RU2063838C1

RU2063838C1 - Method or wheel type pieces production

Info

Publication number: RU2063838C1
Application number: RU94039811A
Authority: RU
Original assignee: Басюк Семар Тимофеевич; Бондарев Борис Иванович; Борисенко Владимир Ефимович; Гринберг Ирина Владимировна
Priority date: 1994-10-24
Filing date: 1994-10-24
Publication date: 1996-07-20
Also published as: RU94039811A

Abstract

FIELD: production of wheel type metal pieces. SUBSTANCE: method of wheel type pieces production provides for preparation of initial blank, production by reverse pressing-out of intermediate semi-finished product in the form of bowl, creation of ring type bulge and branch, shaping bead and disk part, formation of texture, wheel rim part and second bead formation, finishing thermal treatment and mechanical working. Bowl is pressed-out in the form of truncated cone with angle of wall taper equal at least to 30', making at finishing stage of bowl pressing-out conical flange along wall butt and forming preliminary contour of bottom part. Then applying effort to flange and wall of bowl and shifting whole volume of blank, final shaping of disk part contour is exercised, making ring type bulge by direct pressing-out and forming flange into bead. Final shaping of rim part with bead is exercised by spreading ring type bulge along diameter. Method allows to produce piece using only three operations and simple tools without any split dies. In the case stocks left for mechanical working are decreased at maximum degree, that allows to align deformation texture with wheel rim contour in most heavily loaded places that increases fatigue characteristics of wheel. EFFECT: method allows to decrease number of operations, size of stocks for mechanical working, to align deformation texture with wheel rim contour and so to increase fatigue characteristics of wheel. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в кузнечных цехах металлургических и машиностроительных заводов при изготовлении колес и им подобные изделий. The invention relates to the field of metal forming and can be used in forge shops of metallurgical and engineering plants in the manufacture of wheels and the like.

Известен способ изготовления изделий типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, изготовление промежуточного полуфабриката в виде чаши прямым выдавливанием стенки постоянной толщины с одновременным образованием с обратной стороны донной части над стенкой кольцевого выступа, формовку реборды и дисковой части, формирование обода дисковой части с ребордами, окончательные термическую и механическую обработки. Формовку реборды и дисковой части начинают деформированием наружной поверхности донной части, а заканчивают образованием по периметру из кольцевого выступа и металла, вытесняемого из донной части, фланца реборды, после чего формообразуют радиальным перемещением металла стенки профиль ободной части, доформовывая из стенки вторую реборду [1]
Недостатком этого способа является большое количество переходов что требует изготовления сложной оснастки, ограниченность сортамента, так как тонкая стенка не позволяет затем оформлять более массивную реборду, а увеличение толщины стенки до ширины реборды сокращает число операций, но увеличивает расход металла. Кроме того, при прямом выдавливании высокой стенки при последующем обратном перемещении образуются задиры на поверхности, что снижает качество изделий.A known method of manufacturing products such as wheels, including the preparation of the initial billet, the manufacture of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl by direct extrusion of a wall of constant thickness with the simultaneous formation of an annular protrusion on the back side of the wall, molding of the flange and disk part, formation of the rim of the disk part with flanges, final thermal and mechanical processing. The forming of the flanges and the disk part begins with the deformation of the outer surface of the bottom part, and ends with the formation of the flange of the flange along the perimeter of the annular protrusion and the metal displaced from the bottom part, after which the profile of the rim part is formed by radial movement of the wall metal, forming the second flange from the wall [1]
The disadvantage of this method is the large number of transitions that require the manufacture of complex equipment, limited assortment, since the thin wall does not then allow to form a more massive flange, and increasing the wall thickness to the width of the flange reduces the number of operations, but increases the consumption of metal. In addition, during direct extrusion of a high wall during subsequent reverse movement, scoring on the surface is formed, which reduces the quality of the products.

