Изготовление колец из стальной полосы

Обновлено: 01.05.2024

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стальных маслосъемных поршневых колец из проволоки. Осуществляют пять деформационных упрочнений проволоки путем ее протягивания через профильные волочильные ролики с соответствующими обжатиями 35-40%, 20-25%, 10-15%, 15-20%, 6-8%. После первого и третьего деформационных упрочнений осуществляют рекристаллизационный отпуск проволоки при температуре 660-680°С в течение 1 ч. После пятого деформационного упрочнения выполняют пробивку перфорированных пазов на проволоке и производят ее навивку на оправку. Навивку проволоки на оправку осуществляют с натяжением с образованием профиля маслосъемного поршневого кольца. Затем производят термофиксацию профиля маслосъемного поршневого кольца на оправке при температуре 500°С в течение 1 ч и осуществляют его разрезку на оправке на отдельные кольца. Упомянутые кольца устанавливают в гильзу для термостабилизации при температуре 550°С в течение 1 ч. В результате повышается эксплуатационная стойкость и пластичность поршневых колец. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стальных маслосъемных поршневых колец из проволоки.

Известен способ изготовления стальных поршневых колец путем завивки ленты в спираль на оправку, последующей термофиксации при температуре 550°С, обработки поверхности спирали и резки спирали на отдельные кольца. Обработку поверхности спирали производят путем низкотемпературной нитроцементации, подавая к внутреннему диаметру спирали, установленной в нагретой до 550°С печи, смеси аммиака и природного газа с выдержкой в течение 2-4 часов (авторское свидетельство СССР №715277, М. кл. 2 B23P 15/06, B21H 1/00).

Основным недостатком описанного способа является отсутствие возможности использования для изготовления стальных маслосъемных колец сложного профиля с высокими эксплутационной стойкостью и пластичностью вследствие того, что не предусмотрено деформационное упрочнение ленты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ изготовления кольцевых упругих элементов, в частности пружин и рессор, включающий однократное деформационное упрочнение протягиванием проволки через профильные волочильные ролики с обжимом 40-60%, навивку на оправку и последующий отпуск при 280-300°С в течение 20-40 мин. Это обеспечивает точность размеров и форм, высокие механические свойства и эксплуатационную стойкость кольцевых упругих элементов (Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. / А.Г.Рахштадт. - М.: Металлургия, 1971. - С.73-74).

Основным недостатком вышеописанного способа является отсутствие возможности использования для изготовления стальных маслосъемных колец сложного профиля с перфорированными пазами при однократном деформационном упрочнении без разрушения вследствие исчерпаемости запаса пластичности.

Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения изготовления стальных маслосъемных поршневых колец сложного профиля с перфорированными пазами, обладающих высокими эксплуатационной стойкостью и пластичностью.

Для достижения этого технического результата в способе изготовления стальных маслосъемных поршневых колец, включающем деформационное упрочнение протягиванием проволоки с обжатием через профильные волочильные ролики, навивку на оправку, отпуск, первое, второе, третье, четвертое, пятое деформационные упрочнения протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики производят с обжатиями 35-40%, 20-25%, 10-15%, 15-20%, 6-8% соответственно, причем после первого и третьего деформационных упрочнений осуществляют рекристаллизационный отпуск при температуре 660-680°С в течение 1 ч, после пятого деформационного упрочнения выполняют пробивку перфорированных пазов и навивку на оправку с натяжением, затем производят термофиксацию на оправке полученного профиля стального маслосъемного поршневого кольца при температуре 500°С в течение 1 ч, разрезку на оправке стального маслосъемного поршневого кольца на отдельные кольца, установку этих колец в гильзу и термостабилизацию в гильзе при температуре 550°С в течение 1 ч.

Кроме того, перед деформационным упрочнением производят очистку проволоки в электролитной плазме при движении проволоки к профильным волочильным роликам с одновременным подогревом до 80-100°С.

В результате пятикратного деформационного упрочнения протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики обеспечиваются высокий предел прочности, в частности до 3800 МПа для проволоки с диаметром 0,3 мм, и достаточная пластичность стали вследствие увеличения числа дефектов строения при изменении характера их распределения и измельчения пластинок феррита и цементита. В течение предлагаемого деформационного упрочнения межфазные границы размываются - плотность дислокации в ферритных пластинках растет, и они постепенно формируют ячеистую субструктуру. Образованию ячеистой субструктуры феррита способствуют пластинки цементита, поскольку межфазная граница является источником дислокаций. Кроме того, сплошные пластинки цементита или их фрагменты стабилизируют субструктуру. Таким образом, основной причиной упрочнения стали является формирование вышеописанных микроструктуры и субструктуры в процессе холодной пластической деформации.

