RU2815516C1

RU2815516C1 - Stamp for setting long pieces

Info

Publication number: RU2815516C1
Application number: RU2023117121A
Authority: RU
Inventors: Алексей Викторович Пчельников
Original assignee: Акционерное общество "Ступинская металлургическая компания"
Filing date: 2023-06-28
Publication date: 2024-03-18

Abstract

FIELD: metal forming.

SUBSTANCE: invention can be used for upsetting elongated billets and ingots with a length-to-diameter ratio of more than three. The stamp is made with an inclined stream, which has a flat platform at the bottom for installing the workpiece. The stream has a V-shaped cut to keep the workpiece from bending during upsetting. The flat platform is inclined towards the V-shaped cut-out.

EFFECT: increased degree of deformation of the workpiece during one upsetting, improved elaboration of the structure and simplified removal of the workpiece from the die.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при осадке удлиненных заготовок и слитков, у которых соотношение длины к диаметру больше 3. Штамп для осадки имеет ручей для установки и осадки заготовки. Ручей в осевой плоскости имеет наклонный профиль, который позволяет исключить значительное искривление заготовки в процессе осадки (Фиг. 1) и наклонное дно, на которое устанавливается заготовка. В поперечном сечении профиль имеет V-образный профиль для исключения искривления заготовки.The invention relates to metal forming and can be used for upsetting elongated workpieces and ingots with a length-to-diameter ratio greater than 3. The upsetting stamp has a groove for installing and upsetting the workpiece. The stream in the axial plane has an inclined profile, which eliminates significant curvature of the workpiece during upsetting (Fig. 1) and an inclined bottom on which the workpiece is installed. The profile has a V-shaped cross-section to prevent bending of the workpiece.

Известен способ осадки на заготовок на плоских плитах, который позволяет осаживать заготовки с соотношением длины к диаметру не более 3 (Брюханов А.Н., Ребельский А.В. Горячая штамповка. Конструирование и расчет штампов / Москва. 1952. Стр. 9). Достоинством данного способа является простота выполнения и универсальность. Недостатками является невозможность осадить заготовки с соотношением высоты к диаметру более 3 из-за искривления заготовки в процессе осадки.There is a known method of upsetting workpieces on flat plates, which allows upsetting workpieces with a length-to-diameter ratio of no more than 3 (Bryukhanov A.N., Rebelsky A.V. Hot stamping. Design and calculation of dies / Moscow. 1952. p. 9). The advantage of this method is its ease of implementation and versatility. The disadvantages are the impossibility of upsetting workpieces with a height to diameter ratio of more than 3 due to the curvature of the workpiece during the upsetting process.

Известен способ высадки заготовок на горизонтальных машинах с применением инструмента с конусным ручьем (Ковка и штамповка. Справочник. В 4-х т. Под ред. Е.И. Семенова, 1986. - Т. 2. стр. 271). Недостатком данного способа является необходимость применения разного инструмента для заготовок разного диаметра и большая открытая высота пресса при осадке длинных крупногабаритных.There is a known method for planting blanks on horizontal machines using a tool with a conical groove (Forging and stamping. Handbook. In 4 volumes. Edited by E.I. Semenov, 1986. - T. 2. p. 271). The disadvantage of this method is the need to use different tools for workpieces of different diameters and the large open height of the press when upsetting long, large ones.

Известно устройство для осадки заготовок (SU 1745492 А1, приоритет 20.03.1990 г.), используемое для восстановления длинномерных заготовок осадкой. Заготовка в устройстве осаживается в разрезной обойме под давлением наружной и нижней плиты, равномерно заполняя обойму. После осадки обойма разбирается и из нее извлекается заготовка. Достоинством устройства является однородная осадка заготовки. Недостатком такого способа является сложность конструкции, так как для извлечения заготовки необходима разборка конструкции.A device for upsetting workpieces is known (SU 1745492 A1, priority 03/20/1990), used for restoring long workpieces by upsetting. The workpiece in the device is settled in a split holder under the pressure of the outer and lower plates, uniformly filling the holder. After upsetting, the holder is disassembled and the workpiece is removed from it. The advantage of the device is the uniform sedimentation of the workpiece. The disadvantage of this method is the complexity of the design, since disassembling the structure is necessary to remove the workpiece.

