охолоджують переважно водою. Задача винаходу вирішується також тим, що в процесі кування на поверхню оправки наносять змащення. Задача винаходу вирішується також тим, що в процесі кування в оправці збуджують ультразвукові коливання, спрямовані вздовж поздовжньої осі оправки. Між сукупністю суттєвих ознак способу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Встановлення оправки в порожнину заготовки при відношенні діаметра отвору заготовки до діаметра оправки 1,03 - 2,0 забезпечує можливість безперешкодного входження оправки в порожнину заготовки й підвищення якості внутрішньої поверхні поковки, у результаті чого підвищуються продуктивність процесу і якість поковок. При відношенні 2,0 не досягається висока продуктивність процесу кування. Крім того, при такому відношенні можливе утворення гофрів на внутрішній поверхні поковок з наступним їх закуванням, що може призвести до браку. Виконання кування бойками, кожний з яких має щонайменше одну західну ділянку і калібрувальну ділянку, забезпечує більш рівномірне, без різких переходів, звуження заготовки в напрямку її поздовжньої осі при обтисненнях заготовки, що призводить до інтенсивнішого плину металу в цьому напрямку й забезпечує відсутність дефектів насамперед на зовнішній поверхні поковок і підвищення продуктивності процесу. Виконання кування у два етапи забезпечує рівномірне зменшення внутрішньої порожнини заготовки, що поліпшує якість обробки й дозволяє одержати внутрішню поверхню поковки без поверхневих дефектів у вигляді розривів металу. Це особливо актуально при куванні малопластичних важкодеформованих металів і сплавів, наприклад, при куванні жароміцних і жаростійких сталей і сплавів. Здійснення кування на другому етапі зі ступенем деформації 1,2 - 30,0 % забезпечує найоптимальніші умови деформації, які дозволяють досягти підвищення продуктивності процесу і якості поковок. При куванні зі ступенем деформації 30,0 % можливе утворення дефектів як на зовнішній, так і на внутрішній поверхні, крім того істотно збільшуються зусилля, необхідні для переміщення оправки всередині заготовки. Переміщення при кожному одиничному обтисненні оправки вниз так, що її поздовжня вісь зміщається на величину зміщення поздовжньої осі 7 заготовки, забезпечує таку ж взаємодію оправки й заготовки, якби вісь заготовки залишалася нерухливої, що призводить до поліпшення умов деформації заготовки, відсутності дефектів поковки й закувів оправки. Крім того, витримування співвідношення sb1/360 сприяє досягненню найбільш високої якості поверхні (внутрішньої і зовнішньої) поковки при куванні по гвинтовим траєкторіям, тому що повністю перекривається за один оборот заготовки вся її поверхня. Такий самий ефект, але при куванні кільцями, досягається завдяки витримці співвідношення n/360. Здійснення одночасно першого й другого етапів кування, при кожному одиничному обтисненні призводить до досягнення максимальної продуктивності процесу. Охолодження, переважно водою, оправки в процесі кування підвищує стійкість оправки і, відповідно, термін її служби. Нанесення змащення в процесі кування на поверхню оправки істотно зменшує тертя між оправкою і заготовкою, що призводить до зменшення зусиль при просуванні заготовки на оправці й зниження зношування оправки. Збудження в процесі кування ультразвукових коливань в оправці, спрямованих уздовж поздовжньої осі оправки, зменшує тертя між оправкою і заготовкою, що також призводить до зменшення зусиль при просуванні заготовки на оправці й зниження зношування оправки. Друга поставлена задача вирішується тим, що в кувальному комплексі для виготовлення порожнистих поковок, що містить гідравлічний кувальний прес з одним або двома маніпуляторами, чотирибойковий кувальний пристрій і оправку, новим є те, що кожний бойок має калібрувальну ділянку і примикаючу до неї щонайменше одну західну ділянку, розташовану під кутом 130 - 180° до калібрувальної ділянки, оправка, що містить опорний механізм, державку і робочу частину, встановлена вздовж поздовжньої осі чотирибойкового кувального пристрою з можливістю переміщення вздовж і поперек цієї осі в процесі кування, при цьому робоча частина оправки має конусність 0,018 - 0,060, а ширина b1 бойка не виступає за межі робочої частини оправки і становить не більше 0,9 