Деформационное упрочнение протягиванием проволоки через профильные ролики производят пятикратно, так как свойства стали после холодной деформации зависят не только от величины общей или суммарной деформации, но и от величины частных обжатий, т.е. деформации за один проход при волочении. Чем меньше эти обжатия, тем медленнее нарастает прочность, тем выше степень суммарной деформации и тем выше абсолютная величина механических свойств (Металловедение и термическая обработка: сборник 9 (приложение к журналу "Сталь") - М.: Металлургиздат, 1959).

Известно, что величину частных обжатий назначают 10-12%, а для предотвращения появляющихся винтовых трещин - 5-8% (Потемкин К.Д. Термическая обработка и волочение высокопрочной проволоки. / К.Д.Потемкин. - М.: Металлургиздат, 1959), (Кальнер В.Д. // Специальные стали и сплавы (УНИИМ). - М.: Металлургиздат, 1960. - Вып.17, с.419).

Обжатие, составляющее 35-40%, при первом деформационном упрочнении протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики является оптимальным для получения высокой твердости HRC 35-40 и ориентированной структуры деформированного металла. При обжатии менее 35% не достигается твердость HRC 35, при обжатии более 40% твердость увеличивается до HRC 45, что сопровождается возникновением очагов разрушения.

Важнейшим контролируемым параметром поршневых колец является твердость. По ней можно судить о качестве материала, степени его износостойкости, результате термообработки и о структуре материала. Контроль твердости проводится по методу Роквелла на трех участках плоской поверхности кольца по средней линии.

Обжатие, составляющее 20-25%, при втором деформационном упрочнении протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики является оптимальным для получения сложного по конфигурации профиля маслосъемного кольца с твердостью HRC 26-28.

Обжатие, составляющее 10-15%, при третьем деформационном упрочнении протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики является оптимальным для формирования профиля маслосъемного кольца с твердостью HRC 35-37.

Обжатие менее 10% не достаточно для деформационного упрочнения на твердость HRC более 35, а обжатие более 15% опасно из-за возникновения микротрещин вследствие увеличения твердости более HRC 37.

Обжатие, составляющее 6-8%, при пятом деформационном упрочнении протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики является оптимальным вследствие назначения калибрующего, то есть получения готового профиля без дальнейшей механической обработки.

При обжатии менее 6% происходит неравномерная калибровка профиля по сечению. При обжатии белее 8% возможно "шелушение" поверхности профиля вследствие наклепа.

Выполнение рекристаллизационного отпуска при температуре 660-680°С в течение 1 ч необходимо для понижения твердости до HRC 20-22 и повышения пластичности во избежание "растрескивания" при последующем волочении. Кроме того, после отпуска при 660-680°С достигаются высокие степени обжатия, связанные с получением ориентированной структуры, что способствует равномерной деформации при волочении (Коткис М.А., Скобло А.В. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1968. №2. - С.52).

Отпуск при температуре менее 660°С недостаточен для снижения твердости, а отпуск при температуре более 680°С приводит к укрупнению деформированной структуры без снижения твердости.

Термофиксация на оправке профиля стального маслосъемного поршневого кольца при температуре 500°С в течение 1 ч является оптимальной, так как нагрев металла способствует залечиванию деформационных дефектов. Этот процесс носит диффузионный характер. Известно, что еще до температур рекристаллизации протекают процессы отдыха и полигонизации, которые приводят к возврату физических и механических свойств.

Нагрев при температуре менее 500°С недостаточен для протекания процессов отдыха, а при температуре 500°С сопровождается полигонизацией, т.е. упрочнением и стабилизацией структуры (Богатов А.А., Мижирецкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. - М.: Металлургия, 1984. С.143).