Известен способ осадки заготовок с большим соотношением высоты к диаметру (CN 107497984 В, приоритет 13.09.2017 г.), в котором заготовка выдавливается в контейнер через матрицу пуансоном. При этом диаметр полости матрицы равен диаметру заготовки, а диаметр контейнера равен диаметру поковки после осадки. Этот способ позволяет избегать двойного бочкообразования и искривления заготовки. Недостатком данного способа является необходимая большая открытая высота пресса.There is a known method for upsetting workpieces with a large height-to-diameter ratio (CN 107497984 B, priority 09/13/2017), in which the workpiece is extruded into a container through a die with a punch. In this case, the diameter of the matrix cavity is equal to the diameter of the workpiece, and the diameter of the container is equal to the diameter of the forging after upsetting. This method allows you to avoid double barreling and distortion of the workpiece. The disadvantage of this method is the large open height of the press required.

Известен способ осадки удлиненных слитков (SU 825260 А1, приоритет 04.02.1975 г.), предназначенный для осадки крупногабаритных заготовок. Способ осуществляется путем выдавливания заготовки пуансоном в контейнер, размер которого соответствует размеру осаженной заготовки. Инструмент для осадки состоит из верхней и нижней обойм. В верхней обойме, отверстие в которой соответствует диаметру слитка, размещается пуансон. Отверстие в нижней обойме имеет диаметр больше чем в верхней обойме в 1,2-1,5 раза. Переход от меньшего к большему диаметру выполнен под углом 15°. Осадка заготовки производится, по меньшей мере, за два перехода. Заготовка помещается в обоймы и осаживается пуансоном, до заполнения полости верхней и нижней обойм, затем под обоймы устанавливают кольцо, а сверху размещают дополнительный пуансон, и производят вторую осадку. Осадку можно выполнять за большее количество переходов, используя большее количество колец. Данный способ позволяет равномерно осаживать слитки с большим соотношением высоты к диаметру без потери устойчивости. Недостатком данного способа является сложная конструкция инструмента и необходимость добавления колец и смены пуансона в процессе осадки, что значительно усложняет процесс осадки.There is a known method for upsetting elongated ingots (SU 825260 A1, priority 02/04/1975), intended for upsetting large-sized billets. The method is carried out by squeezing the workpiece with a punch into a container whose size corresponds to the size of the deposited workpiece. The upsetting tool consists of an upper and lower frame. A punch is placed in the upper cage, the hole in which corresponds to the diameter of the ingot. The hole in the lower cage has a diameter 1.2-1.5 times larger than in the upper cage. The transition from the smaller to the larger diameter is made at an angle of 15°. Upsetting of the workpiece is carried out in at least two transitions. The workpiece is placed in the holders and upset with a punch until the cavity of the upper and lower holders is filled, then a ring is installed under the holders, and an additional punch is placed on top, and a second upset is performed. Upsetting can be done in more steps using more rings. This method makes it possible to uniformly deposit ingots with a large height-to-diameter ratio without loss of stability. The disadvantage of this method is the complex design of the tool and the need to add rings and change the punch during the upsetting process, which significantly complicates the upsetting process.

Также недостатком данного способа является необходимая большая открытая высота пресса.Another disadvantage of this method is the required large open height of the press.

Известна цилиндрическая плита для осадки заготовок (SU 1761368 А1, приоритет 08.12.1989 г.), имеющая два выступающих сектора с углом 30-150°. Осадка плитой осуществляется многократным нажатием на заготовку и подъемом плиты с поворотом плиты при каждом подъеме. Плита применяется для осадки дисков турбин с соотношением высоты заготовки к ее диаметру больше 2. Способ позволяет снизить энергоемкость процесса осадки за счет снижения усилия деформирования и повысить качество поковки за счет увеличения проработки структуры и повышения степени деформации при осадке. Недостатком данного способа является длительность процесса осадки из-за необходимости периодических подъемов и поворотов плиты.A cylindrical plate for upsetting workpieces is known (SU 1761368 A1, priority 08.12.1989), having two protruding sectors with an angle of 30-150°. Upsetting with a slab is carried out by repeatedly pressing the workpiece and lifting the slab, rotating the slab with each lift. The plate is used for upsetting turbine disks with a ratio of the height of the workpiece to its diameter greater than 2. The method makes it possible to reduce the energy intensity of the upsetting process by reducing the deformation force and improve the quality of the forging by increasing the elaboration of the structure and increasing the degree of deformation during upsetting. The disadvantage of this method is the duration of the settling process due to the need for periodic lifting and rotation of the slab.

