RU2074038C1 - Method of making hollow metallic tanks - Google Patents
Method of making hollow metallic tanks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2074038C1 RU2074038C1 RU94023156A RU94023156A RU2074038C1 RU 2074038 C1 RU2074038 C1 RU 2074038C1 RU 94023156 A RU94023156 A RU 94023156A RU 94023156 A RU94023156 A RU 94023156A RU 2074038 C1 RU2074038 C1 RU 2074038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- thinning
- workpiece
- deformation
- rate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления полых тонкостенных изделий из высокопрочных труднодеформируемых сталей и сплавов. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for the manufacture of hollow thin-walled products from high-strength hardly deformable steels and alloys.
Известен способ изготовления полых металлических емкостей, включающий изготовление полуфабриката в виде стакана со сферическим дном путем вытяжки листовой заготовки между пуансоном и матрицей и последующего обжима заготовки [1]
Недостатком способа являются низкое качество получаемых изделий из-за значительного (до 20% и более) утонения стенки, ограниченные технологические возможности для получения изделий большой емкости (высотой не более 2,5-3 диаметра), невозможность получения изделий из высокопрочных, труднодеформируемых конструкционных материалов (высокопрочные стали, титановые и алюминиевые сплавы).A known method of manufacturing a hollow metal containers, including the manufacture of a semi-finished product in the form of a glass with a spherical bottom by drawing a sheet blank between the punch and the die and then crimping the blank [1]
The disadvantage of this method is the low quality of the products due to the significant (up to 20% or more) thinning of the wall, limited technological capabilities for producing products of large capacity (height not exceeding 2.5-3 diameters), the inability to obtain products from high-strength, difficult to deform structural materials (high-strength steels, titanium and aluminum alloys).
Известен также способ изготовления полых поковок типа шаровых сосудов, при котором нагретую до ковочной температуры цилиндрическую заготовку устанавливают на штамп и деформируют в две стадии при условии создания в заготовке неравномерного температурного поля [2]
В известном способе осуществляется поэтапная осадка (а не вытяжка) заготовки, не задан характер распределения температуры по заготовке, не учтено влияние скорости и степени деформации на качество и параметры получаемых изделий. Этот способ ограничен в применении, не решает проблемы изготовления изделий типа баллон большой емкости (высотой не менее 2,5-3 диаметра) из высокопрочных сталей и сплавов.There is also a known method of manufacturing hollow forgings such as ball vessels, in which a cylindrical billet heated to forging temperature is mounted on a stamp and deformed in two stages, provided that a non-uniform temperature field is created in the billet [2]
In the known method, stage-by-stage settlement (rather than drawing) of the workpiece is carried out, the nature of the temperature distribution over the workpiece is not set, the influence of the speed and degree of deformation on the quality and parameters of the resulting products is not taken into account. This method is limited in application, does not solve the problem of manufacturing products such as large-capacity containers (with a height of at least 2.5-3 diameters) from high-strength steels and alloys.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ вытяжки с нагревом, включающий прижим фланцевой части заготовки между матрицей и прижимным кольцом, неравномерный нагрев в радиальном направлении фланцевой части до температуры горячего деформирования пропусканием через нее электрического тока и поэтапное деформирование путем приложения усилия вытяжки к центральной зоне заготовки. На каждом этапе заготовку деформируют до момента, соответствующего нижней границе интервала температур горячего деформирования материала заготовки [3]
Недостатками этого способа являются:
1. Сложность определения момента остановки процесса вытяжки на каждом из этапов из-за сложности определения границы нижнего интервала температур оптимального деформирования. Для этого необходима весьма чувствительная регистрирующая аппаратура (сложность штамповой оснастки).The closest in technical essence to the proposed solution is a method of drawing with heating, including clamping the flange part of the workpiece between the die and the clamping ring, uneven heating in the radial direction of the flange part to the temperature of hot deformation by passing electric current through it and stage-by-stage deformation by applying a drawing force to the central blank area. At each stage, the workpiece is deformed to the moment corresponding to the lower boundary of the temperature range of the hot deformation of the workpiece material [3]
The disadvantages of this method are:
1. The difficulty of determining the stopping time of the drawing process at each stage due to the difficulty of determining the boundary of the lower temperature range of the optimal deformation. This requires very sensitive recording equipment (the complexity of die tooling).
2. Подогрев каждой из зон, где остановлен фланец с нижнего предела температурного интервала горячего деформирования штампуемого материала (Тн) до верхнего предела температурного интервала горячего деформирования (Тв) требует дополнительного расхода электроэнергии, увеличения цикла вытяжки в несколько (2-5) раз.2. Each of the heating zones, wherein the flange is blocked from the lower limit of the temperature range of hot working a formed material (T n) of hot deformation temperature range to the upper limit (T) requires additional power consumption, increase cycle several hoods (2-5) times .
3. Необходимость возврата (после вытяжки каждой детали) к первоначальному перепаду температур между фланцем заготовки и перетяжным ребром, для чего после каждой вытяжки штамп необходимо охладить и вновь нагреть. В результате этого увеличивается время штамповки. 3. The need to return (after drawing each part) to the initial temperature difference between the workpiece flange and the hauling rib, for which, after each drawing, the stamp must be cooled and re-heated. As a result, the stamping time is increased.
4. Нагрев рабочих зон штампа, не участвующих в последующих этапах вытяжки до температур, превышающих Тв, что отрицательносказывается на стойкости штамповой оснастки.4. Heating of the working areas of the stamp, not participating in the subsequent stages of drawing to temperatures exceeding T in , which negatively affects the resistance of the stamping tooling.