Известен способ изготовления колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши со стенкой, переменной величины, формовку на чаше реборды и дисковой части, формирование из стенки профиля ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработку. Формообразование промежуточного полуфабриката в виде чаши ведут обратным выдавливанием с получением стенки высотою, равной 0,97-1,01 расстояния от дисковой части до торца кольцевого ребра внутренней реборды готового колеса. После формообразования чаши производят прошивку центрального отверстия и путем смещения всего объема заготовки осуществляют формовку рельефа на дисковой части. Формирование реборд производят одновременно с формированием ободной части, перемещая обратным выдавливанием излишки металла с образованием кольцевого ребра внутренней реборды и с образованием центрального трубчатого отростка [2]
Недостатком этого способа является низкое качество получаемых изделий из-за несовпадения образуемой текстуры металла с формой изделия, что снижает усталостные характеристики и увеличивает расход металла из-за необходимости больших припусков по наружной поверхности заготовки.A known method of manufacturing wheels, including preparing the initial billet, shaping the intermediate semi-finished product in the form of a bowl with a wall, a variable size, forming the flanges and the disk part on the bowl, forming the rim part and the second flange from the wall profile, the final heat and mechanical processing. The forming of the intermediate semi-finished product in the form of a bowl is carried out by reverse extrusion to obtain a wall with a height equal to 0.97-1.01 of the distance from the disk part to the end face of the annular rib of the inner flange of the finished wheel. After shaping the bowls, the central hole is pierced and the relief is formed on the disk part by shifting the entire volume of the workpiece. The formation of the flanges is carried out simultaneously with the formation of the rim, moving the excess metal backward extrusion with the formation of an annular rib of the inner flange and with the formation of the central tubular process [2]
The disadvantage of this method is the low quality of the resulting products due to the mismatch of the formed metal texture with the shape of the product, which reduces fatigue characteristics and increases metal consumption due to the need for large allowances on the outer surface of the workpiece.

Предложен способ изготовления изделий, типа колес, включающий подготовку исходной заготовки, формообразование обратным выдавливанием промежуточного полуфабриката в виде чаши, образование кольцевого выступа и отростка, формовку на чаше реборды и дисковой части с образованием рельефа, формирование профиля ободной части и второй реборды, окончательные термическую и механическую обработки. Чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки, по меньшей мере, равным 30'. На заключительной стадии выдавливания чаши образуют по торцу стенки конусный фланец и формуют предварительный рельеф донной части, после чего, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ, формуя из фланца реборду, а окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру. A method for manufacturing products, such as wheels, is proposed, including preparing the initial billet, shaping by reverse extrusion of the intermediate semi-finished product in the form of a bowl, forming an annular protrusion and a process, molding on the bowl of the flange and disk part with the formation of a relief, forming the profile of the rim part and the second flange, the final thermal and machining. The bowl is extruded in the form of a truncated cone with a wall taper angle of at least 30 '. At the final stage of extrusion of the bowl, a conical flange is formed at the end of the wall and the preliminary relief of the bottom part is formed, after which, applying force to the flange and the wall of the bowl and shifting the entire volume of the workpiece, the final relief of the disk part is formed, forming an annular protrusion by direct extrusion, forming from the flange the flange, and the final formation of the profile of the rim part with the flange lead, distributing an annular protrusion in diameter.

Предложенный способ изготовления изделий типа колес отличается от прототипа тем, что чашу выдавливают в виде усеченного конуса с углом конусности стенки, по меньшей мере, равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания чаши по торцу стенки конусный фланец и формируя предварительный рельеф донной части, после чего, прикладывая усилие к фланцу и стенке чаши и смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ и формуя из фланца реборду, а окончательное формирование профиля ободной части с ребордой ведут, раздавая кольцевой выступ по диаметру. The proposed method of manufacturing wheel-type products differs from the prototype in that the bowl is extruded in the form of a truncated cone with a wall taper angle of at least 30 ', forming a conical flange at the final stage of extruding the bowl at the end of the wall and forming a preliminary relief of the bottom part, after which, applying force to the flange and the wall of the bowl and shifting the entire volume of the workpiece, carry out the final molding of the relief of the disk part, forming a direct extrusion of an annular protrusion and forming the flange from the flange, and finally The profile of the rim part with the flange is being formed, distributing an annular projection in diameter.