ширини b2 поверхні робочої частини оправки. Задача винаходу вирішується також тим, що оправка встановлена з можливістю повороту її робочої частини навколо своєї поздовжньої осі. Задача винаходу вирішується також тим, що державка оправки проходить через осьову порожнину в маніпуляторі. Задача винаходу вирішується також тим, що державка оправки встановлена на одному з двох маніпуляторів, який є опорним механізмом оправки. Задача винаходу вирішується також тим, що кувальний комплекс оснащений системою охолодження робочої частини оправки, що включає вентиль подачі води, колектор підведення й зливу води, трубопроводи й гнучкі шланги, а оправка має осьову порожнину. 96403 8 Задача винаходу вирішується також тим, що система охолодження додатково оснащена насосом. Задача винаходу вирішується також тим, що кувальний комплекс оснащений системою подачі змащення на поверхню робочої частини оправки, що містить насос, трубопроводи, сполучні елементи і виконані в робочій частині оправки канали. Задача винаходу вирішується також тим, що оправка оснащена устаткуванням для збудження ультразвукових коливань у робочій частині оправки, спрямованих уздовж поздовжньої осі оправки. Задача винаходу вирішується також тим, що на поверхню робочої частини оправки нанесене покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 %. Між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Використання бойків, що мають калібрувальну ділянку і примикаючу до неї щонайменше одну західну ділянку, розташовану під кутом 130 - 180° до калібрувальної ділянки, забезпечує найінтенсивніший плин металу в напрямку поздовжньої осі заготовки при обтисненнях заготовки, що підвищує продуктивність процесу при куванні порожнистих заготовок з різною товщиною стінки. При куванні заготовок з відношенням товщини стінки d до зовнішнього діаметра d3 більше 0,25, використовують кут 170 - 180°, тобто практично з плоскою (кут 180°) поверхнею. При куванні заготовок з тоншою стінкою (відношення d/d3  0,25) використовують кути менше 170° залежно від розмірів заготовки й матеріалу заготовки. Встановлення оправки, що містить опорний механізм, державку й робочу частину, вздовж поздовжньої осі чотирибойкового кувального пристрою з можливістю переміщення вздовж і поперек цієї осі в процесі кування, сприяє досягненню погоджених дій бойків і оправки при куванні. Поперше, вісь оправки переміщається вниз при переміщенні вниз обтиснутої бойками заготовки при кожному одиничному обтисненні, а по-друге, оправка переміщається вздовж поздовжньої осі пристрою при подачах заготовки. У результаті цього досягається підвищення продуктивності, надійності й довговічності роботи устаткування. Виконання робочої частини оправки з конусністю 0,018 - 0,060 забезпечує найоптимальніші умови для зняття оправки в процесі кування, і, як наслідок, підвищення терміну її служби. При куті менше 0,018 можливий закув оправки, а при куті більше 0,060 збільшується істотно припуск і зменшується коефіцієнт використання металу й вихід годного. Виконання умови, що ширина b1 бойка не повинна виступати за межі робочої частини оправки і становити не більше 0,9 ширини b2 поверхні робочої частини оправки, убезпечує оправку від можливих закувів, що також сприяє досягненню технічного результату. Крім того, встановлення оправки з можливістю повороту її робочої частини навколо своєї поздовжньої осі забезпечує можливість повороту оправки 9 разом з кантуваннями заготовки, що також сприяє підвищенню продуктивності пристрою. Виконання державки оправки такою, що проходить через осьову порожнину в маніпуляторі, підвищує надійність роботи кувального комплексу. Виконання державки оправки, закріпленою на одному з двох маніпуляторів, дозволяє використовувати існуючі кувальні комплекси на базі гідравлічних кувальних пресів, не прибігаючи до їх істотної модернізації, що істотно знижує витрати на кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок. Оснащення кувального комплексу системою охолодження робочої частини оправки підвищує стійкість оправки і, відповідно, термін її служби. Оснащення кувального комплексу системою подачі змащення на поверхню робочої частини оправки, а також оснащення оправки устаткуванням для збудження ультразвукових коливань у робочій частині