Известно устройство для осадки заготовок (RU 2376098 С1, приоритет 21.10.2008 г.), предназначенное для осадки заготовок с соотношением высоты к диаметру больше 3. Устройство состоит из корпуса и установленной в нем цанговой втулке с секциями. Заготовку устанавливают в устройство, после чего устанавливают цанговую втулку с пуансоном в корпус. При движении пуансона вниз цанговая втулка поддерживает заготовку в середине, предотвращая изгиб заготовки. Такое устройство позволяет осаживать высокие заготовки без продольного изгиба. Недостатком такого устройства является сложность конструкции и невозможность его применения при горячей осадке крупногабаритных слитков.A device for upsetting workpieces is known (RU 2376098 C1, priority 10.21.2008), designed for upsetting workpieces with a height to diameter ratio greater than 3. The device consists of a housing and a collet sleeve with sections installed in it. The workpiece is installed in the device, after which a collet sleeve with a punch is installed in the body. As the punch moves downwards, the collet bushing supports the workpiece in the middle, preventing the workpiece from bending. This device allows you to upset high workpieces without longitudinal bending. The disadvantage of such a device is the complexity of the design and the impossibility of its use for hot upsetting of large ingots.

Известно устройство для осадки слитков и заготовок (SU 642065 А1, приоритет 09.03.1977 г.), которое состоит из кольцевой плиты с отверстием, в которое помещается прибыльная часть заготовки при установке, контейнера с закрепленными секциями и скрепленными между собой опорным кольцом. Заготовка устанавливается прибыльной частью в отверстие кольцевой плиты, на заготовку надевают контейнер и секции охватывают донную часть заготовки. При рабочем ходе контейнера, секции при проходе через опорное кольцо раскрываются, удерживая заготовку от искривления. Данное устройство позволяет осаживать удлиненные слитки без искривления. Недостатком является сложность конструкции.A device for upsetting ingots and billets is known (SU 642065 A1, priority 03/09/1977), which consists of an annular plate with a hole into which the profitable part of the workpiece is placed during installation, a container with fixed sections and fastened together by a support ring. The workpiece is installed with the profitable part into the hole of the annular plate, a container is put on the workpiece and the sections cover the bottom part of the workpiece. During the working stroke of the container, the sections open when passing through the support ring, keeping the workpiece from bending. This device allows you to deposit elongated ingots without bending. The disadvantage is the complexity of the design.

Известен способ осадки кузнечных слитков (SU 893364 А1, приоритет 17.03.1980 г.), который заключается в том, что прибыльная часть слитка размещается в отверстии подкладного кольца, а донную часть помещают в отверстие ограничительного кольца. Осадка слитка осуществляется путем выдавливания ее из отверстия ограничительного кольца. Благодаря такой осадке происходит заваривание осевых дефектов слитка. Еще одним достоинством данного способа является возможность осадки заготовок с соотношением высоты к диаметру более 3. Недостатком такого способа является невысокая энергоэффективность и большие усилия из-за ограничения течения металла отверстием ограничительного кольца и выдавливанием заготовки из него.There is a known method of upsetting forging ingots (SU 893364 A1, priority 03/17/1980), which consists in the fact that the profitable part of the ingot is placed in the hole of the backing ring, and the bottom part is placed in the hole of the restrictive ring. Upsetting of the ingot is carried out by squeezing it out of the hole of the restrictive ring. Thanks to this precipitation, the axial defects of the ingot are welded. Another advantage of this method is the possibility of upsetting workpieces with a height to diameter ratio of more than 3. The disadvantage of this method is low energy efficiency and great effort due to the restriction of metal flow by the hole of the restrictive ring and squeezing the workpiece out of it.

Известен способ осадки удлиненных заготовок (SU 837524 А1, приоритет 09.03.1978 г.), заключающийся в том, что при осадке на заготовку давит верхняя плита, осуществляя осадку заготовки, а также нижней плите придается вращательное движение. Таким образом, заготовка при осадке закручивается. При таком способе осадки заготовка не теряет устойчивости и равномерно деформируется по всему сечению без образования бочки. Недостатком такого способа является сложность придания нижней плите вращательного движения в процессе деформирования.There is a known method for upsetting elongated workpieces (SU 837524 A1, priority 03/09/1978), which consists in the fact that during upsetting the upper plate presses on the workpiece, carrying out the upsetting of the workpiece, and a rotational movement is also imparted to the lower plate. Thus, the workpiece twists during upsetting. With this method of upsetting, the workpiece does not lose stability and is uniformly deformed over the entire cross-section without forming a barrel. The disadvantage of this method is the difficulty of imparting rotational movement to the bottom plate during the deformation process.