Техническим результатом предложенного способа является повышение качества изделий, снижение расхода металла, снижение стоимости оснастки и увеличение усталостных (эксплуатационных) характеристик колеса. The technical result of the proposed method is to improve the quality of products, reduce metal consumption, reduce the cost of equipment and increase the fatigue (operational) characteristics of the wheel.

Указанная совокупность операций позволяет достичь образования изделия всего за три операции с применением простого инструмента без каких-либо разъемных матриц. При этом припуски на механическую обработку можно максимально сократить, что дает возможность совместить текстуру деформации с контуром обода колеса в самых нагруженных местах, что повышает усталостные характеристики колеса. The specified set of operations allows you to achieve product formation in just three operations using a simple tool without any detachable dies. At the same time, machining allowances can be minimized as much as possible, which makes it possible to combine the deformation texture with the contour of the wheel rim in the most loaded places, which increases the fatigue characteristics of the wheel.

На фигурах показаны стадии изготовления изделий, где:
на фиг. 1 выдавливание обратным методом чаши с конусной стенкой и конусным фланцем;
на фиг. 2 выдавливание прямым методом кольцевого выступа и окончательное формирование рельефа дна;
на фиг. 3 окончательное формирование обода и реборды.The figures show the stages of manufacturing products, where:
in FIG. 1 reverse extrusion of a bowl with a conical wall and a conical flange;
in FIG. 2 direct extrusion of the annular protrusion and the final formation of the bottom topography;
in FIG. 3 final formation of the rim and flanges.

Способ изготовления деталей осуществляют следующим образом. A method of manufacturing parts is as follows.

Сначала любым из известных способов подготавливают исходную заготовку 1. First, using any of the known methods, an initial preform 1 is prepared.

Полученную исходную заготовку 1 устанавливают в полости матрицы 2 и опускают пуансон 3. Нагружая пуансон 3 усилием P, начинают деформировать заготовку, выдавливая металл в зазор между пуансоном 3 и матрицей 2 (фиг. 1а). Продолжая процесс, образуют обратным выдавливанием промежуточный полуфабрикат в виде чаши, представляющей собой усеченный конус с углом конусности стенки 4 по меньшей мере равным 30', образуя на заключительной стадии выдавливания по торцу стенки конусный фланец 5. При этом на дисковой части 6 формируют предварительный рельеф 7 (фиг. 1б). The obtained initial preform 1 is installed in the cavity of the matrix 2 and the punch 3 is lowered. By loading the punch 3 with the force P, the workpiece begins to deform, squeezing the metal into the gap between the punch 3 and the matrix 2 (Fig. 1a). Continuing the process, an intermediate semi-finished product is formed by reverse extrusion in the form of a bowl, which is a truncated cone with a taper angle of the wall 4 of at least 30 ', forming a conical flange 5. At the final stage of extrusion, a preliminary relief 7 is formed on the disk part 6 (Fig. 1b).

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат укладывают в матрицу 8 и, опуская пуансон 9, прикладывают усилие P к фланцу 5 и стенке 4 чаши (фиг. 2а). После чего, смещая весь объем заготовки, осуществляют окончательную формовку рельефа 10 дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ 11 и формуя из фланца 5 реборду 12 (фиг. 2)/. Thus obtained intermediate semi-finished product is placed in the matrix 8 and, lowering the punch 9, apply force P to the flange 5 and the wall 4 of the bowl (Fig. 2A). Then, shifting the entire volume of the workpiece, carry out the final molding of the relief 10 of the disk part, forming a direct extrusion of the annular protrusion 11 and forming from the flange 5 to the flange 12 (Fig. 2) /.

