RU2083309C1 - Method of drawing blanks - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic metal working. SUBSTANCE: method of drawing blanks comprises steps of periodically feeding blank and reducing it at changing feed motion direction before each reduction to opposite one; determining blank motion values according to predetermined relations with use of given functions for finding parameters of said relations; at first reduction pass remaining non-deformed portion of blank at side of its free end; determining length of said portion according to above mentioned relation selected individually for each reduction; at each pass forging blank with maximally possible forging reduction ratio being no less than that of previous pass but no more than two. EFFECT: enhanced efficiency. 6 cl, 14 dwg

Description

 The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to broaching blanks mainly in a tool with a closed perimeter of the cross section of the working area on hydraulic presses.

где B размер рабочей поверхности бойков в направлении продольной оси заготовки;
l₁ длина недеформируемого участка заготовки, находящегося между соседними продеформированными в предыдущих нечетных обжатиях участками;
Δl_н, Δl_ч удлинение заготовки после соответственно нечетного и четного обжатия; а перед четными обжатиями заготовку перемещают в противоположную сторону на величину L_ч, определяемую соотношением

Недостатком известного способа является пониженная производительность и качество получаемых поковок вследствие низкой точности определения величины недеформируемого участка заготовки при первом и последующих нечетных обжатиях, перемещения ее перед вторым /первым четным/ обжатием. Низкая точность определения упомянутых величин объясняется отсутствием соотношений для определения длины недеформируемого участка заготовки при первом обжатии и величины перемещения ее после первого обжатия /перед вторым/, а также погрешностями в соотношениях для определения удлинения заготовки при нечетных обжатиях Δl_н и недеформируемого участка заготовки при последующих после первого нечетных обжатиях l₁. Указанные недостатки приводят к смещению оси симметрии очага деформации относительно оси симметрии рабочей зоны инструмента, в результате чего нарушается стабильность процесса ковки: при четных обжатиях металл вытекает за один или оба торца бойков или в рабочей зоне размещается уменьшенный смещаемый объем металла, что увеличивает число обжатий и перемещений заготовки, а следовательно, и время ковки. Указанное приводит к охлаждению заготовки и повторным нагревам ее, что снижает производительность процесса и качество поковок. Особенно это проявляется при ковке заготовок из труднодеформируемых материалов с узким интервалом ковочных температур.A known method of broaching a workpiece to obtain forgings with an elongated axis, including alternating in the passage of compression with its entire and part of the working surface of the strikers, with odd reductions, deformation is carried out by the entire working surface of the strikers with the workpiece moving before compression in one direction by the value of L _n , determined by the ratio

where B is the size of the working surface of the strikers in the direction of the longitudinal axis of the workpiece;
l _{1 the} length of the undeformable section of the workpiece located between adjacent sections deformed in previous odd crimps;
Δl _n , Δl _h elongation of the workpiece after respectively odd and even compression; and before even reductions, the workpiece is moved in the opposite direction by the value of L _h , determined by the ratio

The disadvantage of this method is the reduced productivity and quality of the forgings due to the low accuracy of determining the magnitude of the non-deformable section of the workpiece during the first and subsequent odd crimps, moving it before the second / first even / crimping. The low accuracy of the determination of the mentioned values is explained by the absence of ratios for determining the length of the non-deformable section of the workpiece during the first compression and its displacement after the first compression / before the second /, as well as errors in the ratios for determining the elongation of the workpiece with odd compressions Δl _n and the undeformable section of the workpiece in the subsequent after first odd reductions l ₁ . These shortcomings lead to a displacement of the axis of symmetry of the deformation zone relative to the axis of symmetry of the working area of the tool, as a result of which the forging process is disturbed: with even reductions, the metal flows out at one or both ends of the strikers or a reduced displaceable volume of metal is placed in the working area, which increases the number of reductions and the movement of the workpiece, and therefore the forging time. The above leads to cooling the workpiece and reheating it, which reduces the productivity of the process and the quality of the forgings. This is especially evident when forging workpieces from difficult to deform materials with a narrow range of forging temperatures.