Термостабилизация в гильзе стальных маслосъемных поршневых колец при температуре 550°С в течение 1 ч является оптимальной для протекания процессов полигонизации, т.е. выстраивания дислокационных стенок, повышения механических свойств деформированной структуры, т.к. окончательные свойства пружин определяются условиями отпуска, в процессе которого реализуются потенциальные возможности для повышенного сопротивления малым пластическим деформациям и всего комплекса прочностных свойств. Термостабилизация при температуре выше 550°С приводит к перестариванию структуры стали и снижению упругих свойств колец.

Подогрев проволоки перед первым деформационным упрочнение при очистке в электронной плазме до 80-100°С является "теплым" волочением, облегчающим деформацию без разрушения вследствие повышения пластичности стали.

Подогрев при температуре менее 80°С не обеспечивает возникновения очагов разрушения в результате дробления цементитных пластинок, расположенных в упрочненной дефектной матрице, сниженная пластичность которых уже не может компенсировать этих хрупких разрывов цементита. Для устранения этих локальных участков рекомендуется "теплое волочение" (Потемкин К.Д. В сборнике "Современная технология термической обработки деталей машин" - ЛДНТП, 1965, вып. 2, - с.36.)

Подогрев при температуре более 100°С опасен выделением η-фазы и охрупчиванием стали.

Способ изготовления стальных маслосъемных поршневых колец осуществляется следующим образом.

Предварительно бухту проволоки, изготовленной, в частности, из стали 65 Г, или 38хМЮА, или 50ХФА, или 20Х13, помещают на разматывающее устройство, производят очистку проволоки в электролитной плазме при движении проволоки с одновременным подогревом до 80-100°С, то есть выполняют теплое волочение. Проволоку подвергают пятикратному деформационному упрочнению протягиванием через профильные волочильные ролики с навивкой на барабан.

Первое деформационное упрочнение протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики производят с обжатием 35-40%. После него осуществляют рекристаллизационный отпуск при температуре 660-680°С в течение 1 ч для снижения твердости до 20-22 HRC и повышенния пластичности во избежание растрескивания при следующем деформационном упрочнении. Второе деформационное упрочнение протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики производят с обжатием 20-25%, третье деформационное упрочнение - с обжатием 10-15%. После третьего деформационного упрочнения осуществляют рекристаллизационный отпуск при температуре 660-680°С в течение 1 ч для снижения твердости до HRC 20-22 и повышения пластичности во избежание растрескивания при следующем деформационном упрочнении. Четвертое деформационное упрочнение протягиванием проволоки через профильные волочильные ролики производят с обжатием 15-20%, пятое - с обжатием 6-8%.

Затем выполняют пробивку перфорированных пазов и навивку на оправку заданного размера с натяжением и термофиксацию на оправке полученного профиля стального маслосъемного поршневого кольца при температуре 500°С в течение 1 ч. Оправку с профилем стального маслосъемного поршневого кольца охлаждают на воздухе и на станке осуществляют разрезку на оправке профиля стального маслосъемного поршневого кольца на отдельные кольца. Кольца устанавливают в гильзу и в ней подвергают термостабилизации при температуре 550°С в течение 1 ч.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет изготовить стальные маслосъемные кольца сложного профиля с перфорированными пазами, обладающие высокой эксплуатационной стойкостью и пластичностью, с обеспечением равномерного деформирования при протягивании.

1. Способ изготовления стальных маслосъемных поршневых колец, включающий деформационное упрочнение проволоки путем ее протягивания через профильные волочильные ролики с обжатием, навивку проволоки на оправку и ее рекристаллизационный отпуск, отличающийся тем, что деформационное упрочнение проволоки осуществляют пятикратно путем ее протягивания через профильные волочильные ролики с соответствующими обжатиями 35-40%, 20-25%, 10-15%, 15-20%, 6-8%, рекристаллизационный отпуск проволоки осуществляют после первого и третьего деформационных упрочнений при температуре 660-680°С в течение 1 ч, после пятого деформационного упрочнения выполняют пробивку перфорированных пазов на проволоке и производят ее навивку на оправку, которую осуществляют с натяжением с образованием профиля маслосъемного поршневого кольца, затем производят термофиксацию последнего на оправке при температуре 500°С в течение 1 ч и разрезают на оправке на отдельные кольца, которые устанавливают в гильзу, в которой осуществляют термостабилизацию при температуре 550°С в течение 1 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед первым деформационным упрочнением проволоки производят ее очистку в электролитной плазме с одновременным подогревом до 80-100°С при движении проволоки к профильным волочильным роликам.

