RU2205722C1

RU2205722C1 - Method for making forgings by pressing out

Info

Publication number: RU2205722C1
Application number: RU2001128692A
Authority: RU
Inventors: А.А. Ромашов; И.М. Володин; А.В. Перевертов; Ю.П. Клочков; В.С. Мартюгин; Н.В. Березюк
Original assignee: ОАО "Камский кузнечный завод"
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, possibly hot die forging. SUBSTANCE: method comprises steps of upsetting initial blank prepared of rod; then forming semifinished product; at forming semifinished product pressing out rod and preliminarily forming flange with dimensions in plan view consisting 0.9 - 1.0 of respective dimensions in plan view of ready forging; performing final forging at displacing metal to fin by angle 5 - 85 degrees relative to vertical axis of forging. Upsetting of initial blank may be realized with use of inserts having shaped contact surface or in radially moving ring. Semifinished product is forged by one, two or three transitions. Depending upon destination of forging it is possible to use hollow or solid pressed out rod. EFFECT: lowered metal consumption. 8 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при горячей объемной штамповке поковок. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used for hot forging of forgings.

Известен способ изготовления поковок выдавливанием, включающий фасонную осадку в конических матрицах, выдавливание конического стержня с одновременным формированием технологического выступа на фланцевой части поковки в виде усеченного конуса, окончательную штамповку в открытом штампе с одновременным выдавливанием стержня и формированием фланца поковки (Соколов H.Л. Горячая штамповка выдавливанием. - М.: Машиностроение, 1967, 192 с., стр.83, 84, рис.28). A known method of manufacturing forgings by extrusion, including shaped draft in conical matrices, extrusion of a conical rod with the simultaneous formation of a technological protrusion on the flange part of the forgings in the form of a truncated cone, final stamping in an open die with simultaneous extrusion of the rod and the formation of the forging flange (Sokolov H. L. Hot stamping by extrusion. - M.: Mechanical Engineering, 1967, 192 pp. 83, 84, Fig. 28).

Недостатком способа является его низкая универсальность. Только поковки тел вращения с простой по конфигурации фланцевой частью могут быть получены без заштамповки торцевого заусенца полуфабриката в тело поковки. The disadvantage of this method is its low versatility. Only forgings of bodies of revolution with a simple-to-configure flange part can be obtained without stamping the end burr of the semi-finished product into the body of the forging.

Кроме того, элементы фланцевой части поковки формируются только в окончательном открытом ручье, что приводит к дополнительному расходу металла, вытесняемого в облой. In addition, the elements of the flange part of the forgings are formed only in the final open stream, which leads to an additional consumption of metal displaced in the bulk.

Неопределенность соотношения размеров в плане между окончательно отштампованной поковкой и полуфабрикатом затрудняет использование способа для получения поковок, отличных от рассмотренной в известном способе. The uncertainty of the aspect ratio in the plan between the finally stamped forgings and the semi-finished product makes it difficult to use the method for producing forgings other than those considered in the known method.

Известен способ изготовления поковок выдавливанием, включающий осадку исходной заготовки, выдавливание стержня с предварительным формированием утолщения с размерами в плане, превышающими размеры в плане окончательно отштампованной поковки, окончательную штамповку в открытом штампе (Семендий В. М. , Акаро И. Л., Волосов Н.Н. Прогрессивные технология, оборудование и автоматизация кузнечно-штамповочного производства КамАЗа. - М.: Машиностроение, 1989, 304 с., ил., стр.173-174, рис.83). A known method of manufacturing forgings by extrusion, including draft of the initial billet, extrusion of the rod with the preliminary formation of thickening with dimensions in plan, exceeding the dimensions in terms of finally stamped forgings, final stamping in an open die (Semendiy V.M., Akaro I.L., Volosov N .N. Progressive technology, equipment and automation of forging and stamping production of KamAZ. - M .: Mashinostroenie, 1989, 304 pp., Ill., Pp. 173-174, Fig. 83).

Недостатком способа является большой расход металла. The disadvantage of this method is the high consumption of metal.

Поставлена задача разработать экономичный способ получения поковок выдавливанием. The task is to develop an economical method of producing forgings by extrusion.

Технический результат в способе изготовления поковок выдавливанием, включающем осадку исходной заготовки, формирование полуфабриката путем выдавливания стержня с предварительным формированием фланца, окончательную открытую штамповку, достигается тем, что полуфабрикат формируют с размерами фланцевой части в плане в пределах 0,9-1,0 от соответствующих размеров в плане окончательно отштампованной поковки, а окончательную штамповку проводят с вытеснением металла в облой под углом 5-85^o к вертикальной оси поковки.The technical result in a method of manufacturing forgings by extrusion, including the sediment of the original billet, the formation of the semi-finished product by extruding the rod with the preliminary formation of the flange, the final open stamping is achieved by the fact that the semi-finished product is formed with the dimensions of the flange part in the plan in the range of 0.9-1.0 from the corresponding sizes in terms of finally stamped forgings, and the final stamping is carried out with the displacement of metal in the groove at an angle of 5-85 ^o to the vertical axis of the forgings.