5. По мере перемещения фланца к перетяжному ребру от этапа к этапу снижается перепад температур между фланцем детали и перетяжным ребром, что отрицательно сказывается на качестве изделий (локальное утонение в зоне перетяжного ребра, отрыв фланца) и степени деформации. 5. As the flange moves to the waist rib from stage to stage, the temperature difference between the part flange and the waist rib decreases, which negatively affects the quality of the products (local thinning in the zone of the waist rib, flange detachment) and the degree of deformation.
Цель изобретения повышение качества изделий, увеличение их емкости, расширение технологических возможностей, снижение себестоимости за счет реализации оптимальных температурно-скоростных режимов деформирования в сочетании с отсутствием утонения на первой операции вытяжки и с заданным утонением на второй операции. The purpose of the invention is improving the quality of products, increasing their capacity, expanding technological capabilities, reducing costs due to the implementation of optimal temperature and speed deformation modes in combination with the absence of thinning in the first operation of the hood and with the specified thinning in the second operation.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления полых металлических емкостей, включающем неравномерный нагрев фланцевой части заготовки в радиальном направлении до температуры горячего деформирования, поэтапную вытяжку путем приложения усилия вытяжки к центральной зоне заготовки, деформирование заготовки до момента, соответствующего нижней границе интервала температур горячего деформирования материала заготовки, первую операцию вытяжки осуществляют до получения полуфабриката высотой не менее 1,2-1,5 его диаметра без утонения исходной толщины материала, а вторую и последующие операции вытяжки осуществляют с утонением стенки не менее 18-20% Вытяжку осуществляют с оптимальной степенью и скоростью деформирования, при этом не первой операции вытяжки получают полуфабрикат определенных габаритов (высота не менее 1,2-1,5 его диаметра, без уменьшения исходной толщины материала во всех сечениях). This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing hollow metal containers, including uneven heating of the flange part of the workpiece in the radial direction to the temperature of hot deformation, phased extraction by applying a drawing force to the central zone of the workpiece, deformation of the workpiece to the moment corresponding to the lower boundary of the hot deformation temperature range material of the workpiece, the first operation of drawing is carried out to obtain a semi-finished product with a height of at least 1.2-1.5 of its diameter without y thinning of the initial thickness of the material, and the second and subsequent drawing operations are carried out with a wall thinning of at least 18-20%. The drawing is carried out with the optimum degree and speed of deformation, while not the first drawing operation is obtained by a semi-finished product of certain dimensions (height not less than 1.2-1, 5 of its diameter, without reducing the initial thickness of the material in all sections).
Полуфабрикат указанных геометрических параметров, в отличиеот прототипа, обладает запасом технологических возможностей, позволяющим проводить последующую неоднократную переформовку (вытяжку) как с утонением, так и без утонения стенки детали в зависимости от Ту на изделие. Таким образом, создается возможность получения изделий, по габаритам и эксплуатационным характеристикам значительно превосходящим прототип. В свою очередь предлагаемый способ деформирования, в отличие от прототипа, позволяет, с одной стороны, сохранить заданный температурный режим, что способствует повышению качества за счет исключения возможного перегрева штампуемого материала и его локального утонения, снижению себестоимости за счет сокращения расхода электроэнергии и упрощения конструкции штамповой оснастки, сокращению цикла в 2-5 раз, повышению стойкости штамповой оснастки за счет снижения рабочей температуры и, с другой уменьшить негативное влияние скорости деформирования на пластические и прочностные свойства штампуемого материала. Четко обозначенные, в отличие от прототипа, границы температурного интервала нагрева (Tв-Tн) в радиальном направлении заготовки и их сохранение в процессе деформирования позволяют в максимальной степени использовать ресурс пластичности штампуемого материала и положительный эффект деформированного нагрева, что, в свою очередь, позволяет деформировать стенку или горловину изделия за счет фланцевой зоны заготовки при минимальном, либо вообще отсутствующем утонении материала в опасном сечении заготовки (вершина полусферы). Тонение стенки 18-20% заложенное на последующих операциях вытяжки, позволяет осуществить контролируемый дополнительный набор стенки за счет ее толщины, при этом минимальная, оставшаяся после всех формообразующих операций толщина, не выходит за пределы утонений, допускаемых ТУ на изделие. Утонение, равное 18-20% в то же время обеспечивает при обжиме горловины набор материала (толщина, длина горловины), достаточный для подрезки торца и нарезки резьбы под штуцер, согласно требованиям ГОСТ.The semi-finished product of the indicated geometric parameters, in contrast to the prototype, has a stock of technological capabilities that allows for subsequent repeated reforming (drawing) both with thinning and without thinning the wall of the part, depending on Tu on the product. Thus, it becomes possible to obtain products that are significantly larger and larger in size and performance than the prototype. In turn, the proposed method of deformation, in contrast to the prototype, allows, on the one hand, to maintain the specified temperature regime, which helps to improve quality by eliminating the possible overheating of the stamped material and its local thinning, reducing costs by reducing power consumption and simplifying the design of the die tooling, reducing the cycle by 2-5 times, increasing the durability of die tooling by lowering the operating temperature and, on the other hand, reducing the negative effect of the strain rate plastic and strength properties of the stamped material. Clearly marked, in contrast to the prototype, the boundaries of the temperature range of the heating (T in -T n ) in the radial direction of the workpiece and their preservation during deformation allow to maximize the use of the ductility resource of the stamped material and the positive effect of deformed heating, which, in turn, allows you to deform the wall or neck of the product due to the flange zone of the workpiece with minimal or no thinning of the material in a dangerous section of the workpiece (the top of the hemisphere). Wall sinking of 18-20% incorporated in subsequent drawing operations allows for a controlled additional set of walls due to its thickness, while the minimum thickness remaining after all forming operations does not go beyond the limits of thinning allowed by the technical specifications for the product. Thinning equal to 18-20% at the same time provides a set of material (thickness, neck length) when crimping the neck, sufficient for trimming the end and threading under the fitting, according to the requirements of GOST.