Гибочный станок-кольцегиб для работы с листовым металлом

Данная самоделка многим мастерам, наверняка, придется по вкусу. Изготовить ее не очень сложно, а пользы — вагон и маленькая тележка в придачу. Это, конечно, не универсальный гибочный станок, но довольно практичный, особенно в условиях домашней мастерской. Основное его назначение заключается в изготовлении колец одинакового диаметра из металлической полосы или листового металла.

Приспособление состоит из двух частей: гибочного шаблона, который фиксируется в тисках, и ручки-рычага с прижимным упором.

Основные этапы работ

Начнем с изготовления гибочного шаблона.

Отрезаем кусок круглой толстостенной трубы и привариваем внутри металлическую пластину, установив ее чуть ниже центра.

К металлической пластине необходимо будет приварить круглую трубу.

К корпусу потом привариваем две удлиненных гайки, расположив их напротив друг друга (смотрите фото ниже). Предварительно удлиненную гайку нужно разрезать на две части.

Далее отрезаем кусок металла в виде полосы. По краям высверливаем два отверстия. С помощью болтов прикручиваем прижимную пластину к удлиненным гайкам.

На следующем этапе приступаем к сборке второй части самоделки.

Подготавливаем две круглых трубы разной длины и одну профтрубу.

На профильную трубу надеваем ползун из толстостенного профиля с приваренной гайкой для установки фиксатора, по торцам привариваем круглые трубы. На длинную круглую трубу надеваем металлическую шайбу и привариваем. К ползуну необходимо будет приварить отрезок стального круглого прутка.

Сборка приспособления

В слесарных тисках зажимаем первую часть самоделки.

В нее вставляем ручку-рычаг и выставляем прижимной упор на требуемом расстоянии, в зависимости от толщины сгибаемой заготовки.

Далее все просто: фиксируем край заготовки с помощью прижимной пластины к наружной поверхности гибочного шаблона. Прокручиваем ручку-рычаг и сгибаем заготовку вокруг шаблона.

Способ изготовления поршневых колец из листовой стальной полосы

Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к способам формирования поршневых колец из листовой стали. Способ включает химико-термическую обработку плоской заготовки по толщине со стороны формообразующей поверхности. При этом перед химико-термической обработкой проводят окисление плоской заготовки при температуре 300-400°С с последующей очисткой формообразующей поверхности. Химико-термическую обработку и формообразование осуществляют путем электролиза в ионных расплавах металлов с помощью гальванического процесса при температуре 700-1000°С с последующим шлифованием. В качестве ионного расплава используют эвтектическую смесь хлоридов лития и калия. Расплавленный алюминий в качестве легирующего элемента содержит до 3% хрома. Очистку формообразующей поверхности проводят с помощью механической обработки. В результате совмещения операций химико-термической обработки (нанесение покрытий) и формообразования происходит сокращение общей длительности процесса, формирование кольца с повышением износостойкости и самокомпенсация износа поршневого кольца в процессе эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области общего машиностроения, в частности к способам формирования поршневых колец из листовой стали.

В настоящее время существуют различные способы формирования деталей машин с криволинейной поверхностью из плоских заготовок, которые могут быть применены для изготовления поршневых колец. Так, например, известны:

- способ изготовления поршневого кольца из легкого сплава, включающий получение заготовки кольца методом штамповки и покрытия его поверхности методом микродугового оксидирования (патент №2120049, Россия);

- способ изготовления порошковых поршневых колец, включающий засыпку порошка в матрицу, холодное прессование, извлечение заготовки, ее спекание, формирование замка в сечении, термофиксирование и механическую обработку (патент №2089347, Россия);

- способ изготовления хромированных поршневых колец, включающий навивку спирали из стальной ленты на оправке заданного диаметра с последующей ее обработкой, включающей следующие операции: термофиксацию, полирование, подготовку под хромирование и разрезку хромированной спирали на отдельные кольца (патент №2182064, Россия).