оправки, спрямованих уздовж поздовжньої осі оправки, дозволяє зменшити зусилля при просуванні заготовки на оправці і знизити зношування оправки, а це у свою чергу призводить до підвищення надійності роботи устаткування. Нанесення на поверхню робочої частини оправки покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 % забезпечує високу стійкість оправки і низький коефіцієнт тертя між поверхнею робочої частини оправки і заготовкою. Це дозволяє зменшити зусилля при просуванні заготовки на оправці і підвищити стійкість оправки. При вмісті нікелю менше 70 % коефіцієнт тертя збільшується. Спосіб виготовлення порожнистих поковок і кувальний комплекс для його здійснення пояснюються кресленнями, де на фіг. 1 зображена схема першого етапу кування, на фіг. 2 - схема другого етапу кування; на фіг. 3 - кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок з двома маніпуляторами й оправкою, встановленою за одним з маніпуляторів; на фіг. 4 - вид А на фіг. 3, на якому зображений чотирибойковий кувальний пристрій; на фіг. 5 - кувальний комплекс, у якому оправка затиснута в губках одного з маніпуляторів; на фіг. 6 - кувальний комплекс з системою охолодження оправки, системою змащення поверхні оправки і пристроєм для ультразвукових коливань; на фіг. 7 - переріз В-В на фіг. 6; на фіг. 8 - схема обтиснення заготовки на оправці; на фіг. 9 - схема зміщення осі заготовки при обтисненні бойками. На кресленнях позначено: 1 - кувальний прес; 2, 3 - маніпулятори; 4 - чотирибойковий кувальний пристрій; 5 - нижній бойок чотирибойкового кувального пристрою; 6 - опорний механізм оправки; 7 - державка оправки; 8 - робоча частина оправки; 8а - положення оправки до обтиснення заготовки; 8b - положення оправки після обтиснення заготовки; 9 - порожниста заготовка; 10 - 12 - бойки; 13 пристрій для збудження ультразвукових коливань; 14 - колектор для підведення й зливу води; 15 колектор для підведення змащення; 16 - трубка для подачі води; 17 - трубки для подачі змащення; 18 - шпонка; 19- канали для змащення; 20 - ущільнення; 21 - кришка; 22 - ущільнення; 23 - кришка; 24 - західна ділянка; 25 - калібрувальна ділянка; 26 96403 10 - трубопровід для підведення води; 27 - трубопровід для зливу води; 28 - підведення змащення від насоса; р - кут між західною і калібрувальною ділянками; b1 - ширина бойка; b2 - ширина робочої частини оправки; d1 - діаметр отвору заготовки; d2 - діаметр оправки; d3 - зовнішній діаметр заготовки; d4 - діаметр заготовки після першого етапу обтиснення; d5 - діаметр поковки; 5 - величина зміщення осі заготовки; О-О - вертикальна площина симетрії чотирибойкового кувального пристрою. Спосіб виготовлення порожнистих поковок, що заявляється, здійснюють у такий спосіб. Порожнисту заготовку 9 (литу або попередньо деформовану, з порожниною, отриманою методом пластичної деформації або свердлінням) нагрівають до температури пластичної деформації і подають на кувальний прес 1, оснащений чотирибойковим кувальним пристроєм 4 і оправкою 8 (фіг. 3 - 5). Найдоцільніше використовувати для цього описаний нижче кувальний комплекс, який, однак, не є єдино можливим. Оправку 8 встановлюють у порожнину заготовки 9 із зазором (фіг. 1), витримуючи співвідношення: d1/d2 = 1,03 - 2,0, де: d1 - діаметр отвору заготовки, d2 - діаметр оправки. Оправка, розташована в порожнині заготовки, не деформується в процесі кування. Вона служить ковадлом для витяжки заготовки в поздовжньому напрямку й для калібрування внутрішнього отвору поковки. При куванні на оправці забезпечується формування порожнини того діаметра, який має оправка. Крім того, за допомогою оправки, що має гладку поверхню, здійснюється калібрування внутрішньої поверхні поковки. Заготовку 9 кують у чотирибойковому кувальному пристрої 4 за один або кілька проходів одночасно чотирма бойками 5, 10 - 12 шляхом обтиснення із зсувними деформаціями в поперечній площині заготовки 9 при кожному одиничному обтисненні. У процесі обтиснення верхній бойок 11 чотирибойкового кувального пристрою 4 переміщають униз, до нерухливого нижнього бойка 5. Два бічних бойка 10, 12 пристрою 4 переміщають униз і назустріч один одному в радіальному й тангенціальному напрямках. Усі три рухливих бойка 10-12 пристрою 4 одночасно обтискають заготовку 9, зміщаючись до нижнього нерухливого бойка 5 (фіг. 4). При цьому оправку 8 також зміщають униз у напрямку до нижнього бойка 5 на величину зміщення 8 поздовжньої осі заготовки 9 (фіг. 9). Заготовку обтискають бойками 5, 10 - 12, кожний з яких має щонайменше одну західну ділянку 24 і калібрувальну ділянку 25 (фіг. 8). Кування виконують у два етапи, на першому з яких обтискають заготовку 9 до контакту ділянок її внутрішньої поверхні з поверхнею оправки 8 (фіг. 1), а на другому етапі - пластичну деформацію ділянок заготовки 9 на оправці 8 (фіг. 2). Кування на другому етапі здійснюють зі ступенем деформації 1,2 - 30,0 % при кожному одиничному обтисненні. 