На фиг. 1 изображен штамп для первой операции вытяжки, разрез "А-А" фиг. 2, на фиг. 2 то же, вид сверху (пуансон условно не показан), на фиг. 3 - схема подключения трансформаторов к матрице, на фиг. 4 штамп для второй операции вытяжки, на фиг. 5 то же, вид сверху (пуансон условно не показан), на фиг. 6 устройство для обжима горловины, на фиг. 7 полуфабрикат в виде стакана со сферическим дном, полученный вытяжкой из плоской заготовки, на фиг. 8 полуфабрикат в виде стакана, полученный на второй операции вытяжки, на фиг. 9 изделие, полученное предлагаемым способом, на фиг. 10 зависимость пластичности εψ = lg(F0/F1) (F0(F1) площадь поперечного сечения образца до и после испытания) титанового сплава ОТЧ-1-Л 2,0 от температуры, на фиг. 11 характер изменения исходной толщины заготовки после вытяжки в штампе первой операции.In FIG. 1 shows a stamp for a first drawing operation, section “AA” of FIG. 2, in FIG. 2 the same top view (punch conventionally not shown), in FIG. 3 is a diagram of connecting transformers to a matrix; FIG. 4 a stamp for a second drawing operation, in FIG. 5 the same top view (punch conventionally not shown), in FIG. 6 device for crimping the neck, in FIG. 7 prefabricated in the form of a glass with a spherical bottom, obtained by drawing from a flat billet, in FIG. 8 prefabricated in the form of a glass obtained in the second operation of the hood, in FIG. 9 the product obtained by the proposed method, in FIG. 10 the dependence of ductility εψ = log (F 0 / F 1 ) (F 0 (F 1 ) the cross-sectional area of the sample before and after the test) of the OTCH-1-L 2.0 titanium alloy on temperature, in FIG. 11 the nature of the change in the initial thickness of the workpiece after drawing in the stamp of the first operation.
Штамп первой операции вытяжки содержит пуансон 1, прижимное кольцо 2, матрицу 3. Прижимное кольцо 2 и матрица 3 (фиг. 1, 2) по наружному контуру имеют симметрично расположенные выступы 4, к которым посредством винтов 5 присоединены электроконтакты 6. Через стойку 7 матрица 3 жестко связана с основанием 8. Между стойкой 7 и матрицей 3 размещена теплоэлектроизолирующая прокладка 9. На основании 8 размещены гидроцилиндры 10, которые через шток 11, рычаг 12 и кронштейны 13, 14 связаны с прижимным кольцом 2. Электроконтакты 6 к матрице 3 подключены последовательно, чередуя "плюс-минус". Количество электроконтактов, по крайней мере, четыре. Питание каждой пары разноименных контактов осуществляется от двух автономных источников 15, 16 (фиг. 3), напряжения которых находятся в фазе. Для равномерного в тангенциальном направлении нагрева матрицы 3 и прижимного кольца 2 создается равенство падений напряжений, приходящихся на единицу длины расстояния между электроконтактами. Это достигается симметричным расположением выступов 4 на матрице 3. The stamp of the first operation of the hood contains the
Штамп второй операции (фиг. 4, 5) вытяжки содержит полый пуансон 17, матрицу 18, охватывающую пуансон, втулку 19, кольцо 20, на внутренней поверхности которого установлен нагреватель 21. Внутри полого пуансона 17 размещена трубка 22 для подачи охладителя. Для охлаждения перетяжного ребра матрицы 18 предусмотрен кольцевой канал 23. Матрица 18 с основанием 24 связана стойками 25. The stamp of the second operation (Fig. 4, 5) of the hood contains a
Устройство для обжима горловины (фиг. 6) содержит закрепленную на держателе 26 матрицу 27, подпружиненный выталкиватель 28, опору 29, основание 30. Для нагрева матрицы 27 служит индуктор 31. Позицией 32 на чертежах отмечена заготовка. The device for crimping the neck (Fig. 6) contains a
Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.