Известно устройство для осадки заготовок (RU 2306998 С1, приоритет 20.03.2006 г.), которое позволяет осуществлять осадку удлиненных заготовок за счет усилия верхнего бойка и придания вращения нижнему бойку с помощью гидроцилиндров. Такой способ позволяет осаживать заготовки с соотношением длины заготовки к ее высоте больше 3. Недостатком данного устройства является сложность конструкции.A device for upsetting workpieces is known (RU 2306998 C1, priority 03/20/2006), which allows upsetting of elongated workpieces due to the force of the upper striker and imparting rotation to the lower striker using hydraulic cylinders. This method allows you to upset workpieces with a ratio of the length of the workpiece to its height greater than 3. The disadvantage of this device is the complexity of the design.

Известно устройство для осадки удлиненных слитков (SU 841765 А1, приоритет 03.10.1978 г.), которое позволяет осаживать заготовки под действием давления верхней плиты и вращения нижней. Нижняя плита приводится в движение с помощью редуктора, кинематически связанного с движением верхней плиты. Недостатком данного устройства является сложность конструкции.A device for upsetting elongated ingots is known (SU 841765 A1, priority 03.10.1978), which allows billets to be upset under the influence of pressure from the upper plate and rotation of the lower one. The lower plate is driven by a gearbox, kinematically connected to the movement of the upper plate. The disadvantage of this device is the complexity of the design.

Известно устройство для пластической осадки заготовок (RU 2247962 С1, приоритет 11.06.2003 г. ), содержащее основание, соосно установленные в нем опорный и нагружаемый захваты для закрепления заготовки по ее торцам, обойму и секторы, сопряженные между собой по коническим поверхностям. Заготовку устанавливают между захватами сектора и прикладывают осевую силу к заготовке. За счет увеличения диаметра заготовки, захваты будут смещаться от центра заготовки, сдвигая обойму в осевом направлении. Обойма будет сдвигаться в осевом направлении, преодолевая силу сопротивления упругих элементов. Такое устройство позволяет осаживать заготовки с соотношением длины к высоте более 3. Недостатком такого устройства является сложность конструкции.A device for plastic upsetting of workpieces is known (RU 2247962 C1, priority 06/11/2003), containing a base, support and loaded grippers coaxially installed in it for securing the workpiece at its ends, a holder and sectors interconnected along conical surfaces. The workpiece is placed between the sector grips and an axial force is applied to the workpiece. By increasing the diameter of the workpiece, the grippers will move away from the center of the workpiece, shifting the holder in the axial direction. The cage will move in the axial direction, overcoming the resistance force of the elastic elements. Such a device allows for upsetting workpieces with a length-to-height ratio of more than 3. The disadvantage of such a device is the complexity of the design.

Известен способ осадки слитков (US 7454941 В2, приоритет 25.11.2008 г.), при котором заготовка осаживается в закрытом цилиндрическом контейнере. Заготовку помещают в контейнере, затем давят на ее верхнюю часть бойком. Заготовка при этом осаживается и заполняет контейнер. Данный способ позволяет осаживать удлиненные заготовки без складок. Недостатком данной конструкции инструмента является низкая универсальность инструмента, т.к. размеры исходной заготовки должны соответствовать размерам контейнера, а для другого размера заготовки нужен контейнер другого размера.There is a known method for depositing ingots (US 7454941 B2, priority November 25, 2008), in which the billet is deposited in a closed cylindrical container. The workpiece is placed in a container, then the upper part is pressed with a striker. The workpiece settles and fills the container. This method allows you to upset elongated workpieces without folds. The disadvantage of this tool design is the low versatility of the tool, because the dimensions of the original workpiece must correspond to the dimensions of the container, and for a different size of workpiece a container of a different size is needed.

Известен способ и инструмент для осадки заготовки (JP 2007136502 A, приоритет 17.11.2005 г.), в котором заготовка помещается в отверстие направляющей, которая вставлена в контейнер, и заготовка выдавливается из отверстия направляющей под действием давления пуансона, заполняя контейнер. В процессе осадки направляющая выдвигается из контейнера по мере заполнения его материалом заготовки. Недостатком такого способа является сложность конструкции и осуществления метода.There is a known method and tool for upsetting a workpiece (JP 2007136502 A, priority 11/17/2005), in which the workpiece is placed in the hole of the guide, which is inserted into the container, and the workpiece is squeezed out of the guide hole under the action of the pressure of the punch, filling the container. During the upsetting process, the guide moves out of the container as it is filled with workpiece material. The disadvantage of this method is the complexity of the design and implementation of the method.