11 Після кожної подачі s заготовку 9 при куванні по гвинтових траєкторіях можуть кантувати на кут , витримуючи співвідношення: sb1/360 де: b1 - ширина бойка. Після кожної подачі заготовку 9 при куванні кільцями можуть кантувати на кут  кілька разів (n), витримуючи співвідношення: n/360. Для підвищення продуктивності перший і другий етапи кування можуть здійснювати одночасно, при кожному одиничному обтисненні. У процесі кування оправку 8 можуть охолоджувати водою. У процесі кування на поверхню оправки 8 можуть наносити змащення. У процесі кування в оправці 8 можуть збуджувати ультразвукові коливання, спрямовані паралельно поздовжній осі оправки 8 і силам тертя, які виникають на поверхні контакту заготовки з оправкою, що зменшує сили тертя. При наступному видаленні оправки з порожнини заготовки в заготовці й оправці також можуть збуджувати ультразвукові коливання, спрямовані паралельно силам тертя і поверхні контакту заготовки з оправкою, що також знижує тертя між заготовкою й оправкою і, як наслідок, зусилля зняття заготовки з оправки. Кування з такими режимами дозволяє поліпшити умови взаємодії оправки із заготовкою перед і в процесі кування, одержувати поковки без дефектів на внутрішній і зовнішній поверхнях, що призводить до підвищення продуктивності процесу, якості одержуваних поковок, усунення закувів оправки. Приклад 1. Литу циліндричну порожисту заготовку з порожниною, отриманою методом пластичної деформації, із зовнішнім діаметром 500 мм, внутрішнім діаметром 180 мм (d/d3 = 0,32), довжиною 1700 мм зі сталі 40ХН нагрівають у камерній печі до температури 1190°С і подають на кувальний прес силою 20МН, оснащений двома маніпуляторами. Перед куванням на кувальний прес встановлюють чотирибойковий кувальний пристрій, кожний бойок якого має одну калібрувальну ділянку і одну західну ділянку, розташовану під кутом 170° до калібрувальної. Одним з маніпуляторів захоплюють і втримують оправку, у якої робоча частина має діаметр 160 мм. Конусність робочої частини оправки становить 0,040. За допомогою другого маніпулятора захоплюють нагріту заготовку і подають її в робочий простір чотирибойкового кувального пристрою, який попередньо, за допомогою рухливої траверси преса, розкривають на необхідний розмір. Маніпулятор, що втримує оправку, подає її в порожнину заготовки під бойки кувального пристрою із зазором, витримуючи співвідношення d1/d2 =1,125. Заготовку кують за п'ять проходів одночасно чотирма бойками. У процесі обтиснення вісь заготовки зміщається до нижнього нерухливого бойка на величину зміщення  = 100 мм. При цьому оправку також зміщають униз на ту саму величину. Заготовку обтискають бойками, кожний з яких має західну ділянку й калібрувальну ділянку. 96403 12 Кування виконують у два етапи, на першому з яких обжимають заготовку до контакту ділянок її внутрішньої поверхні з поверхнею оправки, а на другому етапі - пластичну деформацію ділянок заготовки на оправці із ступенем деформації 5 % при кожному одиничному обтисненні. Після кожної подачі s = 170 мм заготовку кантують на кут  = 15°. У процесі кування оправку охолоджують водою, а на поверхню оправки наносять змащення. У процесі кування в оправці збуджують ультразвукові коливання, спрямовані паралельно поздовжній осі оправки, а при наступному видаленні оправки з порожнини заготовки в заготовці й оправці також збуджують ультразвукові коливання, спрямовані паралельно силам тертя. У результаті кування з такими режимами одержують поковки без дефектів на внутрішній і зовнішній поверхнях, при підвищенні продуктивності процесу в 1,7 рази і відсутності закувів оправки. Кувальний комплекс для