В исходном положении прижимное кольцо 2 приподнято относительно матрицы 3. Заготовку 32 помещают в зазор между матрицей 3 и прижимным кольцом 2. Включают гидроцилиндры 10 и через шток 11, рычаг 12 прижимным кольцом 2 заготовку 32 прижимают к матрице 3. При включении источников питания 15 и 16 ток нагрева протекает по прижимному кольцу 2, матрице 3 и заготовке 32. Последние нагреваются до заданной температуры. При этом периферийную зону (фланец) заготовки 32 нагревают до температуры Тв для данного материала, а зону перетяжного ребра до Тн. Требуемого перепада температур достигают либо путем изменения величины падения напряжения между контактами, либо путем изменения времени нагрева. Заданный характер распределения температуры поддерживают автоматически, для чего с помощью потенциометров (на чертеже не показаны) постоянно регистрируют температуру на фланце и перетяжном ребре. Поскольку штамп в радиальном направлении нагрет неравномерно, фланец заготовки 32, перемещаясь к центру штампа, попадает в зону все более низких температур. Через заготовку 32 проходит нестационарный тепловой поток, при котором температуры разных зон изменяется во времени и по координатам по весьма сложному и практически неуправляемому закону. Установленный в начале деформирования температурный интервал Тв-Тн, обеспечивающий необходимую пластичность штампуемого материала, нарушается. Это изменение происходит тем интенсивнее, чем меньше скорость перемещения фланца (скорость деформирования), больше диаметр заготовки по отношению к диаметру изделия и меньше толщина заготовки. Повышение скорости деформирования позволяет уменьшить потери тепла, однако, начиная с некоторых скоростей, возрастает сопротивление деформированию и снижается пластичность материала. При высоких температурах эта закономерность усиливается. Так, например, при увеличении скорости деформирования с 10 до 100 мм/мин сопротивление деформированию (σ0,1) сплава ОТЧ-1 при температуре 600oC увеличивается с 12 кг/мм до 24 кг/мм, а пластичность снижается до 30% Поэтому заготовку деформируют в заданном интервале скоростей деформирования, обеспечивающем оптимальныетемпературные условия для данного материала. Размер исходной заготовки берут таким, чтобы после вытяжки получить полуфабрикат высотой Н1, равной 1,2-1,5 диаметра D1 полуфабрика (фиг. 7). При этом толщина полуфабриката Smin (0,97-0,98)S (S - толщина исходной заготовки).In the initial position, the
На второй операции вытяжки полуфабрикат (заготовка 32), полученный на первой операции, вместе с втулкой 19 нагреваются в отдельном нагревательном устройстве (не показано) до температуры Тв. Нагретая заготовка вместе с втулкой устанавливается в кольцо 20 на матрицу 18. К заготовке 32 подводится пуансон 17 до контакта с дном заготовки. Донная зона заготовки охлаждается до температуры Тн, после чего производится вытяжка заготовки 32 через матрицу 18. Втулка 19 при этом выполняет роль не только теплоносителя, но и складкодержателя (прижима). Время подстуживания данной зоны заготовки в период контакта с холодными пуансоном и матрицей и скорость деформирования устанавливаются так, чтобы температура на стенке заготовки (в зоне обреза) сохранялась на уровне (0,8-0,9)Тв. Сохранению температуры Тв способствует также нагреватель 21, размещенный на внутренней поверхности втулки 19. На второй операции вытяжки осуществлен также принцип комбинированной вытяжки, в котором сочетаются два вида деформации уменьшение диаметра вытяжки и уменьшение толщины стенки. Степень деформации, определяемая одновременным изменением диаметра и толщины стенки полуфабриката определяется известным соотношением (см. В. П.Романовский "Справочник по холодной штамповке", 1977 г. стр. 162)
где m коэффициент вытяжки первой операции, который определяется по формуле m d/D;
mут. коэффициент утонения;
Fн(Fк) площадь поперечного сечения до и после деформации, мм;
Zн(Zк) толщина стенки до и после деформации, мм;
d диаметр изделия;
D диаметр заготовки.In the second operation of the hood, the semi-finished product (preform 32) obtained in the first operation, together with the
where m is the coefficient of extraction of the first operation, which is determined by the formula md / D;
m ut coefficient of thinning;
F n (F to ) the cross-sectional area before and after deformation, mm;
Z n (Z k ) wall thickness before and after deformation, mm;
d product diameter;
D is the diameter of the workpiece.
Степень деформации Е рассчитывается, исходя из геометрических параметров изделия и допустимой степени деформации штампуемого материала. На этой операции вытяжки получают полуфабрикат (фиг. 8) высотой Н2, равной 2-3 его диаметра D2 при утонении не менее 18-20% (Smin 0,8S).The degree of deformation E is calculated based on the geometric parameters of the product and the permissible degree of deformation of the stamped material. In this operation, the hoods receive a semi-finished product (Fig. 8) with a height of H 2 equal to 2-3 of its diameter D 2 with a thinning of at least 18-20% (S min 0,8S).
Затем осуществляют обжим горловины. Заготовку 32 помещают в опору 29. К торцу заготовки подводят нагретую до требуемой температуры с помощью индуктора 31 матрицу 27. Торец заготовки вводят в цилиндрическую полость 33 матрицы 27. Нагревают торцевую зону заготовки до температуры Тв, после чего, перемещая матрицу 27, деформируют, придавая этой зоне вначале форму конуса, а затем, по мере перемещения матрицы форму цилиндра. Таким образом, получают корпус баллона с обжатой горловиной. В процессе деформирования, за счет уменьшения диаметра заготовки, осуществляется утолщение (набор) станки полуфабриката в зоне горловины. После достижения заданной длины и толщины горловины матрица 27 отводится от опоры 29 и заготовка 32 выталкивателем 28 выводится из рабочей зоны матрицы.Then, the neck is crimped. The
Пример реализации технического решения. Способ опробирован при изготовлении корпусов баллонов малого объема (0,4литра) для газов на давление 9,8 МПа (100 кгс/см). Форма и геометрические параметры корпусов были взяты по ГОСТ 949-73 (форма) и ГОСТ 9909-81 (резьба) и приведены на фиг. 9. Баллоны изготовлялись из титанового сплава ОТЧ-1-Л 2,0, алюминиевого сплава АМг-6-Л 2,5 и Ст. 3-Л 2,0. Экспериментально, методом обжима трубной заготовки диаметром 70 мм из высокопластичной стали 30 ХГСФ в состоянии поставки, было установлено, что для получения корпуса баллона длиной 165 мм, наружным диаметром 70 мм, с горловиной диаметром 29 мм, длиной 20 мм, при толщине стенки в зоне горловины 5 мм, исходная длина полуфабриката (стакан со сферическим дном) должна быть не менее 180 мм. Диаметр исходной листовой заготовки для такого полуфабриката равен 230 мм. Для получения полуфабриката указанных размеров из заготовки диаметром 230 мм за одну операцию вытяжки необходимо создать условия, при которых коэффициент вытяжки m d1/D (d1 диаметр заготовки после первой операции вытяжки, D диаметр исходной заготовки) составляет 0,30, что для указанных марок материалов практически неосуществимо. В целях экономии энергоресурсов и сокращения расходов на штамповую оснастку, была поставлена задача получения полуфабриката под обжимку при минимальном количестве операций вытяжки 2. Согласно требованию ГОСТ 949-73 минимальная толщина стенки баллона из материала толщины 2 мм допускается не менее 1,6 мм. Зная это, из соотношения (1) определяли степень деформации на второй операции вытяжки:
Далее определяли диаметр полуфабриката на первой операции вытяжки из соотношения:
Из условия постоянства объемов было установлено, что для получения на второй операции вытяжки полуфабриката длиной 180 мм, диаметром 70 мм и толщиной 1,6 мм, на первой операции необходимо получить полуфабрикат диаметром 90 мм, толщиной 2 мм, длиной не менее 112 мм, что составляет 1,2-1,5 диаметра полуфабриката D. При этом процесс вытяжки должен быть осуществлен без утонения исходной толщины материала. В этом случае коэффициент вытяжки на первой операции m dE/D 90/230 0,4, что и было реализовано методом вытяжки с дифференцированным нагревом заготовок в радиальном направлении.An example of the implementation of a technical solution. The method was tested in the manufacture of cases of small-capacity cylinders (0.4 liters) for gases at a pressure of 9.8 MPa (100 kgf / cm). The shape and geometric parameters of the housings were taken in accordance with GOST 949-73 (form) and GOST 9909-81 (thread) and are shown in FIG. 9. The cylinders were made of the titanium alloy OTCH-1-L 2.0, aluminum alloy AMg-6-L 2.5 and St. 3-L 2.0. Experimentally, by crimping a tube billet with a diameter of 70 mm made of HGSF 30 ductile steel in the delivery state, it was found that to obtain a cylinder body with a length of 165 mm, an outer diameter of 70 mm, with a neck with a diameter of 29 mm, a length of 20 mm, with a wall thickness in the
Next, the diameter of the semi-finished product in the first operation of the hood was determined from the ratio:
From the condition of constant volumes, it was found that in order to obtain in the second operation, the semi-finished product is 180 mm long, 70 mm in diameter and 1.6 mm thick, in the first operation, it is necessary to obtain a semi-finished product with a diameter of 90 mm, 2 mm thick, at least 112 mm long, which is 1.2-1.5 of the diameter of the semi-finished product D. In this case, the drawing process should be carried out without thinning the original thickness of the material. In this case, the extraction coefficient in the first operation md E /
Первую операцию вытяжки осуществляли в штампе, имеющем пройму матрицы диаметром 90 мм. Матрицу и прижимное кольцо изготовляли из жаропрочной стали ЭИ 961 и нагревали пропусканием тока, для чего к матрице подключали две пары электроконтактов, последовательно чередуя "плюс-минус" так, как показано на фиг. 3. Нагрев штампа осуществляли от двух трансформаторов ТКП-150. Использовали ток промышленной частоты. Напряжение на первичной обмотке трансформатора было 380 В, на вторичной от 12 до 36 В. Температура на фланце заготовки и перетяжном ребре регистрировалась и поддерживалась с помощью термопар и приборов КСП-3 (не показаны). Меняя напряжение между контактами (переключением рубильников трансформаторов) и время нагрева, добивались установления необходимой температуры в зоне обреза заготовки и на фланце. Эти температуры соответствовали верхнему Тв и нижнему Тн пределам допустимого нагрева штампуемого материала. Для титанового сплава Тв и Тн выбирали по зависимости εψ = f(T) (фиг. 10) с учетом инструкции ВИАМ на данный материал. Интервал Тв-Тн для АМг-6 и ст. 3 выбирали из ТУ на материал. Из графика зависимости видно, что, начиная с 400oC, пластичность сплава ОТЧ-1 резко повышается и достигает максимума при температуре от 650oC до 700oC. Нагрев выше этой температуры приводит к интенсивному взаимодействию титана к охрупчиванию и потере пластических свойств. Таким образом, был выбран верхний оптимальный интервал нагрева Тв, равный 600o-700oC и нижний Тн, равный 400oC. Для сохранения Тв в пределах от 600oC до 700oC необходимо было задать такую скорость деформирования, при которой обрез заготовки, проходя зону перетяжного ребра, не подстуживался бы ниже 600oC. С целью определения оптимальной скорости деформирования проводили исследования по охлаждению нагретой тонколистовой заготовки (толщина 1,0-2,5 мм) из сплава ОТЧ-1 при контакте с холодной и нагретой до разных температур пластиной. Данные замеров представлены в таблице 1.The first drawing operation was carried out in a stamp having an armhole of a matrix with a diameter of 90 mm. The matrix and pressure ring were made of EI 961 heat-resistant steel and heated by passing current, for which two pairs of electrical contacts were connected to the matrix, alternating alternately plus or minus as shown in FIG. 3. The stamp was heated from two transformers TKP-150. Used current industrial frequency. The voltage on the primary winding of the transformer was 380 V, on the secondary from 12 to 36 V. The temperature on the workpiece flange and the hauling rib was recorded and maintained using thermocouples and KSP-3 devices (not shown). By varying the voltage between the contacts (switching the transformer breakers) and the heating time, we sought to establish the necessary temperature in the area of the workpiece cutoff and on the flange. These temperatures corresponded to the upper T in and lower T n the limits of permissible heating of the stamped material. For a titanium alloy, T in and T n were selected according to the dependence εψ = f (T) (Fig. 10), taking into account the VIAM instructions for this material. The interval T in -T n for AMg-6 and Art. 3 were selected from TU per material. The dependence graph shows that, starting from 400 o C, the ductility of the OTCH-1 alloy increases sharply and reaches a maximum at temperatures from 650 o C to 700 o C. Heating above this temperature leads to intense interaction of titanium to embrittlement and loss of plastic properties. Thus, the upper optimal heating interval T in equal to 600 o -700 o C and the lower T n equal to 400 o C were selected. To maintain T in the range from 600 o C to 700 o C it was necessary to set such a deformation rate, in which the pre-cut, passing the zone of the tensile rib, would not be less than 600 o C. In order to determine the optimal deformation rate, studies were carried out to cool the heated thin-sheet preform (thickness 1.0-2.5 mm) from the OTCH-1 alloy in contact with cold and heated to different temperatures plate. The measurement data are presented in table 1.