Готовый полуфабрикат удаляется толкателем 13. В дальнейшем полуфабрикат устанавливают на пуансоне 14 и, фасонный пуансон 15 (фиг. 3а) усилием P, раздают кольцевой выступ 11, производя окончательное формирование профиля ободной части со второй ребордой (фиг. 3б). Окончив процесс, толкателем 16 снимают изделие с пуансона. The finished semi-finished product is removed by the pusher 13. Subsequently, the semi-finished product is mounted on the punch 14 and, the shaped punch 15 (Fig. 3a) is pressed with force P, the annular protrusion 11 is distributed, producing the final profile formation of the rim part with the second flange (Fig. 3b). After finishing the process, the pusher 16 remove the product from the punch.

В дальнейшем производят необходимые термическую и механическую обработки. In the future, the necessary thermal and mechanical treatments are produced.

В зависимости от конкретных материалов процесс может осуществляться без нагрева или с нагревом как металла, так и инструмента. Depending on the specific materials, the process can be carried out without heating or with heating of both metal and tool.

Предложенная совокупность операций позволяет достичь образования изделия всего за три операции деформирования с применением простого инструмента без каких-либо разъемных матриц. При этом припуски на механическую обработку можно максимально сократить, что позволяет совместить текстуру деформации с контуром обода и повысить усталостные характеристики колеса. The proposed set of operations allows to achieve product formation in just three deformation operations using a simple tool without any detachable dies. In this case, machining allowances can be minimized as much as possible, which allows you to combine the deformation texture with the contour of the rim and increase the fatigue characteristics of the wheel.

Примеры осуществления
1. Изготовление колеса размером 8х17'' из сплава АВ для автомобиля БМВ МЗ.Examples of implementation
1. Production of an 8x17 '' wheel from AB alloy for the BMW MZ car.

Из алюминиевого сплава АВ полунепрерывным методом отливали слитки диаметром (после зачистки поверхности) 220 мм, которые разрезали на мерные заготовки весом 18 кг, и нагревали в электрической печи до температуры 470 + 10^oC. Нагретую заготовку 1 устанавливали в полости матрицы 2, расположенной на столе гидравлического пресса, и ходом траверсы опускали пуансон 3. Нагружая пуансон усилием P, начинали деформировать заготовку 1, выдавливая металл в зазор между пуансоном 3 и матрицей 2 (фиг. 1а). Продолжая процесс, образуют обратным выдавливанием промежуточный полуфабрикат в виде чаши, представляющей собой усеченный конус с углом конусности стенки 4 равным 3^o и максимальным диаметром 448 мм. Толщина стенки равнялась 13 мм. На заключительной стадии выдавливания образовывали по торцу стенки конусный фланец 5, толщина которого составляла 15 мм, угол наклона к оси чаши составлял 45^o, а диаметр равнялся 490 мм. При этом на дисковой части колеса 6 формировали предварительный рельеф 7 в виде впадин и выступов (фиг. 1б).220 mm diameter ingots were cast in a semicontinuous method from AB aluminum alloy, which were cut into 18 mm measured billets and heated in an electric furnace to a temperature of 470 + 10 ^o C. The heated billet 1 was installed in the cavity of the matrix 2 located on the table of the hydraulic press, and the traverse lowered the punch 3. By loading the punch with a force P, we began to deform the workpiece 1, squeezing the metal into the gap between the punch 3 and the matrix 2 (Fig. 1a). Continuing the process, an intermediate semi-finished product is formed by reverse extrusion in the form of a bowl, which is a truncated cone with a taper angle of the wall 4 of 3 ^o and a maximum diameter of 448 mm. The wall thickness was 13 mm. At the final stage of extrusion, a conical flange 5 was formed at the end of the wall, the thickness of which was 15 mm, the angle of inclination to the axis of the bowl was 45 ^° , and the diameter was 490 mm. Moreover, on the disk part of the wheel 6 formed a preliminary relief 7 in the form of depressions and protrusions (Fig. 1B).

Полученный таким образом промежуточный полуфабрикат нагревали до температуры 460^oC и укладывали в матрицу 8. После чего, опуская пуансон 9, прикладывали усилие P к фланцу 5 и стенке 4 чаши (фиг. 2а).The intermediate semi-finished product thus obtained was heated to a temperature of 460 ^° C. and placed in a matrix 8. Then, lowering the punch 9, a force P was applied to the flange 5 and the wall 4 of the bowl (Fig. 2a).