виготовлення порожнистих поковок (фіг. 3-5) містить гідравлічний кувальний прес 1 з одним або двома маніпуляторами 2, 3, чотирибойковий кувальний пристрій 4 і оправку 8. Кожний бойок 5, 10 - 12 має калібрувальну ділянку 25 і примикаючу до неї щонайменше одну західну ділянку 24, розташовану під кутом 130 - 180° до калібрувальної ділянки 25 (фіг. 8). Оправка, що містить опорний механізм 6, державку 7 і робочу частину 8, встановлена вздовж поздовжньої осі чотирибойкового кувального пристрою 4 з можливістю переміщення вздовж і поперек цієї осі в процесі кування. Робоча частина 8 оправки має конусність 0,018 - 0,060. Ширина b1 кожного бойка не виступає за межі робочої частини 8 оправки і становить не більше 0,9 ширини b 2 поверхні робочої частини 8 оправки. Оправка може бути встановлена з можливістю повороту її робочої частини 8 навколо своєї поздовжньої осі. Державка 7 оправки може проходити через осьову порожнину в маніпуляторі 2 або 3 і бути закріпленою на опорному механізмі 6 (фіг. 3). В іншому варіанті державка 7 оправки може бути закріплена на одному з двох маніпуляторів 2, 3, який є в цьому випадку опорним механізмом 6 оправки (фіг. 5). Кувальний комплекс може бути оснащений системою охолодження робочої частини 8 оправки, що включає вентиль подачі води, колектор 14 підведення й зливу води, трубопроводи 26, 27 і гнучкі шланги, а оправка може мати осьову порожнину, у яку встановлена трубка 16 для подачі води, меншого діаметра, ніж порожнина, з радіальними отворами, з яких вода надходить у порожнину робочої частини 8 оправки, охолоджуючи її. При цьому сумарна площа радіальних отворів порівнянна з площею поперечного перерізу трубки 16, що забезпечує рівномірне й спокійне протікання води в порожнині оправки (фіг. 6, 7). Система охолодження може бути додатково оснащена насосом (на кресленнях не показаний). Кувальний комплекс може бути оснащений системою подачі змащення на поверхню робочої частини 8 оправки, що містить насос (на креслен 13 нях не показаний), трубопровід 28 подачі змащення від насоса до колектора 15, сполучні елементи у вигляді трубки 17 подачі змащення і радіальних каналів 19, виконаних у робочій частині 8 оправки. Оправка може бути оснащена устаткуванням 13 для збудження ультразвукових коливань у робочій частині 8 оправки, спрямованих паралельно поздовжній осі оправки. На поверхню робочої частини 8 оправки може бути нанесене покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 %. Кувальний комплекс працює такий чином. При підйомі рухливої траверси пристрою 4 з верхньою плитою вгору тримач верхнього бойка з бойком 11 переміщається також угору й, одночасно, за допомогою напрямних, розводить у сторони тримачі бічних бойків, відкриваючи робочий простір пристрою 4. Потім, нагріту до температури деформації заготовку 9 за допомогою маніпулятора 2 або З подають у робочу зону пристрою 4, розташовуючи поздовжню вісь заготовки вздовж поздовжньої осі пристрою. У порожнину заготовки 9 уздовж її поздовжньої осі встановлюють із зазором утримувану маніпулятором 2 або 3 конусну оправку 8. Після цього вмикають робочий хід преса, при якому його рухлива траверса переміщає тримач верхнього бойка разом з бойком 11 у напрямку до заготовки 9 і разом з бойком 5 обтискає її у вертикальній площині О-О (фіг. 8). Одночасно, за допомогою похилих поверхонь тримач верхнього бойка переміщає в напрямку до заготовки 9 тримачі бічних бойків 10, 12, які обтискають її в радіальному і тангенціальному напрямках. При обтисненні поверхня заготовки стикається із західними ділянками 24 і калібрувальними ділянками 25 бойків, розташованими під кутом 130 - 180° один до одного. При стиканні із західною ділянкою 24 поверхня заготовки плавно звужується, що сприяє інтенсивнішому плину металу, а при стиканні з калібрувальною ділянкою 25 формується якісна поверхня необхідного діаметра при кожному обтисненні. Обтиснення здійснюють бойками, ширина яких менша за ширину робочої частини 8 оправки і не виступає за її межі, у протилежному випадку можливі закуви оправки. При обтисненні поздовжня вісь заготовки 9 зміщається вниз, поперек поздовжній осі пристрою 4, на величину , до нерухливого бойка 5, а разом з нею на ту саму величину зміщається і вісь оправки 8 (фіг. 9), що забезпечується зміщенням