Из таблицы 1 видно, что при контакте заготовки, нагретой до 700oC с пластиной, нагретой до 400oC (температура перетяжного ребра матрицы) время остывания до температуры 600oC зависит от толщины заготовки и составляет от 3 до 6 секунд. Для материала толщиной 2 мм это время составляет 5 секунд. Зная радиус заготовки на первой операции вытяжки и принимая без большой погрешности величину радиуса, равной величине хода пуансона, определяли минимальную скорость перемещения (скорость деформирования) фланцевой зоны заготовки:
Вытяжку осуществляли на гидравлическом прессе PVE-160 с регулируемой скоростью перемещения ползуна пресса. При скоростях деформирования меньше 20 мм/сек наблюдался отрыв фланцевой зоны, либо трещины по стенке полуфабриката из-за охлаждения материала при подходе к перетяжному ребру. При скоростях деформирования больше 40 мм/сек происходило разрушение заготовки в полюсе полусферы по причине упрочнения и снижения пластичности материала в этой зоне. При соблюдении указанных температурно-скоростных режимов получали полуфабрикаты с габаритами не менее указанного в табл.2. Изменение исходной толщины заготовки из титанового сплава ОТЧ-1-Л 2,0 представлено на фиг. 11, из которого видно, что утонение не превышает 2%
Из фиг. 11 видно, что утонение, равное 2-3% наблюдается в локальных, не связанных между собой зонах, является характерной особенностью листового проката и не влияет на последующие операции вытяжки и эксплуатационные характеристики изделия.From table 1 it is seen that when a workpiece is heated to 700 o C with a plate heated to 400 o C (the temperature of the drawing edge of the matrix), the cooling time to a temperature of 600 o C depends on the thickness of the workpiece and ranges from 3 to 6 seconds. For a
The extract was carried out on a PVE-160 hydraulic press with an adjustable speed of movement of the press slider. At strain rates of less than 20 mm / s, a separation of the flange zone or cracks along the semifinished product wall was observed due to cooling of the material when approaching the tensile rib. At strain rates greater than 40 mm / s, the workpiece was destroyed in the hemisphere pole due to hardening and a decrease in the ductility of the material in this zone. Subject to the indicated temperature and speed conditions, semi-finished products with dimensions not less than those indicated in Table 2 were obtained. A change in the initial thickness of the OTCH-1-L 2.0 titanium alloy preform is shown in FIG. 11, which shows that thinning does not exceed 2%
From FIG. 11 shows that thinning equal to 2-3% is observed in local, not interconnected areas, is a characteristic feature of sheet metal and does not affect subsequent drawing operations and product performance.
После вытяжки в штампе первой операции и подрезки по торцу полуфабрикаты подвергали вытяжке в штампе второй операции (фиг. 4, 5). Заготовку из сплава ОТЧ-1-Л 2,0 вместе со складкодержателем равномерно нагревали в муфельной электропечи до Тв, равной 700oC. После нагрева заготовку со складкодержателем помещали во втулку 19 и давали выдержку до момента подстуживания зоны заготовки, контактирующей с матрицей (зона перехода полусферы в стенку) до Тн, равной 400oC. Время выдержки составляло 2 секунды. За это время температура на фланце заготовки в зоне обреза снижалась до 650oC, что не оказывало существенного влияния на пластичность штампуемого материала (фиг. 10). Таким образом, создавался температурный перепад Тв-Тн 650o 400o 250oC. Далее заготовка деформировалась со скоростью, обеспечивающей сохранение температуры на обрезе детали в момент прохождения через перетяжное ребро матрицы не менее 600oC. В соответствии с таблицей 1 это время для разных толщин было разным и составляло от 2 до 5 секунд. Для толщины 2 мм 3 секунды. Зная высоту полуфабриката, определяли минимальную скорость деформирования:
Для заготовки толщиной 2 мм эта скорость была равна 30 мм/сек. Вытяжку осуществляли на гидравлическом прессе П 6330 с регулируемой скоростью перемещения ползуна пресса.Осуществляли два вида вытяжки:
без утонения стенки изделия;
с утонением стенки изделия на 20% (с 2 до 1,6 мм).After drawing in the stamp of the first operation and cutting along the end face, the semi-finished products were subjected to drawing in the stamp of the second operation (Fig. 4, 5). The preform alloy TSS-1-A with 2.0 skladkoderzhatelem uniformly heated in a muffle furnace to T equal to 700 o C. After heating the preform with skladkoderzhatelem placed into the
For a workpiece with a thickness of 2 mm, this speed was 30 mm / s. The hood was drawn on a P 6330 hydraulic press with an adjustable speed of the slide of the press. Two types of hood were carried out:
without thinning the product wall;
with thinning the product wall by 20% (from 2 to 1.6 mm).