Однако, несмотря на разнообразие имеющихся методов, их применение требует: наличия нагревательного оборудования; изготовления и своевременной замены из-за наличия износа пуансонов и матриц, в большинстве случаев приспособленных для изготовления одного строго определенного вида деталей и не обладающих универсальностью, что не всегда оправдано в условиях мелкосерийного производства; применения последующей термообработки; невозможность обрабатывать одновременно большое количество деталей также снижает экономичность этих методов.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления листовых пружин преимущественно малой кривизны, включающий обработку плоской заготовки пружинного элемента по толщине со стороны формообразующей поверхности и формообразование, отличающийся тем, что обработку плоской заготовки пружинного элемента осуществляют химико-термической обработкой до получения такой глубины диффузионного слоя, при которой в поверхностном слое возникают остаточные напряжения, необходимые и достаточные для получения детали с заданными геометрическими, механическими, физическими и химическими параметрами (патент №2121615, Россия). В качестве примеров авторы приводят технологию ионного азотирования.

Недостатком данного способа является длительность процесса и невозможность вести процесс ионного азотирования при температуре выше 600 градусов, а при этой температуре сталь сохраняет жесткость, при которой образование поршневого кольца невозможно.

Задача изобретения - получение поршневых колец с защитным покрытием и снижение общего времени производства.

Поставленная задача решается способом изготовления поршневых колец из стальной листовой полосы, включающим химико-термическую обработку плоской заготовки по толщине со стороны формообразующей поверхности. При этом перед химико-термической обработкой проводят окисление плоской заготовки при температуре 300-400°С с последующей очисткой формообразующей поверхности. Химико-термическую обработку и формообразование осуществляют путем электролиза в ионных расплавах металлов с помощью гальванического процесса при температуре 700-1000°С, с последующим шлифованием полученного рабочего слоя. В качестве ионного расплава используют эвтектическую смесь хлоридов лития и калия. Расплавленный алюминий в качестве легирующего элемента содержит до 3% хрома. Очистку формообразующей поверхности проводят с помощью механической обработки.

При этом в результате совмещения операций химико-термической обработки (нанесение покрытий) и формообразования происходит сокращение общей длительности процесса и формирование кольца. Одновременно образовавшиеся в результате диффузионного насыщения остаточные сжимающие напряжения обеспечивают самокомпенсацию износа, заключающуюся в том, что в процессе износа диффузионного слоя уменьшаются сжимающие напряжения, что приводит к раскрытию кольца и самокомпенсации износа.

На фиг.1 приведена схема плоской заготовки с обработанной (зачищенной) поверхностью перед диффузионным насыщением легирующим элементом.

На фиг.2 приведена схема устройства для изготовления поршневых колец методом направленной диффузии в ионных расплавах с закрепленной плоской заготовкой.

На фиг.3 приведена схема поршневого кольца с защитным покрытием.

Установка состоит из стального сосуда 1, покрытого внутри диффузионным слоем 2 вольфрама или молибдена, стальной крышки 3, ионного расплава 4, расплавленного алюминия 5 с растворенным легирующим элементом, электрода (катода) 6, устройства для перемещения электрода 7.

Заготовка представляет собой стальную прямоугольную окисленную полосу 8 с зачищенными поверхностями 9 ( торцевой поверхности).

Поршневое кольцо 10 имеет защитное покрытие 11 и внутреннюю поверхность 12 до шлифования.

Способ осуществляется следующим образом: берем полосовую окисленную (в электрической печи при температуре 400°С в течение 30 минут) металлическую заготовку из стали 40 и торцевых поверхностей очищаем от окислов (механической обработкой) (см. фиг.1). После этого заготовку устанавливаем на электроде 6, соединенном с устройством для перемещения электрода 7, которое смонтировано на стальной крышке 3 и электрически изолировано от нее. Закрываем гальваническую ванну, опуская при этом заготовку 8 и электрод 6 в ионный расплав криолита (криолит широко применяется в металлургии алюминия. Большую часть криолита, используемого в промышленности, получают синтетически при взаимодействии сульфатов Аl и NaF), откачиваем воздух, заполняем ванну аргоном и поднимаем температуру до 700°С (нагреватели электропечи на схеме не показаны). При этом электрод 6 с заготовкой 8 служат катодом, а гальваническая ванна 1 и расплавленный алюминий 5 служат анодом. При этом полосовая заготовка при плотности тока 500 А/м 2 в течение 5-15 минут постепенно изгибается, превращаясь в поршневое кольцо (см. фиг.3).