В дальнейшем, смеющая весь объем заготовки, осуществляли окончательную формовку рельефа 10 дисковой части, образуя прямым выдавливанием кольцевой выступ 11, наружный диаметр которого равнялся 420 мм, а толщина его стенки составляла 27 мм. Subsequently, mixing the entire volume of the workpiece, the relief 10 of the disk part was finally formed, by directly extruding an annular protrusion 11, the outer diameter of which was 420 mm, and its wall thickness was 27 mm.

При этом из фланца 5 формовали реборду 12, а стенку 4 утоняли до 12,05 мм (фиг. 2б). At the same time, a flange 12 was formed from the flange 5, and the wall 4 was thinned to 12.05 mm (Fig. 2b).

Готовый полуфабрикат удаляли толкателем 13, после чего устанавливали полуфабрикат на пуансоне 14, и, опуская нагретый до температуры 490^oC фасонный пуансон 15 (фиг. 3а), усилием P раздавали кольцевой выступ 11, производя окончательное формирование профиля ободной части со второй ребордой (фиг. 3б). Окончив процесс, толкателем 16 снимали изделие с пуансона для последующих термической (закалка и старение) и механической обработок.The finished semi-finished product was removed by the pusher 13, after which the semi-finished product was installed on the punch 14, and, lowering the shaped punch 15 heated to a temperature of 490 ^° C (Fig. 3a), the ring protrusion 11 was distributed by force P, making the final formation of the rim section with the second flange (Fig. . 3b). After finishing the process, the pusher 16 removed the product from the punch for subsequent thermal (hardening and aging) and machining.

Вес готового колеса составлял 10 кг при 30 механически необрабатываемых поверхностях. The weight of the finished wheel was 10 kg with 30 mechanically untreated surfaces.

2. Изготовление спортивного колеса размером 10х13'' из магниевого сплава МА 2-1. 2. Production of a sports wheel measuring 10x13 '' in magnesium alloy MA 2-1.

Из слитков сплава МА 2-1 готовили заготовки размерами диаметром 250х80 и весом 7 кг. From MA 2-1 alloy ingots, billets were prepared with dimensions of 250x80 in diameter and 7 kg in weight.

Подготовленные заготовки нагревали в электрической печи до температуры 410 + 10^oC, после чего устанавливали в полости матрицы 2 и осуществляли операции аналогичные операциям в примере 1, выдерживая температуры 380-410 ^oC.Prepared billets were heated in an electric furnace to a temperature of 410 + 10 ^o C, then installed in the cavity of the matrix 2 and carried out operations similar to the operations in example 1, withstanding temperatures of 380-410 ^o C.

Термическая обработка состояла из отжига при температуре 280^oC. После механической обработки вес готового колеса составлял 4 кг.The heat treatment consisted of annealing at a temperature of 280 ^° C. After machining, the weight of the finished wheel was 4 kg.

Таким образом, предложен способ позволяет повысить качество изделий, снизить стоимость оснастки и улучшить усталостные /эксплуатационные/ характеристики колеса. ЫЫЫ2 Thus, the proposed method can improve the quality of products, reduce the cost of equipment and improve fatigue / performance / wheel characteristics. YYY2

Claims

A method of manufacturing wheel-type products, including the preparation of the initial billet, the shaping by reverse extrusion of an intermediate semi-finished product in the form of a bowl, the formation of an annular protrusion and a process, molding on the bowl of the flange and disk part with the formation of a relief, the formation of the profile of the rim part and the second flange, the final heat and mechanical processing characterized in that the bowl is extruded in the form of a truncated cone with a wall taper angle of at least 30 ', forming at the final stage extruded By pressing the bowl at the end of the wall, a conical flange is formed and a preliminary relief of the bottom part is formed, after which, by applying force to the flange and the wall of the bowl and shifting the entire volume of the workpiece, the relief of the disk part is finally formed, forming an annular protrusion and forming the flange from the flange by direct extrusion, and the final the formation of the profile of the rim with the flange lead, distributing an annular protrusion in diameter.