В первом случае получали качественные, без разрушения, складок и овальности детали диаметром 70 мм, длиной 150 мм, толщиной 2 мм. При этом коэффициент вытяжки m d2/D (d2 диаметр полуфабриката, полученного на второй операции вытяжки) составлял 0,7-0,8, что соответствовало вытяжке высокопластичных материалов и характеризовало процесс как стабильный и устойчивый. Однако длины полуфабриката, полученного при вытяжке без утонения, было недостаточно для получения корпуса баллона (165 мм) в соответствии с ГОСТ 949-73. Поэтому применяли комбинированную вытяжку, при которой переформовывали полуфабрикат с диаметра 90 мм на диаметр 70 мм при одновременном уменьшении стенки с 2 мм до 1,6 мм (утонение 20%). Для этого соответствующим образом уменьшали зазор между матрицей и пуансоном. Получали полуфабрикат длиной 180 мм с толщиной стенки 1,6 мм, из которого методом обжимки изготовляли корпус баллона в соответствии с ГОСТ 949-73 (фиг. 9). Аналогичные детали при тех же скоростях деформирования были получены из алюминиевого сплава АМг-6-Л 2,5 и ст. 3-Л 2,0. При меньших скоростях деформирования при обоих способах вытяжки наблюдали более интенсивное охлаждение фланцевой зоны заготовки, приводящее к уменьшению высоты, появлению радиальных трещин и эллипсности в зоне обреза детали. Таким образом, были установлены скоростные режимы деформирования на первой операции вытяжки V1, равная от 20 до 40 мм/сек и второй операции вытяжки V2, равная от 20 до 60 мм/сек.In the first case, high-quality, without breaking, folds and ovality parts were obtained with a diameter of 70 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 2 mm. In this case, the drawing coefficient md 2 / D (d 2 the diameter of the semi-finished product obtained in the second drawing operation) was 0.7-0.8, which corresponded to the drawing of highly plastic materials and characterized the process as stable and stable. However, the length of the semi-finished product obtained by drawing without thinning was not enough to obtain a cylinder body (165 mm) in accordance with GOST 949-73. Therefore, a combined hood was used, in which the semi-finished product was reshaped from a diameter of 90 mm to a diameter of 70 mm while reducing the wall from 2 mm to 1.6 mm (thinning 20%). For this, the gap between the die and the punch was accordingly reduced. A semifinished product was obtained with a length of 180 mm and a wall thickness of 1.6 mm, from which the container body was crimped in accordance with GOST 949-73 (Fig. 9). Similar parts at the same strain rates were obtained from aluminum alloy AMg-6-L 2.5 and st. 3-L 2.0. At lower deformation rates, with both drawing methods, more intensive cooling of the flange zone of the workpiece was observed, leading to a decrease in height, the appearance of radial cracks and ellipse in the area of the cutoff of the part. Thus, high-speed deformation modes were established in the first drawing operation V 1 equal to from 20 to 40 mm / s and the second drawing operation V 2 equal to from 20 to 60 mm / s.
После вытяжки в штампе второй операции и подрезки торцазаготовки обжимались на машине УФТУ-40 (установка формования тяг управления) по схеме, представленной на фиг. 6. При обжиме горловины с нагревом наряду с разрушением деформируемой зоны, в виде трещин в радиальном направлении наблюдалась потеря устойчивости стенки (бочкообразование или складка в окружном направлении) в зоне передачи усилия. Главным условием, обеспечивающим сохранение исходной формы, является перепад температур и скорость деформирования. При обжиме заготовок из сплава ОТЧ-1 матрица нагревалась до температуры 700oC (Тв). После введения торца заготовки в цилиндрическую зону матрицы (поз 33 фиг. 6) давалась выдержка в течение 10 секунд. За это время торец заготовки также нагревался до 700oC. Экспериментально было установлено, что для получения горловины требуемых размеров (фиг. 9) длина деформируемой зоны исходной заготовки (ход матрицы) составляет 50 мм. Для поддержания стабильного температурного (700oC) режима деформирования скорость перемещения матрицы V3 должна быть равна:
Оптимальный скоростной интервал деформирования для разных толщин составлял от 4 до 6 мм/сек. При скоростях деформирования более указанного наблюдалось образование складок и радиальных трещин в зоне обжима из-за недостаточного прогрева, в процессе перемещения матрицы, этих зон. При меньших скоростях деформирования наблюдалось бочкообразование или складка в окружном направлении в зоне опоры 30, обусловленные высоким разупрочнением материала в этой зоне. Аналогичным образом была устанолвлена скорость деформирования для сплава АМг-6-Л 2,5 и ст. 3-Л 2,0, которая составила от 3 до 4 мм/сек и от 5 мм/сек до 6 мм/сек соответственно. При указанных температурно-скоростных режимах деформирования получали корпуса баллонов диаметром 70 мм, длиной 170 мм, толщиной в зоне стенки 1,6 мм и в зоне горловины 5 мм.After drawing in the stamp of the second operation and trimming the workpiece, they were crimped on a UVTU-40 machine (installation of forming control rods) according to the scheme shown in FIG. 6. When crimping the neck with heating, along with the destruction of the deformable zone in the form of cracks in the radial direction, a loss of wall stability (barrel formation or crease in the circumferential direction) was observed in the force transfer zone. The main condition ensuring the preservation of the original form is the temperature difference and the strain rate. When crimping blanks from the OTCH-1 alloy, the matrix was heated to a temperature of 700 o C (T in ). After introducing the end face of the workpiece into the cylindrical zone of the matrix (pos. 33 of Fig. 6), an exposure time of 10 seconds was given. During this time, the end face of the preform was also heated to 700 o C. It was experimentally established that to obtain the neck of the required size (Fig. 9), the length of the deformable zone of the initial preform (die stroke) is 50 mm. To maintain a stable temperature (700 o C) mode of deformation, the speed of movement of the matrix V 3 must be equal to:
The optimal strain rate interval for different thicknesses was from 4 to 6 mm / s. At deformation rates higher than the indicated one, the formation of folds and radial cracks in the crimping zone was observed due to insufficient heating during the movement of the matrix of these zones. At lower deformation rates, barrel formation or a crease in the circumferential direction in the region of the
Совокупность примененных температурно-скоростных режимов деформирования в сочетании с отсутствием утонения на первой операции вытяжки и с заранее заданным (не выходящим за рамки требований ГОСТ) утонением на второй операции позволили получить изделия в виде корпусов баллонов из труднодеформируемых и малопластичных, высокопрочных материалов, что значительно расширило технологические и эксплуатационные возможности. Изделия получены с минимальным числом операций вытяжки (две), при минимальном расходе материала и энергоресурсов. Предлагаемый способ значительно сокращает цикл изготовления корпусов баллонов. Исключается применение дорогих и дефицитных раскатных станов. Повышается качество изделий, так как в них отсутствуют сварные швы, требующие операций зачистки, проверки на герметичность, рентген. The combination of temperature and speed deformation modes used in combination with the absence of thinning in the first drawing operation and with a predetermined (not beyond the scope of GOST requirements) thinning in the second operation made it possible to obtain products in the form of cylinder bodies from hardly deformable and low-plastic, high-strength materials, which significantly expanded technological and operational capabilities. Products are obtained with a minimum number of drawing operations (two), with a minimum consumption of material and energy resources. The proposed method significantly reduces the manufacturing cycle of the cylinder bodies. The use of expensive and scarce rolling mills is excluded. The quality of the products increases, since they do not have welds that require stripping operations, leak tests, and x-rays.
