SU1514454A1

SU1514454A1 - Способ получения многоканальных цилиндрических изделий

Info

Publication number: SU1514454A1
Application number: SU884358343A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr N Davidovich; Galina N Tyurina; Valerij A Klushin; Vladimir P Filipovich; Georgij V Andreev
Original assignee: Bruss Fiz Tech I An
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-01-04
Publication date: 1989-10-15

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Цель изобретения - повышение качества изделий путем повышения стойкости и производительности за счет получения плавных переходов в каналах и закручивания

их относительно оси заготовки. В штучной профилированной заготовке высверливают сквозные продольные каналы (ПК). Диаметр ПК выполняют большим диаметра устанавливаемых в них стержней (С), покрытых разделительной

2

смазкой. При этом диаметры ПК и диаметры С связаны'соотношением 1ϋ„_к/ /Ц_ст< 2,5. где ϋ_ηκ - диаметр ПК, ϋ_ετ - диаметр стержней. Покрытие разделительной смазкой С устанавливаются в ПК. Заготовку нагревают до температуры деформации и производят поперечно-клиновую прокатку ее концевых участков. Деформацию концевых участков ведут на конус со степенью обжатия на торцах, равной £ =1,5-2.

При этом деформацию осуществляют при температуре нагрева заготовки в пределах 450 - 600°С и угле закручивания осей ПК относительно оси заготовки, равном 0,5-0,6 рад. После этого С удаляют, а торцовые утяжины отрезают. Качество изделий повышается за счет увеличения их эксплуатационной стойкости, а производительность - за счет получения плавных переходов в ПК и закручивания их относительно оси заготовки, обеспечивающих более полное смешивание кислорода с ацетиленом в процессе эксплуатации мундштука. 8 ил., 2 табл.

СЛ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности может быть использовано при изготовлении деталей газорезного оборудования, например мундштуков.

Цель - повышение качества изделий путем улучшения стойкости и производительности за счет получения плавных переходов в каналах и закручивания их относительно оси заготовки.

На фиг. 1 показана предварительно спрофилированная заготовка; на. фиг. 2 - заготовка после механической обработки каналов, в которые вставлены стержни, покрытые разделительной смазкой; на фиг. 3 - заготовь ка после прокатки, удаления стержней и отрезки торцовой утяжины; на фиг. 4 - вид А на фиг. 3; на фиг.5 крутой переход угла наклона образую-

щей конуса (о£ - 30°), на фиг. 6 график зависимости угла закручивания каналов у относительно оси заготовки от степени обжатия § и темпера- $ туры прокатки; на фиг. 7 - зависимость угла закручивания у от относительного расстояния канала до оси заготовки; на фиг. 8 - зависимость производительности резака от парамет-ю ров у -угла закручивания каналов относительно оси заготовки и об -угла наклона образующей конуса.

Изготовление многоканальных цилиндрических изделий типа мундштуков 15 газокислородного резака осуществляется следующим образом.

В предварительно отрубленной и спрофилированной по наружной поверхности заготовке 1 (фиг. 1) высверливают сквозные продольные каналы 2, диаметр которых больше диаметра устанавливаемых в них стержней 3 и связан соотношением

Р п.к

< 2.5,

25

где 0 _{п к} - диаметр продольных каналов;

ϋ _ст. - диаметр стержней.

В эти отверстия вставляют металлические стержни, покрытие разделительной смазкой (фиг, 2). Заготовку нагревают до температуры деформации, после чего производят поперечно-клиновую прокатку концевых участков заготовки на конус с заданной степенью обжатия на торц^. После этого стержни удаляют, а торцовую утяжину 4 отрезают (фиг. 3). Зависимость диаметра продольного канала и стержня определена экспериментально и представляет собой условие, при котором обжатие каналов на оправке происходит

Нижний

30

35

40

45

50

без зажимов на стенках канала предел соотношения ϋ „ _к /ϋ _ст > 1, так

как иначе в случае ϋ_ρΚ /Ост 1 теряемся смысл (диаметр канала меньше диаметра стержня) или же при ϋ_ηκ /О_ст, =

= 1 невозможно получить плавный переход от внутреннего участка канала к выходному его диаметру (диаметр канала остается постоянным). Предел 0_{п к}/0_ст < 2,5 определяется тем, чтог при превышении значения 2,5 вокруг стержня образуются зоны "охлопывания" и образование зжимов из-за потерь устойчивости стенок канала при

55

1514454 ⁴

обжатии (фиг. 4). В пределах 1<

<ϋ_{η κ} /П_ст <2,5 зон "охлопывания" не наблюдается и обжатие происходит равномерно (фиг. 5), что позволяет получить канал переменного сечения от· исходного диаметра до диаметра стержня с высоким качеством поверхности (шероховатость составляет = = 0,32 мкм).

Пределы степеней обжатия определяются условиями полного обжатия стержней к стенкам канала (это происходит при £ > 1,5) и условием устойчивого ,протекания процесса прокатки £ < 2. При превышении этого условия возможны проскальзывание и обрыв прокатываемого участка. Угол наклона образующей конуса об на прокатываемом кон. о

20 це .заготовки ограничен 30 , так как при превышении этого значения наблюдается резкий переход от предварительно просверленного канала к выходному участку его на торце изделия (фиг. 6). Это вызывает торможение струи газа и, следовательно, снижает производительность резания.

Сравнительные данные по геометрии переходного участка канала приведены в табл. 1.

' Меньше .значения угла конусного участка удовлетворяют условию плавности перехода, поэтому они выбираются исходя из конструктивных особенностей изделия. При ¢4 > 30 радиус перехода уменьшается, что вызывает замедление скорости потока газа и соответственно уменьшение производительности резания и стойкости мундштука.

При поперечно-клиновой прокатке . многоканальных цилиндрических изделий происходит закручивание каналов вокруг оси заготовки. Поток газа, проходя по таким каналам, является более устойчивым, смешение кислорода с ацетиленом происходит более эффективно, что приводит к повышению скорости резаний. Закручивание каналов во время поперечно-клиновой прокатки объясняется высокими тангенциальными напряжениями, присутствующими в поверхностных слоях очага деформации заготовки, контактирующей с клиновым инструментом и сдвигом этих слоев относительно сердцевины заготовки. Очевидно, что снижение сопротивления деформированию материала при нагреве способствует увеличению смещения при5

1514454

6

контактных слоев заготовки относительно ее центральной части. Экспериментально установлены оптимальные температурные режимы и режимы прокатки способа для меди М2 и латуней, из которых обычно изготавливают мундштуки .

На фиг. 7 представлены графики зависимости угла закручив'ания канала 10 относительно оси заготовки от степени обжатия и температуры прокатки.

При температуре выше 650⁵С в интервале 8 = 1,5-.2 угол закручивания существенно не изменяется, но сопро- 15 тивление деформации этих материалов, из которых изготавливают мундштуки при этой температуре, падает настолько, что при степени обжатия в пределах & =1,5-2 происходит про- 20 скальзывание заготовки по инструменту. Ниже температуры 450 С угол закручивания выходных участков каналов относительно первоначального положения незначителен, т.е. при малых значе- 25 ниях угла закручивания производительность резания мало отличается от производительности обычных мундштуков с прямолинейными каналами.

Как видно из графика (фиг. 7), 30

при достижении температуры нагрева заготовки « 700°С в диапазоне обжатия Н = 1,5 - 2,5 изменение угла закручивания практически не происходит, так как временное сопротивление 35 при этих температурах приближается к минимальным значениям (2-5 кг/мм²,) и у меди и у латуней Л62 , Л68 и др.

Для практического применения предлагаемого способа выявлена закономер- 40 ность изменения угла закручивания ’ в зависимобти от положения канала на выходе из мундшутка. Эта информация содержится на графике (фиг. 8), где по оси абсцисс отложена безразмерная 45 величина, характеризующая отношение переменного радиуса г· к исходному радиусу г, на котором просверлен канал. Зависимость, представленная на фиг. 8, дает возможность конкретизи- 50 ровать осуществление способа - деформирование заготовки с засверленными каналами, в которые вставлены стержни со смазкой, по заявляемым режимам позволяет получить заданный угол зак- 55 ручивания.

Эксперименты по замерам производительности резания дали следующие результаты, представленные на графике (фиг. 9). Максимальная производительность достигалась при максимальных значениях углов закручивания в диапазоне ζ = 0,5 - 0,6 рад.

Преимуществом такого способа обработки является и повышение стойкости изделия. Это объясняется тем, что при пластической деформации из-за дегформационного упрочнения металла поверхностные слои каналов имеют более высокую твердость (у меди М2 НВ=130) по сравнению с твердостью материала в сердцевине мундшутка (НВ=90).

Предлагаемый способ был опробован в лаборатории.

В качестве заготовок использовали медные образцы $0,19 мм, длиной 85 мм. В образцах сверлили отверстия - 6 отверстий $ 2,3 мм, глубиной 62 мм с одного торца (отверстия располагали на ф 14 мм через 60°), с другого торца сверлили отверстия $1,1 мм, глубиной 23 мм по тем же координатам. Затем в эти отверстия вставляли стержни соответственно $1,1 и 0,7. Заготовку нагревали до 450 - 500°С и концевые участки длиной 10 и 20 мм прокатывали на конус

о

с углом наклона образующей 25 . При этом получали плавный переход от диаметра 2,3 мм до диаметра 1,1 мм по радиусу К 90, угол закручивания оси канала относительно оси'заготовки был равен 15°. На противоположном конце заготовки был получен практически аналогичный по форме канал с переходом от диаметра 1,1 мм до диаметра 0,7 мм.

Далее стержну извлекали из поковки и отрезали торцовые дефектные участки (фиг. 3).

Мундштуки, полученные таким способом, обладают повышенной стойкостью и высокой по отношению к составным мундштукам скоростью резки. Сравнительные характеристики скорости резки в зависимости от толщины разрезаемой стали составного - прототипа, принятого за базовый, и мундштука, изготовленного по предлагаемому способу приведены в табл. 2.

Изобретение позволяет повысить качество изделий за счет увеличения их эксплуатационных качеств, обеспечивающих бодее полное смешение кислорода с ацетиленом в процессе эксплуатации мундштука.

7

1514454

8

Claims

Формула изобретения Способ получения многоканальных цилиндрических изделий, преимуществен но заготовок мундштуков газокислородных резаков, включающий изготовление исходной заготовки с каналами, размещение в каналах стержней и пластическое деформирование заготовок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий путем повышения стойкости и производительности путем обеспечения получения плавных, переходов в каналах и закручивания их относительно оси заготовт 10 15 ки, диаметр каждого из стержней, размещенных в каналах, выбирают из соотношения η _

= 1,5 - 2,0.

I

Таблица 1

Угол образующей конусного участка заготовки οό° 10 15 20 25 30 35 Радиус сопряже- ния каналов (К), мм 190 170 140 100 60 25 Т а б л и ц а 2 Способ Скорость резки мундштука, м /ч, при толщине разрезаемой стали, мм 5 “Т 26 I ⁵⁰ .| 100 □ 300 Базовый 33 22 15.6 10 5,7 4,5 Предлагаемый 41 28 20,2 13 7,6 6

Фиг.1

1514454

1,0< < 2,5,

и _ст

где ϋ _{п г} - диаметр продольных каналов ,

ϋ(._τ - диаметр стержней, а пластическое деформирование осуществляют горячей поперечно-клиновой прокаткой на цилиндрической заготовке конических участков с углом наклона образующей конуса относительно оси заготовки не более 30° и степени обжатия на торце заготовки 5 =

2' Ч

Фиг.
3 О

Фиг. 5

Фиг6

Т-750⁹С

Т~650*С

Зрад

0.6

05

ОЛ

03

0.2'

0.1..

-+02

ч-кОЛ 0.6 Фиг.7

—Н_ОД0

1514454