 The purpose of the invention is to increase forging performance and forgings quality by reducing the number of press strokes and manipulator movements.

где B размер рабочей поверхности бойков в направлении продольной оси заготовки;
l₁ длина недеформируемого участка заготовки, находящегося между соседними продеформированными в предыдущих нечетных обжатиях участками;
Δl_н, Δl_ч удлинение заготовки после соответственно нечетного и четного обжатия; а перед четными обжатиями заготовку перемещают в противоположном направлении на величину L_ч, определяемую соотношением

при первом обжатии оставляют недеформированным участок заготовки длиной

со стороны ее свободного конца, величину перемещения заготовки перед вторым /первым четным/ обжатием

определяют из соотношения

где k коэффициент, зависящий от условий ковки; величину удлинения заготовки после нечетного обжатия Δl_н определяют из соотношения Δl_н = B•lnY где Y
величина укова, равная отношению площадей поперечного сечения заготовки до и после обжатия, а длину оставляемого недеформированным при последующих после первого нечетных обжатиях участка заготовки l₁ определяют и соотношения

. При первом обжатии длину оставляемого недеформируемым участка заготовки

могут определять из соотношения

коэффициент k, зависящий от условий ковки /температуры заготовки и инструмента, пластических свойств материала заготовки, степени деформации, наличия смазки в контактов заготовка-инструмент и т. п./, определяют из соотношения

удлинение заготовки после четного обжатия могут определять из соотношения

в каждом проходе заготовку могут ковать с уковом не более двух; в каждом проходе выноса заготовку могут деформировать с уковом максимально возможной величины и не меньшей, чем величина укова в предыдущем проходе.This goal is achieved by the fact that in the method of broaching the workpiece, including alternating in the passage of compression of the whole and part of the working surface of the strikers, and with odd compressions, deformation is carried out by the entire working surface of the strikers with the workpiece moving before compression in one direction by the value of L _n , determined by the ratio

where B is the size of the working surface of the strikers in the direction of the longitudinal axis of the workpiece;
l _{1 the} length of the undeformable section of the workpiece located between adjacent sections deformed in previous odd crimps;
Δl _n , Δl _h elongation of the workpiece after respectively odd and even compression; and before even reductions, the workpiece is moved in the opposite direction by the value of L _h , determined by the ratio

during the first crimp, a section of the workpiece is left undeformed

from the side of its free end, the amount of movement of the workpiece before the second / first even / compression

determined from the ratio

where k is a coefficient depending on the forging conditions; the magnitude of the elongation of the workpiece after an odd compression Δl _n is determined from the relation Δl _n = B • lnY where Y
the value of ukov equal to the ratio of the cross-sectional area of the workpiece before and after compression, and the length left undeformed during subsequent after the first odd compression of the workpiece section l ₁ determine and the ratio

. At the first crimp, the length of the blank portion left undeformable

can determine from the ratio

the coefficient k, depending on the conditions of the forging / temperature of the workpiece and tool, the plastic properties of the workpiece material, the degree of deformation, the presence of lubricant in the workpiece-tool contacts, etc. /, is determined from the ratio

elongation of the workpiece after even compression can be determined from the ratio

in each aisle, the workpiece can be forged with a maximum of two; in each takeaway pass, the workpiece can be deformed with the maximum possible value and not less than the size of the yoke in the previous pass.

 Figure 1.2 shows the strikers and the workpiece in position, respectively, before and after the first compression; in Fig.3,4 position, respectively, before and after the second compression; Fig.6.6 position, respectively, before and after subsequent after the first odd crimps; in FIG. 7 position to subsequent after the second even compression; in FIG. 8, 9, 10 possible options for the position of the workpiece and the strikers at the end of subsequent even after the second even compression; in FIG. 11.12 cross-sections A-A and B-B of the workpiece and the strikers, respectively, before and after crimping; in FIG. 13, 14 is a possible cross-section of the workpiece and the strikers before and after crimping, respectively.