Прямоугольная заготовка изогнулась оттого, что осажденный алюминий, интенсивно внедряясь в металл по очищенной поверхности, вступает в химическую реакцию с железом и образует интерметаллическое соединение, в то время как защитная пленка окислов защищает сталь от взаимодействия с алюминием. При взаимодействии Fe с Аl образуется интерметаллическое соединение типа FeAl₂, FeAl₃ и Fe₂Al₅. Так как образовавшееся интерметаллическое соединение имеет больший удельный объем, чем сталь, то это приводит к возникновению в приповерхностном слое сжимающих напряжений, которые приводят к сворачиванию металлической заготовки в поршневое кольцо 10 с защитным покрытием 11 и внутренней поверхности 12 с последующим шлифованием поршневого кольца.

Способ по примеру 1, отличающийся тем, что в качестве ионного расплава используется эвтектическая смесь хлоридов лития и калия, а в расплавленном алюминии в качестве легирующего элемента растворяется до 3% хрома. В результате на поверхности кольца образуется интерметаллид сложного состава, значительно повышающего износостойкость. Кроме того, поверхность поршневого кольца получается чистой. Окисление заготовки проводят при температуре 350°С, а химико-термическую обработку осуществляют при температуре 850°С.

Способ по примеру 2, отличающийся тем, что в расплавленном алюминии в качестве легирующего элемента растворяется до 15% кремния для получения заданных свойств поршневого кольца. Окисление заготовки проводят при температуре 300°С, а химико-термическую обработку осуществляют при температуре 1000°С.

Приведенные примеры доказывают возможность использования методов химико-термической обработки, в частности электролиза в ионных расплавах металлов, для изготовления поршневых колец. Использование предлагаемого способа производства поршневых колец обеспечивает по сравнению с известными способами: снижение общего времени, затрачиваемого на их изготовление за счет совмещения формообразующей и упрочняющей обработок; кольца будут покрыты защитным диффузионным слоем, повышающим износостойкость поршневого кольца, и, кроме того, поршневые кольца, изготавливаемые по предлагаемой технологи, обладают свойством самокомпенсации износа. Смысл этого свойства заключается в том, что сжимающие напряжения, возникающие в поверхностном слое при диффузии алюминия, постепенно уменьшаются по мере износа поверхности кольца. В результате поршневое кольцо постепенно раскрывается, компенсируя износ.

1. Способ изготовления поршневых колец из стальной листовой полосы, включающий химико-термическую обработку плоской заготовки по толщине со стороны формообразующей поверхности и формообразование, отличающийся тем, что перед химико-термической обработкой проводят окисление плоской заготовки при температуре 300-400°С с последующей очисткой формообразующей поверхности, а химико-термическую обработку и формообразование осуществляют путем электролиза в ионных расплавах металлов с помощью гальванического процесса при температуре 700-1000°С, при этом плоская заготовка служит катодом, а в качестве анода используют расплавленный алюминий с растворенными легирующими элементами, с последующим шлифованием полученного рабочего слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ионного расплава используют эвтектическую смесь хлоридов лития и калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавленный алюминий в качестве легирующего элемента содержит до 3% хрома.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку формообразующей поверхности проводят с помощью механической обработки.

Способ изготовления колец

Использование: при изготовлении колец, у которых высота больше толщины. Сущность изобретения: изготавливают тороидальную заготовку из прутка с объемом металла, равным объему кольца, затем заготовку расплющивают в радиальном направлении до требуемых размеров наружного и внутреннего диаметров кольца, а далее осуществляют окончательное выдавливание с одновременным формированием торцев и калибровкой внутреннего и наружного диаметров кольца. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением.

Известен способ изготовления колец методом машинной раскатки из исходной полой заготовки [1] При реализации предлагаемого способа происходит уменьшение толщины стенки заготовки и увеличение ее наружного и внутреннего диаметра, а также высоты кольца. Способ позволяет изготавливать кольца с сечением в плоскости, проходящей через ось вращения кольца в виде прямоугольника, у которого высота больше толщины кольца.

Указанный способ имеет следующие недостатки.

Для реализации способа требуется дорогостоящая специализированная раскатная машина, что малоприемлемо в серийном и мелкосерийном производстве. Невысокое качество изготовленных данным способом колец по сравнению с выдавленными, так как изготовленные кольца имеют значительный разброс по диаметрам, утяжки на торцах, конусность, значительные заусенцы, что влечет за собой наличие механической обработки по всем поверхностям. Использование данного способа наиболее целесообразно при изготовлении колец крупногабаритных изделий, для которых получение заготовки, приближенной к форме готовой детали, другим способом невозможно.