державки 7 оправки губками маніпулятора 2 або 3, або опорним механізмом 6. Після закінчення обтиснення заготовки 9 траверсу преса переміщають угору, розкриваючи пристрій, і цикл обтиснення повторюють після подачі й кантування заготовки. При подачі заготовки оправку також переміщають уздовж поздовжньої осі, а можуть переміщати й навколо цієї осі при кантуванні заготовки. Можливість переміщення оправки разом із заготовкою сприяє злагодженій роботі всього пристрою без перекосів і заїдань окремих деталей, що підвищує продуктивність і надійність пристрою. Для підвищення стійкості оправки її робочу частину 8 можуть охолоджувати, пропускаючи під 96403 14 тиском холодну воду за допомогою насоса по трубопроводу 26, колектору 14, трубці 16 з радіальними отворами, з яких вода надходить у порожнину оправки, охолоджуючи її. Для зменшення тертя між оправкою і заготовкою й підвищення стійкості оправки на поверхню робочої частини 8 оправки можуть наносити змащення, подаючи його за допомогою насоса по трубопроводу 28, колектору 15, трубках 17 і радіальних каналах 19. З цією ж метою можуть збуджувати ультразвукові коливання в робочій частині 8 оправки, спрямовані паралельно поздовжній осі оправки за допомогою пристрою 13. З цією ж метою на поверхню робочої частини 8 оправки можуть наносити покриття з жароміцного сплаву з вмістом нікелю не менше 70 %. Таким чином, уведені конструктивні зміни забезпечують у пристрої, що заявляється, погоджені дії бойків і оправки, оптимальні умови для деформації заготовки, що приводить до підвищення продуктивності, надійності і довговічності роботи устаткування. Приклад 2. На кувальний прес силою 20МН, оснащений двома маніпуляторами, встановлений чотирибойковий кувальний пристрій з оправкою, державка якої закріплена на одному з маніпуляторів. Оправка встановлена вздовж поздовжньої осі чотирибойкового кувального пристрою з можливістю переміщення вздовж, поперек і навколо цієї осі в процесі кування. Робоча частина оправки має конусність 0,040. Кожний бойок чотирибойкового кувального пристрою має одну калібрувальну ділянку і одну західну ділянку, розташовану під кутом 170° до калібрувальної. Ширина b1 кожного бойка не виступає за межі робочої частини оправки і становить 0,85 ширини b2 поверхні робочої частини оправки. Робоча частина оправки виконана охолоджуваною, завдяки установці в її осьову порожнину трубки для подачі води з радіальними отворами, з яких вода надходить у порожнину робочої частини оправки, охолоджуючи її. На поверхню робочої частини оправки по радіальних каналах подають змащення. Комплекс оснащений магнітострикційним перетворювачем, що живиться від ультразвукового генератора для збудження ультразвукових коливань у робочій частині оправки, спрямованих паралельно поздовжній осі оправки. На поверхню робочої частини оправки нанесене покриття зі сплаву Інконель Х-750 з вмістом нікелю 73 %. Нагріту порожню заготовку за допомогою другого маніпулятора подають у робочий простір чотирибойкового кувального пристрою. Маніпулятор, що втримує оправку, подає її в порожнину заготовки під бойки кувального пристрою із зазором. При куванні порожнистої заготовки на кувальному комплексі, що заявляється, оправка переміщається разом з віссю заготовки у вертикальному напрямку, а також у поздовжньому й окружному напрямках при подачах і кантуваннях заготовки. При цьому збільшується в 3 рази термін служби оправки і в 1,7 разу продуктивність пристрою. 15 96403 16 17 96403 18 19 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 96403 Підписне 20 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and forging complex for manufacturing hollow forgings

Автори англійською

Lazorkin Viktor Andriiovych

Назва патенту російською

Способ изготовления полых поковок и ковочный комплексов для его осуществления

Автори російською

Лазоркин Виктор Андреевич

МПК / Мітки

МПК: B21K 21/00, B21J 1/04

Мітки: порожнистих, поковок, спосіб, кувальний, виготовлення, здійснення, комплекс

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/10-96403-sposib-vigotovlennya-porozhnistikh-pokovok-i-kuvalnijj-kompleks-dlya-jjogo-zdijjsnennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення порожнистих поковок і кувальний комплекс для його здійснення</a>

Подібні патенти