 The method is as follows.

от ближайшего к нему торца 8 бойков 3.6. Производят первое обжатие заготовки 1, совершая рабочий ход инструмента h=H₃-H_n, где H₃ и H_n высота заготовки соответственно до и после обжатия /фиг.11.14/. В конце первого обжатия заготовка 1, манипулятор 2 и бойки 3.6 занимают положение, показанное на фиг. 2,12,14. При первом обжатии, как и при любом другом нечетном обжатии, происходит вытекание металла заготовки за торцы 8,9 бойков 3.6, при этом заготовка удлиняется на величину

от каждого торца 8,9, а со стороны свободного торца 7 заготовлен 1 остаток недеформированный участок длиной

/фиг. 2/ с исходными размерами поперечного сечения /фиг.11,13/. Таким образом, металл заготовки течет в противоположные стороны от нейтрального слоя H-H, совмещенного с осью симметрии инструмента 10. Затем бойки 3.6 приводят в исходное положение и заготовку 1 перемещают в противоположном направлении на величину

после чего заготовка 1, манипулятор 2 и бойки 3.6 занимают положение, показанное на фиг.3,11,13. При этом, как видно из фиг.3, торец 7 заготовки 1 находится на расстоянии X₁ от торца 6 инструмента, а граница 11 между участками заготовки 1, находившихся в рабочей зоне бойков 3.6 в конце первого обжатия и металлом, вытекшим за торец 8 бойков 3.6, находится на расстоянии X₂ от торца 9 инструмента. Производится второй рабочий ход инструмента h H₃-H_n, в конце которого заготовка 1, манипулятор 2, бойки 3.6, торец 7 заготовки 1, торцы 8,9 бойков и граница 11 занимают положение, показанное на фиг. 4,12,14, если выполняется условия, при которых длина недеформированного в первом обжатии участка

составляет

перед вторым обжатием заготовку 1 перемещают на величину

удлинение заготовки 1 после первого и любого последующего нечетного обжатия Δl_н составляет Δl_н = B•lnY Если указанные условия не выполняются, то металл заготовки 1 из рабочей зоны за торцы 8, 9 бойков 3.6 может вытечь /граница 11 на фиг. 9/ или же граница 11 и торец 7 заготовки не дойдут до торцов 8,9 бойков 3.6 /граница 11 на фиг.10/; и то и другое требует дополнительных обжатий и перемещений заготовки для получения поковочных размеров, что снижает производительность процесса протяжки и качество, т.к. увеличение времени ковки ведет к подхолаживанию заготовки и трещинообразованию, особенно в случае ковки заготовок из труднодеформируемых сталей и сплавов. Затем бойки 3.6 приводят в исходное положение и далее заготовку 1 куют, чередуя перемещения ее в противоположных направлениях: перед нечетным обжатием перемещают на величину L_н в одном направлении /например, от себя манипулятор приближается к инструменту/, а перед четным на величину L_ч в другом /на себя манипулятор удаляется от инструмента/. Перед началом нечетного обжатия заготовка 1, манипулятор 2 и бойки 3.6 занимают положение, показанное на фиг.5,11,13. Производят рабочий ход инструмента h H₃ H_n, в конце которого заготовка 1, манипулятор 2 и бойки 3.6 занимают положение, показанное на фиг.6,12, 14. Таким образом, из сравнения фиг. 1,2 и 5,6 видно, что процесс деформирования в любом нечетном обжатии идентичен процессу первого обжатия за исключением длины оставляемого недеформированным участка: в последующих после первого обжатиях упомянутая длина равна l₁ и может определяться соотношением

Перед началом любого после второго четного обжатия заготовка 1, манипулятор 2, бойки 3.6 занимают положение, показанное на фиг.7,11,13. Нейтральный слой H-H также как и при нечетном обжатии совпадает с осью симметрии 10 инструмента. Производят рабочий ход инструмента, в конце которого заготовка 1, манипулятор 2, бойки 3.6, их торцы 8, 9 и границы 11, 12 приходят в положение, показанное на фиг. 8,12,14, если выполняются условия, при которых l₁, Δl_н, Δl_ч соответствуют соотношениям