Claims (3)
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой операции вытяжки деформирование осуществляют со скоростью 20 40 мм/с, на второй и последующих операциях со скоростью 20 60 мм/с.1. A method of manufacturing a hollow metal containers, including uneven heating of the flange part of the workpiece in the radial direction to the temperature of hot deformation, a phased hood, characterized in that the first operation of the hood is carried out to obtain a semi-finished product with a height of at least 1.2 1.5 of its diameter without thinning the original the thickness of the material, and the second and subsequent drawing operations are carried out with a wall thinning of at least 18 - 20%
2. The method according to claim 1, characterized in that in the first operation of the hood, the deformation is carried out at a speed of 20 to 40 mm / s, in the second and subsequent operations at a speed of 20 to 60 mm / s.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023156A RU2074038C1 (en) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | Method of making hollow metallic tanks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94023156A RU2074038C1 (en) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | Method of making hollow metallic tanks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94023156A RU94023156A (en) | 1996-08-20 |
RU2074038C1 true RU2074038C1 (en) | 1997-02-27 |
Family
ID=20157380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94023156A RU2074038C1 (en) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | Method of making hollow metallic tanks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2074038C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568228C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-11-10 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of incremental part surfacing with sequential covering surfaces |
RU2815632C1 (en) * | 2023-06-20 | 2024-03-19 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of making metal container (versions) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008031284A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Bayer Schering Pharma Aktiengesellschaft | New control possibility of Giardiose |
DE102008031283A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Bayer Schering Pharma Aktiengesellschaft | New possibility of combating diseases caused by trichomonadida |
-
1994
- 1994-06-16 RU RU94023156A patent/RU2074038C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2568228C2 (en) * | 2010-07-15 | 2015-11-10 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Method of incremental part surfacing with sequential covering surfaces |
RU2815632C1 (en) * | 2023-06-20 | 2024-03-19 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of making metal container (versions) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94023156A (en) | 1996-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2445181C2 (en) | Method and device for production of hollow body from round billet | |
US11458528B2 (en) | Wheel automatic closed die forging production line and aluminum alloy wheel | |
JP5675844B2 (en) | Method of pressure forming a metal container or the like from a preform having a wall thickness gradient | |
US11040387B2 (en) | Method for blow molding metal containers | |
US4437326A (en) | Bulge forming method and apparatus | |
DE102016107950B4 (en) | Method for manufacturing a hollow component and component | |
CN1919530A (en) | Manufacturing technique of heavy caliber alloy seamless steel pipe | |
US2751676A (en) | Method of cold working metal | |
US20120090375A1 (en) | Zoning closed-die extruding device and method | |
CN110170543A (en) | A kind of titanium alloy seamless pipe short route processing method | |
RU2074038C1 (en) | Method of making hollow metallic tanks | |
CN113414330B (en) | Forging process for completing through hole of support shaft by one-step extrusion | |
CN108237197B (en) | A kind of forging method improving the flaw detection of structural steel large-sized ring part | |
CN107282854A (en) | A kind of manufacturing process of nuclear power retaining ring | |
CN103447377A (en) | Heat bulging forming method for stainless steel rectangular cross section annular elements | |
CN105880346A (en) | Double-acting extrusion molding control method for copper cone part | |
CN108746440A (en) | A kind of high cylindrical forged piece segmentation milling method of large-sized high-temperature alloy | |
RU2539799C2 (en) | Production of thin-wall pipes of higher precision from alloyed copper-based strain-hardened alloys | |
RU2695100C1 (en) | Method of making axially symmetric thin-wall vessels of vessels with variable wall thickness | |
CN103433366A (en) | Method for forming deformed section ring piece through rectangular aluminum alloy section ring piece thermal expansion | |
RU2699701C1 (en) | High-pressure bottles manufacturing method | |
RU2089320C1 (en) | Method of manufacturing flasks of metallic thermos | |
CN107695163B (en) | Nuclear island evaporator end socket integral stamping forming device and stamping forming method | |
US11045853B2 (en) | Method and tools for manufacturing of seamless tubular shapes, especially tubes | |
SU1540918A1 (en) | Method of producing hollow cylindrical articles |