Осадку исходной заготовки осуществляют на вставках с фасонной контактной поверхностью. Draft of the initial billet is carried out on inserts with shaped contact surface.

Осадку исходной заготовки осуществляют в подвижном в радиальном направлении кольце. Draft of the initial billet is carried out in a radially movable ring.

Формирование полуфабриката проводят за один переход в закрытом штампе. The formation of the semi-finished product is carried out in one transition in a closed stamp.

Формирование полуфабриката проводят в два перехода, причем на первом переходе формируют конечный элемент стержня с размерами конечного элемента стержня окончательно отштампованной поковки. The formation of the semi-finished product is carried out in two transitions, and at the first transition the final element of the rod is formed with the dimensions of the final element of the rod finally stamped forgings.

Формирование полуфабриката проводят за три перехода. The formation of the semi-finished product is carried out in three transitions.

Выдавливают полый стержень. Squeeze a hollow rod.

Выдавливают сплошной стержень. Extrude a solid rod.

Формирование полуфабриката с размерами в плане в пределах 1,0-0,9 от соответствующих размеров в плане окончательно отштампованной поковки позволяет иметь полуфабрикат в плане, приближенный к размерам окончательно отштампованной поковки. Это обеспечивает надежное базирование полуфабриката в штампе для окончательной штамповки и уменьшает расход металла. Кроме того, такой подход дает возможность использовать на стадии формирования полуфабриката закрытые штампы. При штамповке в закрытом штампе существует опасность образования торцевого заусенца. Однако при указанных размерах торцевой заусенец, расположенный по периметру фланцевого утолщения, при окончательной штамповке вытесняется в облой, тем самым исключается заштамповка торцевого заусенца в тело поковки. The formation of a semi-finished product with dimensions in the plan within 1.0-0.9 of the corresponding dimensions in terms of the finally stamped forgings allows you to have a semi-finished product in plan, close to the dimensions of the finally stamped forgings. This provides reliable basing of the semi-finished product in the stamp for final stamping and reduces metal consumption. In addition, this approach makes it possible to use closed dies at the stage of formation of the semi-finished product. When stamping in a closed stamp, there is a danger of the formation of an end burr. However, with the indicated dimensions, the end burr located along the perimeter of the flange thickening is displaced into the flash during the final stamping, thereby stamping the end burr into the forging body.

Формирование полуфабриката с размерами в плане, превышающими размеры в плане окончательно отштампованной поковки (как в прототипе), приводит к лишнему расходу металла и перегрузке оборудования, поэтому верхний диапазон, равный 1,0, является наибольшим с точки зрения экономии металла, стойкости штампов и экономии энергозатрат. The formation of a semi-finished product with dimensions in the plan that exceeds the dimensions in terms of the finally stamped forgings (as in the prototype) leads to unnecessary metal consumption and equipment overload, therefore the upper range of 1.0 is the largest in terms of metal saving, die life and saving energy consumption.

При формировании полуфабриката с размерами в плане меньше 0,9 от соответствующих размеров в плане окончательно отштампованной поковки приводит к неопределенности течения верхней кромки полуфабриката, на которой расположен торцевой заусенец, и возникает опасность заштамповки заусенца в тело поковки. When forming a semifinished product with dimensions less than 0.9 of the corresponding dimensions in terms of a finally stamped forging, the flow of the upper edge of the semifinished product on which the end burr is located is uncertain, and there is a danger of stamping the burr into the forging body.

Вытеснение металла в облой под углом больше 85^o приводит к заштамповке заусенца в тело поковки.The displacement of the metal in the flask at an angle of more than 85 ^o leads to the stamping of the burr into the body of the forging.

Вытеснение металла в облой под углом меньше 5^o приводит к расклиниванию штампа и перегрузке оборудования. Кроме того, затруднена последующая обрезка облоя.The displacement of metal in the flask at an angle of less than 5 ^o leads to wedging of the stamp and equipment overload. In addition, subsequent pruning of the flake is difficult.

Наиболее оптимальной величиной угла вытеснения металла в облой являются пределы 25-65^o.The most optimal value of the angle of displacement of the metal in the flask is the range of 25-65 ^o .

При необходимости выполнения базирования по элементу поковки осадку исходной заготовки осуществляют на вставках с фасонной контактной поверхностью. If necessary, basing on the forging element, the draft of the initial billet is carried out on inserts with shaped contact surface.

При изготовлении круглых в плане поковок с целью дополнительной экономии металла осадку проводят в подвижном в радиальном направлении кольце. In the manufacture of round forgings in order to further save metal, the precipitate is carried out in a radially movable ring.

В зависимости от сложности конфигурации поковки, фланцевой части и стержня, например прямого или ступенчатого, формирование полуфабриката проводят в один или несколько переходов. При формировании полуфабриката в несколько переходов сначала формируют конечный элемент стержня с размерами конечного элемента стержня окончательно отштампованной поковки, на следующем переходе формируют следующий от конечной части участок стержня, затем стержень формируют окончательно. Такой подход последовательного формирования элементов поковки позволяет снизить расход металла в облой при окончательной штамповке, уменьшить усилие штамповки и увеличить стойкость штампов. Depending on the complexity of the configuration of the forgings, flange parts and the rod, for example direct or stepped, the formation of the semi-finished product is carried out in one or more transitions. When forming a semi-finished product in several transitions, the final element of the rod is first formed with the dimensions of the final element of the rod of the finally stamped forging, the next section of the rod from the final part is formed, then the rod is finally formed. This approach to the sequential formation of forging elements can reduce the consumption of metal in the flask during the final stamping, reduce the stamping force and increase the durability of the stamps.

В зависимости от чертежа поковки выдавливаемый стержень может быть сплошным или полым. Depending on the drawing of the forging, the extruded rod may be solid or hollow.

Независимо от комбинации переходов и используемых штампов перед окончательной штамповкой используется закрытый штамп. Regardless of the combination of transitions and stamps used, a closed stamp is used before final stamping.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ изготовления поковок выдавливанием отличается от прототипа. A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the inventive method of manufacturing forgings by extrusion is different from the prototype.

В прототипе формируют полуфабрикат с размерами фланцевой части в плане больше размеров в плане окончательно отштампованной поковки. Таким образом, за счет перерасхода металла выводят торцевой заусенец за пределы поковки. In the prototype, a semi-finished product is formed with the dimensions of the flange part in terms of more sizes in terms of the finally stamped forgings. Thus, due to the overspending of the metal, the end burr is removed outside the forging.

В предлагаемом способе формируют полуфабрикат с размерами фланцевой части в плане в пределах 1,0-0,9 от соответствующих размеров в плане окончательно отштампованной поковки. In the proposed method, a semi-finished product is formed with the dimensions of the flange part in the plan within 1.0-0.9 of the corresponding dimensions in the plan of the finally stamped forging.

В прототипе окончательную штамповку проводят с вытеснением металла в облой в горизонтальном направлении. In the prototype, the final stamping is carried out with the displacement of the metal in the bulk in the horizontal direction.

В предлагаемом способе штамповку проводят с вытеснением металла в облой под углом 5-85^o к вертикальной оси поковки. Это позволяет направить торцевой заусенец в облой.In the proposed method, stamping is carried out with the displacement of the metal in the flask at an angle of 5-85 ^o to the vertical axis of the forging. This allows you to direct the end of the burr into the cloud.

Эти отличительные признаки обеспечивают возможность стабильного получения поковок выдавливанием с минимальными материальными затратами. Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна". These distinguishing features provide the possibility of stable production of forgings by extrusion with minimal material costs. Thus, this technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". The analysis of copyright certificates, patents and scientific and technical information did not reveal the use of new significant features of the invention according to their functional purpose. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлены технологические переходы штамповки; на фиг.2 - слева начало, а справа конец осадки; на фиг.3 - слева начало, а справа конец формирования полуфабриката в закрытом штампе; на фиг.4 - слева начало, а справа конец окончательной штамповки в открытом штампе. In FIG. 1 shows the technological transitions of stamping; figure 2 - the beginning of the left, and the end of the precipitation on the right; figure 3 - the beginning of the left, and the right end of the formation of the semi-finished product in a closed stamp; figure 4 is the beginning on the left, and the end of the final stamping in the open stamp on the right.

Способ изготовления полых фланцевых поковок реализуется следующим образом. A method of manufacturing a hollow flange forgings is implemented as follows.

Штампованную поковку получают за несколько переходов, например за три, в ходе которых исходную заготовку 1, полученную из прутка, осаживают, получая заготовку 2, далее формируют полуфабрикат 3, затем, деформируя полуфабрикат 3, получают окончательно отштампованную поковку 4 с облоем 5. The stamped forging is obtained in several transitions, for example, in three, during which the initial billet 1, obtained from the bar, is precipitated to obtain the billet 2, then the semi-finished product 3 is formed, then, by deforming the semi-finished product 3, a finally stamped forged 4 with a burst 5 is obtained.

Исходную заготовку 1, полученную из прутка, осаживают между вставками 6 и 7. Вставки могут иметь плоские или фасонные контактные поверхности. В частном случае для получения строго определенной боковой поверхности после осадки осадку проводят в кольце. An initial blank 1 obtained from a bar is deposited between inserts 6 and 7. The inserts may have flat or shaped contact surfaces. In the particular case, to obtain a strictly defined lateral surface after precipitation, the precipitate is carried out in a ring.

Полученную в первом переходе заготовку 2 передают в штамп второго перехода, который состоит из матрицы 8, пуансона 9 и выталкивателя 10. Осаженную заготовку 2 устанавливают в полость матрицы 8. При движении ползуна пресса вниз пуансон 9 в матрице 8 деформирует осаженную заготовку 2, формируя полуфабрикат 3. Полуфабрикат извлекают из матрицы 8 выталкивателем 10. Полученный полуфабрикат устанавливают в штамп третьего перехода, состоящий из матрицы 11, пуансона 12 и выталкивателя 13. При движении ползуна пресса вниз пуансон 12 деформирует полуфабрикат 3 в матрице 11, в результате получается окончательно отштампованная поковка 4 с облоем 5. После завершения процесса деформации ползун пресса поднимают вверх, а окончательно отштампованную поковку 4 удаляют из матрицы 11 выталкивателем 13. The workpiece 2 obtained in the first transition is transferred to the second transition stamp, which consists of a matrix 8, a punch 9 and an ejector 10. The deposited workpiece 2 is installed in the cavity of the matrix 8. When the press slider moves down, the punch 9 in the matrix 8 deforms the deposited workpiece 2, forming a semi-finished product 3. The semi-finished product is removed from the matrix 8 by the ejector 10. The resulting semi-finished product is installed in the stamp of the third transition, consisting of a matrix 11, a punch 12 and a pusher 13. When the press slide moves down, the punch 12 deforms the semi-finished product 3 in the matrix 11, the result is a finally stamped forgings 4 with a burst 5. After the deformation process is completed, the press slider is lifted up, and the finally stamped forgings 4 are removed from the matrix 11 by the ejector 13.

Пример конкретного выполнения поковки вал-шестерни из стали 15ХГНТА ГОСТ 4543-71. An example of a specific implementation of the forging of the shaft gear from steel 15HGNTA GOST 4543-71.

Исходную заготовку диаметром 100 мм и высотой 135 мм нагревают в индукционном нагревателе до ковочной температуры, подают в блок штампа горячештамповочного пресса на первую позицию штамповки и осаживают до диаметра сферы, равного 127 мм. Осаженную заготовку перекладывают в ручей для выдавливания и формируют полуфабрикат с диаметром фланца 132 мм и стержнем диаметром 41 мм. Затем в окончательном ручье производят полное формирование головной фланцевой части поковки диаметром 132,5 мм и калибровку стержневой части, при этом с целью исключения заштамповки торцевого заусенца проводят вытеснение металла в облой под углом 45^o.The initial billet with a diameter of 100 mm and a height of 135 mm is heated in the induction heater to the forging temperature, fed to the stamp block of the hot stamping press at the first stamping position, and deposited to a sphere diameter of 127 mm. The precipitated billet is transferred to a stream for extrusion and a semi-finished product with a flange diameter of 132 mm and a core with a diameter of 41 mm is formed. Then in the final stream complete the formation of the head flange part of the forgings with a diameter of 132.5 mm and the calibration of the rod part, while in order to avoid stamping the end burr, the metal is forced into the groove at an angle of 45 ^o .

По сравнению с прототипом предлагаемый способ изготовления поковок выдавливанием более экономичен. Compared with the prototype, the proposed method of manufacturing forgings by extrusion is more economical.

Claims

1. A method of manufacturing forgings by extrusion, including the draft of the initial billet, the formation of a semi-finished product by extrusion of the rod with the preliminary formation of the flange, the final stamping, characterized in that the semi-finished product is formed with the dimensions of the flange part in the plan in the range of 0.9-1.0 from the corresponding dimensions in the plan is finally stamped forgings, and the final stamping is carried out with the displacement of metal in the groove at an angle of 5-85 ^o to the vertical axis of the forging.

2. The method according to claim 1, characterized in that the draft of the initial billet is carried out on inserts with shaped contact surface.

3. The method according to claim 1, characterized in that the draft of the initial billet is carried out in a radially movable ring.

4. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the semi-finished product is carried out in a single transition in a closed stamp.

5. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the semi-finished product is carried out in two transitions, and at the first transition the final element of the rod is formed with the dimensions of the final element of the rod finally stamped forgings.

6. The method according to claim 1, characterized in that the formation of the semi-finished product is carried out in three transitions.

7. The method according to claim 1, characterized in that the hollow rod is extruded.

8. The method according to claim 1, characterized in that a solid rod is extruded.