При отклонении от указанных соотношений либо часть металла 13, 14 заготовки 1 вытечет из рабочей зоны за торцы 8,9 бойков 3.6 и границы 12,11 выйдут из рабочей зоны на расстояние X₃ и X₄ от торцев соответственно 8,9 бойков 3.6 /фиг. 9/; либо границы 12, 11 не дойдут до торцев 8, 9 на расстояние X₅, X₆ соответственно /фиг.10/. В обоих случаях потребуются дополнительные обжатия и перемещения заготовки для получения поковочных размеров, что снижает производительность и качество. Циклы перемещений и обжатий повторяют до тех пор, пока не прокуют заготовку по всей длине. При необходимости делают еще один или несколько проходов. В каждом проходе заготовку куют с уковом не более двух. Если заготовку куют не за один вынос из печи, то в каждом проходе выноса заготовку могут деформировать с уковом максимально возможной величины и не меньшей, чем величина укова в предыдущем проходе.The heated workpiece 1 installed in the manipulator 2, before the first crimping is moved to the working area of the strikers 3.6 in the position shown in FIG. 1,11,13. When this end 7 of the workpiece 1 is set at a distance

from the closest end to it 8 strikers 3.6. Make the first compression of the workpiece 1, making the tool stroke h = H ₃ -H _n , where H ₃ and H _{n the} height of the workpiece, respectively, before and after compression / Fig.11.14/. At the end of the first reduction, the workpiece 1, the manipulator 2 and the strikers 3.6 occupy the position shown in FIG. 2,12,14. During the first reduction, as with any other odd reduction, the workpiece metal flows out at the ends of 8.9 strikers 3.6, while the workpiece is extended by

from each end 8.9, and from the side of the free end 7 1 residue is prepared undeformed section of length

/ Fig. 2 / with the original dimensions of the cross section / Fig.11,13 /. Thus, the metal of the workpiece flows in opposite directions from the neutral layer HH, combined with the axis of symmetry of the tool 10. Then, the strikers 3.6 bring in the initial position and the workpiece 1 is moved in the opposite direction by

after which the workpiece 1, the manipulator 2 and the strikers 3.6 occupy the position shown in Fig.3,11,13. Moreover, as can be seen from figure 3, the end face 7 of the workpiece 1 is located at a distance of X ₁ from the end face 6 of the tool, and the border 11 between the sections of the workpiece 1 located in the working area of the strikers 3.6 at the end of the first crimping and the metal flowing out over the end 8 of the strikers 3.6, is at a distance of X ₂ from the end face 9 of the tool. A second tool stroke h H ₃ -H _{n is made} , at the end of which the workpiece 1, manipulator 2, dies 3.6, end 7 of workpiece 1, ends 8.9 of dies and border 11 occupy the position shown in FIG. 4,12,14, if the conditions are met under which the length of the undeformed section in the first compression

makes up

before the second crimping, the workpiece 1 is moved by

elongation of the workpiece 1 after the first and any subsequent odd crimping Δl _n is Δl _n = B • lnY If these conditions are not met, then the metal of the workpiece 1 from the working area beyond the ends 8, 9 of the strikers 3.6 may leak / border 11 in FIG. 9 / or the border 11 and the end face 7 of the workpiece will not reach the ends 8.9 of the strikers 3.6 / border 11 in figure 10 /; both require additional compression and movement of the workpiece to obtain forging dimensions, which reduces the productivity of the drawing process and quality, because an increase in forging time leads to cooling of the workpiece and cracking, especially in the case of forging workpieces from hard to deform steels and alloys. Then the strikers 3.6 are brought to the initial position and then the workpiece 1 is forged, alternating its movements in opposite directions: before the odd crimp, they are moved by the value of L _n in one direction / for example, the manipulator is approaching the tool / from itself, and before the even by the value of L _h in friend / the manipulator moves away from the tool /. Before the start of the odd crimping, the workpiece 1, the manipulator 2 and the strikers 3.6 occupy the position shown in Figures 5,11,13. The tool stroke h H ₃ H _{n is made} , at the end of which the workpiece 1, the manipulator 2 and the strikers 3.6 occupy the position shown in Figs. 6, 12, 14. Thus, from a comparison of Figs. 1,2 and 5,6 it is seen that the deformation process in any odd compression is identical to the first compression process except for the length of the portion left undeformed: in the subsequent compression after the first compression, the mentioned length is l ₁ and can be determined by the ratio