Известен способ изготовления стальных колец холодным выдавливанием из сварных тороидальных заготовок (2). Способ включает изготовление тороидальной заготовки из прутка с объемом металла, равным объему кольца, путем гибки прутка в тороидальную заготовку по стыку, удаления грата по стыку, термообработки заготовки, травления с последующим фосфатированием и смазкой. Далее тороидальную заготовку устанавливают в матрицу и выдавливают кольцо заданных размеров.

Недостатками прототипа являются следующие.

Изобретением решается задача снизить трудоемкость, повысить качество и расширить номенклатуру изготавливаемых колец из прутковых заготовок.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в том, что способ позволяет получить качественные кольца с прямоугольным или близким к нему сечением в плоскости, проходящей через ось вращения кольца, у которых высота кольца больше его толщины.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления колец, включающем изготовление тороидальной заготовки из прутка с объемом металла, равным объему кольца, и ее последующее выдавливание, новым является то, что тороидальную заготовку сначала расплющивают в радиальном направлении (с уменьшением наружного и увеличением внутреннего диаметров заготовки) до требуемых размеров наружного и внутреннего диаметров кольца, а затем осуществляют окончательное выдавливание с одновременным формированием торцев и калибровкой внутреннего и наружного диаметров кольца.

Введение в способ операции расплющивания заготовки в радиальном направлении перед операцией окончательного выдавливания позволяет не предъявлять к тороидальной сварной заготовке высоких требований к качеству сварного стыка (что снижает трудоемкость способа), так как в операции расплющивания смещение по стыку у заготовки в радиальном направлении не имеет значения, а сама операция расплющивания подготавливает заготовку к высококачественному окончательному выдавливанию изделия с одновременным формированием торцев и калибровкой внутреннего и наружного диаметров кольца. Кроме того, использование операции предварительного расплющивания позволяет использовать в качестве заготовки тороидальное сварное кольцо, у которого наружный диаметр тора больше наружного диаметра кольцевого изделия, а внутренний диаметр тора меньше внутреннего диаметра кольцевого изделия, т.е. диаметры тороидальной заготовки описывают диаметры готового кольца изнутри и снаружи. Возможность использования такой заготовки позволяет в конечном счете изготавливать кольца с прямоугольным или близким к нему сечением в плоскости, проходящей через ось вращения кольца, с высотою кольца больше его толщины, т.е. способ позволяет расширить номенклатуру изготавливаемых колец.

На фиг. 1 изображена тороидальная заготовка с наружным D_з и внутренним d_з диаметрами, описывающими наружный D_к и внутренний d_к диаметр кольца снаружи и изнутри; на фиг. 2 полуфабрикат, полученный плющением тороидальной заготовки в радиальном направлении до требуемых диаметров (D_к и d_к) кольца; на фиг. 3 изображено готовое кольцо с сечением в плоскости, проходящей через ее ось вращения, в виде прямоугольника или близким к нему по форме с высотой h больше толщины t стенки кольца.

Способ, например, при изготовлении колец из низкоуглеродистых сталей реализуется следующим образом: отрезают заготовку необходимой длины от прутка, изгибают ее в тороидальную заготовку, сваривают по стыку, удаляют по мере необходимости грат по месту сварки, производят термообработку заготовки для обеспечения максимальной пластичности, травят и наносят смазку, после чего расплющивают тороидальную заготовку в радиальном направлении до требуемых диаметров кольца, например на прессе в штампе, ограничивающем истечение металла в радиальном направлении и со свободным течением в осевом направлении. Изготовленный таким образом полуфабрикат окончательно выдавливают, формируя торцы и калибруя кольцо по диаметрам.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ, включающий изготовление тороидальной заготовки из прутка с объемом металла, равным объему кольца, и ее последующее выдавливание, отличающийся тем, что перед выдавливанием тороидальную заготовку расплющивают в радиальном направлении до требуемых размеров наружного и внутреннего диаметров кольца, а выдавливание осуществляют с одновременным формированием торцов и калибровкой внутреннего и наружного диаметров кольца.

Читайте также: