СПОСІБ ГАРЯЧОГО ШТАМПУВАННЯ АРТИЛЕРІЙСЬКИХ СНАРЯДІВ

Спосіб гарячого штампування артилерійських снарядів, який полягає в нагріванні заготовки, видаленні окалини, вкладанні заготовки в матрицю та осадженні, зворотному, а потім прямому видавлюванні з утворенням товстої стінки, витяжці заготовки на оправці крізь матрицю з потоншенням стінки в гарячому стані, нагріванні горловини заготовки та проведенні обтискання верхнього конуса снаряда, який відрізняється тим, що осадження заготовки виконують з одночасним формуванням намітки на торці заготовки з подальшим зворотним видавлюванням за один перехід у одній і тій же матриці.

Винахід належить до галузі техніки, а саме до обробки металів тиском і може бути використаний для виготовлення артилерійських снарядів різних калібрів, гільз, балонів та циліндрів з дном методами гарячого штампування. Відомий спосіб видавлювання порожнистих деталей типу гільз [Пат. 141858 Україна, МПК B21K 21/00. Спосіб видавлювання порожнистих деталей типу гільз / Л. І. Алієва, В. Л. Калюжний, М. Ю. Корденко, О. А. Кузенко, А. Д. Самоглядов. - № u201911074; заявл. 11.11.2019; опубл. 27.04.2020, Бюл. 8/2020], який полягає в послідовному деформуванні шляхом видавлювання і протягування порожнистого напівфабрикату, якому придають форму конічного стакану, формують комбінованим зворотно-прямим видавлюванням і перетворюють у циліндричну гільзу шляхом обтиснення й протягування. Найбільш близьким аналогом, обраний нами як прототип, є спосіб виготовлення артилерійських снарядів [CN114178455 (A) Китай, МПК B21J 5/00; B21K 21/06. Hot-cold composite forming process for large-diameter thin-wall projectile body / Yan Hongyan; Yang Yong; Sun Guoqiang; Ren Weiwei; Wang Zhike; заявник Chen Xianglong; Zhang Bincheng. - № CN202111393123; заявл. 23.11.2021; опубл. 15.03.2022], який полягає в гаряче-холодному штампуванні заготовки, що нагрівається до 1150…1180 °C, видаленні окалини, після чого заготовку вкладають у першу матрицю і осаджують; далі проводять зворотне, а потім пряме видавлювання з утворенням товстої стінки; отриману заготовку поміщають у другу матрицю і проводять друге зворотне, а потім пряме видавлювання з утворенням рівномірної стінки по висоті та вузької конічної ділянки в нижній частині; далі проводять витяжку заготовки на оправці крізь матрицю з потоншенням стінки в гарячому стані до товщини 10 мм; після чого проводять відпал заготовки з подальшою витяжкою на оправці в холодному стані з потоншенням стінки на 1 мм із збереженням діаметрів внутрішньої порожнини. Горловину заготовки нагрівають градієнтно вниз від 800 до 300 °C, проводять обтискання верхнього конуса снаряда висотою 252 мм. У результаті використання цього способу зовнішній діаметр снаряда становить 240 мм, товщина стінки 8 мм, довжина снаряда 1082 мм, товщина дна та його діаметр становлять 108 мм і 82 мм відповідно, а діаметр верхнього кінця снаряда 152 мм. Загальними істотними ознаками відомого способу й того, що заявляється є нагрівання заготовки, видалення окалини, після чого заготовку вкладають у матрицю і осаджують, а потім роблять зворотне, а потім пряме видавлювання з утворенням товстої стінки, далі проводять витяжку заготовки на оправці крізь матрицю з потоншенням стінки в гарячому стані, після чого нагрівають горловину заготовки та проводять обтискання верхнього конуса снаряда. Недоліком відомого способу є те, що осадження заготовки проводять пуансоном з плоским торцем, що виключає можливість центрувати пуансон, яким здійснюють зворотне видавлювання. Це спричиняє утворення ексцентриситету отвору відносно зовнішнього діаметра заготовки, що призводить до відбракування деталей через різнотовщинність стінки та викривлення осі пуансона для зворотного видавлювання, що є причиною його руйнування. Використання двох матриць та відповідно двох переходів для зворотно, а потім прямого видавлювання ускладнює процес штампування, збільшує кількість задіяних штампів, знижує продуктивність та головне пришвидшує охолодження заготовки. Заявлений проміжний відпал заготовки також ускладнює процес, знижує продуктивність, за рахунок витрат часу на нагрівання та повільного охолодження, й збільшує витрати електроенергії або природного газу, які необхідні для нагрівання. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення відомого способу для зменшення кількості браку через різнотовщинність стінки, виключення поломок пуансонів зворотного видавлювання, підвищення продуктивності процесу штампування, зменшення кількості задіяних штампів та зниження витрат на нагрівання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб гарячого штампування артилерійських снарядів, який полягає в нагріванні заготовки, видаленні окалини, вкладанні заготовки в матрицю та осадженні, зворотному, а потім прямому видавлюванні з утворенням товстої стінки, витяжці заготовки на оправці крізь матрицю з потоншенням стінки в гарячому стані, нагріванні горловини заготовки та проведенні обтискання верхнього конуса снаряда, згідно з винаходом осадження заготовки виконують з одночасним формуванням намітки на торці заготовки, зворотне видавлювання виконують за один перехід у одній і тій же матриці. Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено: - Фіг. 1 - вихідна заготовка; - Фіг. 2 - операція осадження нагрітої заготовки з одночасним формуванням намітки; - Фіг. 3 - операція зворотного видавлювання для формуванням пустотілої заготовки з дном; - Фіг. 4 - операція витяжки заготовки на оправці крізь одну матрицю з потоншенням стінки; - Фіг. 5 - операція попередньої механічної обробки поверхонь заготовки; - Фіг. 6 - операція обтискання верхнього конусу снаряда. Указані ознаки складають суть винаходу тому, що вони є необхідними і достатніми для досягнення технічного результату - зменшення кількості браку через зменшення різнотовщинності стінки заготовки, виключення поломки пуансонів зворотного видавлювання, підвищення продуктивності процесу штампування, зменшення кількості потрібних штампів та зниження витрат на нагрівання. Причинно-наслідковий зв'язок ознак, які складають суть винаходу, з технічним результатом, який досягається, пояснюється наступним. Осадження заготовки виконують з одночасним формуванням намітки для центрування пуансона зворотного видавлювання, що дозволить завдати напрямок руху пуансона та знизити різнотовщинність стінки. Зворотне видавлювання проводять за один перехід у одній і тій же матриці, що спрощує процес штампування та знижує кількість задіяних штампів. Крім цього, виключення проміжного відпалу підвищить продуктивність процесу виготовлення снарядів та зменшить витрати на нагрівання. Спосіб гарячого штампування артилерійських снарядів здійснюється наступним чином. Заготовку з квадратним або з круглим перерізом (Фіг. 1) з діагоналлю квадрата або діаметром D0, що складає 0,8…1,0 від діаметра отвору матриці, нагрівають до штампувальної температури, яка залежить від марки сталі та визначається за довідниками, та укладають у матрицю, в якій осаджують та формують намітку глибиною h (Фіг. 2), яка становить 0,1.1,0 висоти внутрішньої конусної ділянки снаряда. Висоту заготовки H0 та висоту заготовки після осадження H1 визначають за законом сталості об'ємів. Діаметри заготовки після осадження D1 та після зворотного видавлювання D2 дорівнюють діаметру матриці. Після цього пуансон для зворотного видавлювання входить у намітку, займає осьове положення і при його русі вниз проводять зворотне видавлювання (Фіг. 3) з формуванням стінки пустотілої заготовки S2, з висотою H2. Діаметр отвору при зворотному видавлюванні d2 обирають у діапазоні 1,0…1,5d5, де d5 - діаметр порожнини готового снаряда. Далі виконують операцію витяжки заготовки на оправці з потоншенням стінки до товщини S3 (Фіг. 4), яка на 10.30 % більша за товщину стінки снаряда S5. Таким чином зменшують зовнішній діаметр заготовки D3 та збільшують висоту заготовки Н3. Після охолодження заготовки проводять попередню механічну обробку для видалення окисленого поверхневого шару (Фіг. 5) до товщини стінки пустотілої заготовки S4, яка відрізняється від остаточної товщини стінки заготовки S5 припуском на остаточну механічну обробку, а також відрізають надлишок заготовки до потрібної висоти Н4. При цьому внутрішній діаметр порожнини заготовки d4 має діаметр, який відповідає діаметру готового виробу d5. Остаточною штампувальною операцією є нагрівання верхньої частини пустотілої заготовки та обтискання матрицею конусної поверхні снаряда (Фіг. 6), після чого виконують остаточні термічну та механічну обробки. Застосування пропонованого способу гарячого штампування артилерійських снарядів дозволяє зменшити кількість браку через зменшення різнотовщинності стінки заготовки, виключити поломки пуансонів зворотного видавлювання, підвищити продуктивність процесу штампування, зменшити кількість потрібних штампів та знизити витрати на нагрівання.