Before starting any after the second even compression blank 1, manipulator 2, strikers 3.6 occupy the position shown in Fig.7,11,13. The neutral HH layer, as in the case of odd crimping, coincides with the axis of symmetry 10 of the tool. The tool travels at the end of which the workpiece 1, manipulator 2, strikers 3.6, their ends 8, 9 and borders 11, 12 come to the position shown in FIG. 8,12,14, if the conditions are satisfied under which l ₁ , Δl _n , Δl _h correspond to the relations

If you deviate from these ratios, either part of the metal 13, 14 of the workpiece 1 will flow out of the working area at the ends of 8.9 strikers 3.6 and the borders of 12.11 will leave the working area at a distance of X ₃ and X ₄ from the ends of 8.9 strikers 3.6 / fig. . nine/; or borders 12, 11 will not reach the ends 8, 9 at a distance of X ₅ , X _6, respectively / Fig. 10/. In both cases, additional compression and movement of the workpiece will be required to obtain forging dimensions, which reduces productivity and quality. The cycles of movement and compression are repeated until the workpiece is forged along its entire length. If necessary, make one or more passes. In each aisle, the workpiece is forged with a bast no more than two. If the workpiece is forged for more than one take-out from the furnace, then in each pass of the take-off, the workpiece can be deformed with a yoke of the maximum possible size and no less than the size of the yoke in the previous pass.

определяемой предложенным соотношением и отличающейся по величине от недеформируемых участков, выполняемых при последующих нечетных обжатиях l₁, обеспечивает распределение оптимального смещаемого объема металла в рабочей зоне инструмента при втором обжатии. Кроме того, выполнение длины

и величины перемещения заготовки

по предложенным зависимости обеспечивает в начале и конце второго обжатия соответственно минимальный и нулевой эксцентриситет результирующей усилия деформирования относительно оси симметрии рабочей зоны инструмента.The execution of the length of the undeformed end section of the workpiece during the first compression

determined by the proposed ratio and differing in magnitude from non-deformable sections performed during subsequent odd reductions of l ₁ ensures the distribution of the optimum displaceable metal volume in the working area of the tool during the second reduction. In addition, the execution of length

and the magnitude of the movement of the workpiece

according to the proposed dependencies, it provides at the beginning and end of the second compression, respectively, the minimum and zero eccentricity of the resulting deformation force relative to the axis of symmetry of the tool working zone.

Theoretical and experimental studies revealed the proposed more accurate relationships for determining the elongation of the workpiece with odd Δl _n and even Δl _h compressions and the length left undeformed during subsequent subsequent after the first odd compressions section of the workpiece l ₁ , which provide a more accurate determination and execution of the magnitude of all movements of the workpiece and, as a result, the placement of optimal displaced volumes of metal in the working area of the tool, as well as the combination of the axis of symmetry of the deformation zone and the working us the tool than is achieved the minimum number of power strokes and the tool exception eccentric loading it and press mounted coaxially with the tool.

 Deformation of the workpiece in each pass with an uk of no more than two eliminates the flow of metal beyond the ends of the strikers with even compression, which contributes to an increase in forging productivity and forging quality, since otherwise, additional compression and movement of the workpiece would have to be done.

 Deformation of the workpiece in each takeaway pass with an uk of the maximum possible value, not less than the size of the yoke in the previous pass, ensures the minimum possible ratio of the side surface area to the volume of the workpiece to the end of the forging for removal, which reduces the heat loss of the workpiece into the environment and, therefore, slows down the cooling of the workpiece, and also reduces the time to achieve forging dimensions when forging a workpiece. As a result, it becomes possible to reduce the number of heatings, saving energy, labor, and the total time for manufacturing forgings, as well as to improve the quality of forgings, especially from hardly deformed materials with a narrow range of forging temperatures.

; k₁ 0,46;

; l_1,1 177 мм;

L_н,1 662 мм; L_ч,1 222 мм, количество обжатий в проходе 9. Во втором проходе заготовку ковали с уковом Y₂ 1,85 и получали поковку восьмигранной формы длиной 3960 мм; высота поперечного сечения 80 мм, ширина - 105 мм. Остальные параметры второго прохода:

; k₂ 0,13;

;l_1,2 19 мм;

L_н,2 573 мм; L_ч,2 203 мм, количество обжатий в проходе 17. Поковка получена за один вынос, температурный интервал ковки 1110.900^oC.Example. According to the proposed method, a forging of KhN35VTYu alloy was forged on a hydraulic press with a force of 15 MN. The initial billet was an octahedron with a height and width of a cross section of 140 mm and a length of 1860 mm. Forging was carried out in a four-flute tool with octagonal cross-section of the working area, which had the parameters: B 240 mm, c 60 mm, d 94 mm, α = 30 ^° 30 ^o . In the first pass, the workpiece was forged with a yoke of Y ₁ 1.15. After the first pass, the workpiece had a length of 2140 mm and a cross section in the form of an octagon 126 mm high and 135 mm wide. Other parameters of the first pass:

; k ₁ 0.46;

; l _1.1 177 mm;

L _n, 1,662 mm; L _{h, 1} 222 mm, the number of crimps in the aisle 9. In the second aisle, the workpiece was forged with a yoke of Y ₂ 1.85 and an forgings of an octagonal shape with a length of 3960 mm were obtained; cross-sectional height 80 mm, width - 105 mm. The remaining parameters of the second pass:

; k ₂ 0.13;

; l _1.2 19 mm;

L _{n, 2} 573 mm; L _{h, 2} 203 mm, the number of crimps in the passage 17. The forging obtained in one run, the temperature range of forging 1110.900 ^o C.

 The invention improves the performance of forging-broaches and the quality of forgings.

Claims (2)

1. The method of broaching the workpiece, including alternating in the passage of compression of the whole and part of the working surface of the strikers with deformation on odd reductions of the entire working surface of the strikers, moving the workpiece before compression in one direction by the value of L _n , determined from the ratio

where In the size of the working surface of the strikers in the direction of the longitudinal axis of the workpiece;
l _{1 the} length of the undeformable section of the workpiece located between adjacent sections deformed in previous odd crimps;
Δl _n and Δl _h - elongation of the workpiece after respectively odd and even compression,
and moving the workpiece before even reductions in the opposite direction by

characterized in that during the first crimp, the length of the workpiece is left undeformed

from the side of its free end, the amount of movement of the workpiece before the second compression

determined from the ratio

where k is a coefficient depending on the forging conditions,
the magnitude of the elongation of the workpiece after an odd compression Δl _n is determined from the ratio
Δl _n = B • lnу,
where y is the magnitude of the yoke equal to the ratio of the cross-sectional areas of the workpiece before and after compression,
and the length l ₁ left undeformed during subsequent after the first odd crimps of the workpiece section is determined from the ratio

2. The method according to claim 1, characterized in that when the first compression length

the portion of the workpiece left undeformed is determined from the ratio

3. The method according to claim 1, characterized in that the coefficient k, depending on the forging conditions, is determined from the ratio

4. The method according to claim 1, characterized in that the elongation Δl _{h of the} workpiece after even compression is determined by the ratio

5. The method according to claim 1, characterized in that in each aisle the workpiece is forged with a yoke of no more than two.  6. The method according to claim 1, characterized in that in each pass of the removal of the workpiece is deformed with ukova maximum possible value and no less than the size of the ukov in the previous pass.

Images