RU2645814C1

RU2645814C1 - Method for manufacture of long-axis items like a rod with thickness

Info

Publication number: RU2645814C1
Application number: RU2017111615A
Authority: RU
Inventors: Виталий Вениаминович Девятов
Original assignee: Виталий Вениаминович Девятов
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2017-04-06
Publication date: 2018-02-28

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming by pressure and can be used in producing of long-axis items such as a rod with thickening. Incoming billet with smaller diameter than outer diameter of the thickening is used. Initially, thickening is formed by putting metal to the end of the incoming billet by the action of die punch in the cavity between the working ends of the punch and removable hub. Hub is placed in the body of the die coaxially with die block, with protruding of the end of the incoming billet over working end of the hub and fixed until the shaping of thickening is ended. Then the hub is released the brake and the rod is formed by extruding the metal of the remaining part of incoming billet into a hole of the die while simultaneously affecting to the incoming billet of the punch and the hub.

EFFECT: as a result, improved the quality of obtained items and the stability of used tool.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к процессам обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении длинноосных стержневых изделий типа вал-шестерня, клапанов, изделий с фасонным утолщением и ступенчатым стержнем и др. за один переход.The invention relates to metal forming processes and can be used in the manufacture of long-axis rod products such as a gear shaft, valves, products with shaped thickening and a stepped rod, etc. in one transition.

Длинноосные стержневые изделия типа клапанов характеризуются наличием длинного стержня относительно небольшого диаметра и утолщения большого диаметра, расположенного на конце стержня. Значительная разница диаметров стержня и головки не позволяет изготавливать подобные изделия прямым выдавливанием за один переход из-за возникновения больших усилий деформирования и степеней деформаций. В большинстве случаев, например, клапаны, изготавливают прямым выдавливанием за два перехода. В первом переходе выдавливают стержень из заготовки диаметром меньшим диаметра тарелки клапана, во втором переходе формируют тарелку клапана путем осадки оставшейся части заготовки в контейнере.Long-axis rod products of the valve type are characterized by the presence of a long rod with a relatively small diameter and a thickening of a large diameter located at the end of the rod. A significant difference in the diameters of the rod and the head does not allow to manufacture such products by direct extrusion in one transition due to the occurrence of large deformation forces and degrees of deformation. In most cases, for example, valves are made by direct extrusion in two transitions. In the first transition, the core is squeezed out of the workpiece with a diameter smaller than the valve disc diameter; in the second transition, the valve plate is formed by depositing the remaining part of the workpiece in the container.

Известен способ изготовления подобных изделий горячим выдавливанием на прессах с подвижным контейнером, включающий подачу заготовки в контейнер, распрессовку заготовки в контейнере, выдавливание части заготовки в очко матрицы с формированием штамповки с частью постоянного сечения и формирование на указанной штамповке утолщения путем осадки оставшейся части заготовки, при этом выдавливание части заготовки в стержень осуществляют прямым выдавливанием, а осадку оставшейся части заготовки осуществляют в полость, которую образуют путем перемещения матричного узла относительно контейнера перед формированием утолщения (Патент РФ №2259897). Прототип.A known method of manufacturing such products by hot extrusion on presses with a movable container, including feeding the workpiece into the container, extruding the workpiece in the container, extruding part of the workpiece into a die matrix with forming a stamping with a part of a constant cross-section and forming thickening on the stamping by settling the remaining part of the workpiece, this extrusion of the part of the workpiece into the rod is carried out by direct extrusion, and the sediment of the remaining part of the workpiece is carried out in the cavity, which form the path node displacement matrix with respect to the container prior to forming the thickenings (RF Patent №2259897). Prototype.

Недостатками прототипа являются трудности широкого использования приведенного способа выдавливания, связанные с необходимостью применения специальных гидравлических прессов с подвижным контейнером, имеющих скорость перемещения траверсы, недостаточную для выдавливания стальных поковок с тонкими элементами при температурах нагрева заготовок 1100-1200 градусов из-за быстрого понижения температуры тонких элементов. Гидравлические прессы с подвижным контейнером и большей скоростью в настоящее время имеются в единичных исполнениях. На первом этапе выдавливание стержня производят по традиционной схеме прямого выдавливания, характеризующемся возникновением высоких (пиковых) удельных давлений при распрессовке и выдавливании заготовки, что вызывает увеличение энергетических затрат и снижние стойкости инструмента. Производительность процесса выдавливания сравнительно низкая.The disadvantages of the prototype are the difficulties of widespread use of the extrusion method associated with the need to use special hydraulic presses with a movable container having a traverse speed insufficient to extrude steel forgings with thin elements at heating temperatures of 1100-1200 degrees due to the rapid decrease in the temperature of thin elements . Hydraulic presses with a moving container and higher speed are currently available in single versions. At the first stage, the extrusion of the rod is carried out according to the traditional direct extrusion scheme, characterized by the occurrence of high (peak) specific pressures during extrusion and extrusion of the workpiece, which causes an increase in energy costs and a decrease in tool life. Extrusion process performance is relatively low.

Задачей изобретения является повышение производительности, точности размеров, стойкости инструмента, качества продукции, расширение номенклатуры изделий, снижение энергозатрат и трудоемкости при изготовлении изделий.The objective of the invention is to increase productivity, dimensional accuracy, tool durability, product quality, expanding the product range, reducing energy consumption and complexity in the manufacture of products.

Поставленная задача в предлагаемом изобретении решена путем изменения последовательности проведения этапов формообразования и схемы напряженного состояния, применения исходной заготовки диаметром, меньшим наибольшего диаметра изделия, сокращения числа переходов при изготовлении стержневых изделий с утолщением до одного, использования традиционных механических прессов, скорости движения рабочих траверс которых выше скорости гидравлических.The problem in the present invention is solved by changing the sequence of stages of shaping and stress state diagrams, using the original workpiece with a diameter smaller than the largest diameter of the product, reducing the number of transitions in the manufacture of core products with a thickening to one, using traditional mechanical presses, the speed of which the working traverses are higher hydraulic speeds.

Сущность предлагаемого способа изготовления стержневых изделий с утолщением заключается в следующем. Используют исходную заготовку, диаметр которой меньше диаметра утолщения изделия по крайней мере, в 1,5-2 раза, устанавливают ее на матрицу в отверстие первоначально зафиксированной подвижной ступицы, размещенной в корпусе штампа, таким образом, чтобы конец заготовки выступал над рабочим торцем подвижной ступицы на величину h, определяемую из величины объема металла, необходимого для формообразования утолщения изделия, затем под действием пуансона, при неподвижной ступице, первоначально формообразуют утолщение изделия путем высадки металла, выступающего конца заготовки, в полость между торцами пуансона и ступицы, предварительно формообразуя утолщение изделия, затем подвижную ступицу растормаживают и при одновременном перемещении пуансона и подвижной ступицы выдавливают оставшуюся часть металла заготовки в отверстие матрицы, в конце процесса выдавливания утолщение, при необходимости, доштамповывают.The essence of the proposed method for the manufacture of rod products with a thickening is as follows. An initial preform is used, the diameter of which is at least 1.5-2 times smaller than the diameter of the product thickening, and it is mounted on the matrix in the hole of the initially fixed movable hub located in the die body, so that the end of the preform protrudes above the working end of the movable hub by the value of h, determined from the value of the volume of metal necessary for shaping the thickening of the product, then under the action of the punch, with the hub stationary, the thickening of the product is initially formed by planting the protrusion of the protruding end of the workpiece into the cavity between the ends of the punch and the hub, preforming the thickening of the product, then release the movable hub and, while moving the punch and the movable hub, squeeze out the remaining part of the workpiece metal into the die hole, at the end of the extrusion process, thicken, if necessary, stamp .

Применение исходной заготовки диаметром, меньшим наружного диаметра изделия, позволяет снизить усилия высадки утолщения и выдавливания стержня. При одновременном воздействии пуансона на металл заготовки и подвижную ступицу, перемещающуюся в направлении выдавливания стержня, трение между металлом заготовки и стенками ступицы практически отсутствует и усилие выдавливания также значительно снижается. Доштамповка утолщения позволяет повысить точность размеров изделия.The use of the original billet with a diameter smaller than the outer diameter of the product allows to reduce the efforts of landing thickening and extrusion of the rod. With the simultaneous action of the punch on the workpiece metal and the movable hub moving in the direction of extrusion of the rod, there is practically no friction between the workpiece metal and the walls of the hub and the extrusion force is also significantly reduced. Extrusion of the thickening allows to increase the accuracy of the dimensions of the product.

Предложенный способ можно применять и при изготовлении стержневых изделий с пустотелым утолщением, а также со ступенчатой формой утолщения и стержня и др.The proposed method can also be used in the manufacture of core products with a hollow thickening, as well as with a stepwise shape of the thickening and the rod, etc.

В целом использование предлагаемого способа изготовления стержневых изделий с утолщением на конце, в том числе и на традиционных механических прессах, позволяет повысить производительность процесса изготовления, точность размеров, прочностные характеристики изделий, стойкость инструмента, снизить усилия деформирования, энергозатраты и расширить сортамент изделий, изготавливаемых выдавливанием.In general, the use of the proposed method for the manufacture of core products with a thickening at the end, including on traditional mechanical presses, can improve the productivity of the manufacturing process, dimensional accuracy, strength characteristics of products, tool life, reduce deformation forces, energy consumption and expand the range of products made by extrusion .

Этапы осуществления предлагаемого способа показаны в разрезе на фиг. 1. На левой стороне фигуры 1 показан первый этап формообразования утолщения изделия, в котором исходную заготовку 1 (показана пунктиром) устанавливают в отверстие первоначально зафиксированной подвижной ступицы 2, на матрицу 3 таким образом, чтобы ее конец выступал над матрицей на величину h, и под действием пуансона 4 производят высадку конца заготовки, заполняя металлом полость между торцами пуансона и ступицы. Далее ступицу 2 растормаживают и при одновременном воздействии пуансона 4 и ступицы 2 на заготовку выдавливают металл в отверстие матрицы 3 (правая сторона фиг. 1).Stages of the proposed method are shown in section in FIG. 1. On the left side of figure 1 shows the first stage of the formation of the thickening of the product, in which the initial billet 1 (shown by a dotted line) is installed in the hole of the initially fixed movable hub 2, on the matrix 3 so that its end protrudes above the matrix by the value of h, and under by the action of the punch 4, the end of the workpiece is upset, filling the cavity between the ends of the punch and the hub with metal. Next, the hub 2 is released and, at the same time, the punch 4 and the hub 2 are pressed onto the workpiece, the metal is pressed into the hole of the matrix 3 (right side of Fig. 1).

Возможность осуществления предложенного способа установлена экспериментально при изготовлении опытных стальных образцов поковок с диаметрами утолщений 80 мм, стержня 20 мм, высотой 150 мм.The possibility of implementing the proposed method was established experimentally in the manufacture of experimental steel samples of forgings with diameters of thickenings of 80 mm, a rod of 20 mm, and a height of 150 mm.

Claims

A method of manufacturing long-axis products of the type of a core with a thickening, including the use of an initial billet with a diameter smaller than the external diameter of the thickening, shaping of the thickening under the action of a die punch, and shaping of the rod by extruding the workpiece metal into the hole of the die of the die, characterized in that the thickening is initially formed by the metal heading of the end of the initial workpiece under the action of the stamp punch into the cavity between the working ends of the punch and the movable hub, which is placed in orpuse matrix die coaxially with providing protruding end of the initial workpiece above the working end of the hub and fixed to the end of forming a thickening and then the releasing hub and rod extruding shaping produce the remainder of the metal blank into the die aperture during simultaneous action on the workpiece and the punch hub.