Прототипом заявляемого изобретения является способ осадки удлиненных заготовок (JP 6135512 В2, приоритет 23.01.2012 г.), в котором заготовка помещается в контейнер с конусным отверстием с небольшим углом наклона образующей и осаживается в нем. При необходимости дальнейшей осадки контейнер меняется на другой и осадка продолжается в следующем контейнере. Данный способ позволяет осаживать удлиненные заготовки с соотношением длины к диаметру более 3. Недостатком такого способа является то, что нижняя часть конусного отверстия контейнера по диаметру близка к диаметру заготовки для исключения ее искривления в процессе осадки, что является причиной низкой проработки структуры в нижней части и наличии большой застойной зоны, необходимость выталкивателя в штампе или переворота штампа для извлечения заготовки, а так же необходимости применения разных контейнеров для разных диаметров заготовокThe prototype of the claimed invention is a method for upsetting elongated workpieces (JP 6135512 B2, priority 01/23/2012), in which the workpiece is placed in a container with a conical hole with a small angle of inclination of the generatrix and is upset in it. If further precipitation is necessary, the container is changed to another and sedimentation continues in the next container. This method makes it possible to upset elongated workpieces with a length-to-diameter ratio of more than 3. The disadvantage of this method is that the lower part of the conical hole of the container is close in diameter to the diameter of the workpiece to prevent its curvature during the upsetting process, which is the reason for the low development of the structure in the lower part and the presence of a large stagnation zone, the need for an ejector in the die or turning the die over to remove the workpiece, as well as the need to use different containers for different diameters of the workpieces

Заявляемое изобретение направлено на увеличение степени деформации во всей заготовке за одну осадку, улучшение проработки структуры и облегчение извлечения заготовки из штампа. Это достигается тем, что штамп имеет открытое пространство с одной стороны, которое дает возможность легкого извлечения заготовки из штампа, не сдерживает уширение заготовки при осадке, что уменьшает застойные зоны и улучшает проработку структуры.The claimed invention is aimed at increasing the degree of deformation in the entire workpiece in one upsetting, improving the development of the structure and facilitating the removal of the workpiece from the die. This is achieved by the fact that the stamp has an open space on one side, which makes it possible to easily remove the workpiece from the stamp, does not hinder the expansion of the workpiece during upsetting, which reduces stagnation zones and improves the development of the structure.

Штамп для осадки имеет ручей, профиль которого в продольном сечении (Фиг. 2) имеет наклонную площадку 2 для установки заготовки 1 и наклонный V-образный вырез 3 для удержания заготовки при искривлении ее оси. V-образный вырез позволяет удерживать заготовку от искривления и осаживать в штампе заготовки разного диаметра.The stamp for upsetting has a stream, the profile of which in longitudinal section (Fig. 2) has an inclined platform 2 for installing the workpiece 1 and an inclined V-shaped cutout 3 for holding the workpiece when its axis is bent. The V-shaped cut allows you to keep the workpiece from bending and allow you to press workpieces of different diameters in the die.

Штамп работает следующим образом. Заготовка 1 устанавливается в ручей штампа на нижнюю наклонную площадку 2. При этом заготовка при установке наклонена в сторону V-образного выреза ручья штампа 3. Заготовка осаживается под давлением верхней плиты 4. В процессе осадки, благодаря наклону заготовки, ось заготовки изгибается в сторону V-образного выреза и опирается на него, что исключает дальнейшее искривление. Далее в течение осадки, за счет увеличения диаметра, заготовка отталкивается от стенки штампа и происходит выравнивание оси заготовки. Таким образом, при осадке заготовка деформируется по всей высоте. Отрытое пространство с одной стороны штампа позволяет осаживать заготовки разного диаметра в одном штампе.The stamp works as follows. The workpiece 1 is installed in the die groove on the lower inclined platform 2. During installation, the workpiece is tilted towards the V-shaped cutout of the stamp groove 3. The workpiece is upset under the pressure of the upper plate 4. During the upsetting process, due to the inclination of the workpiece, the axis of the workpiece is bent towards V -shaped cutout and rests on it, which eliminates further curvature. Further, during the upsetting, due to the increase in diameter, the workpiece is pushed away from the die wall and the workpiece axis is aligned. Thus, during upsetting, the workpiece is deformed over its entire height. An open space on one side of the die allows blanks of different diameters to be upset in one die.

Claims

A stamp for upsetting elongated workpieces, made with a stream having a flat platform at the bottom for installing the workpiece, characterized in that the stream is made with an inclined V-shaped cutout to keep the workpiece from bending during upsetting, and the flat platform for installing the workpiece is inclined towards V -shaped neckline.