Штамп для горячей изотермической штамповки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться нри изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе с индуктором. Цель изобретения - повышение КПД и производительности за счет уменьшения времени разогрева деформирующего инструмента благодаря увеличению объема внутренней зоны распространения электромагнитного поля индуктора, т.е. за счет увеличения потока электромагнитной энергии в тело деформируюш,его инструмента при неизменном значении тока индуктора. Для достижения цели боковая поверхность нагреваемого деформирующего инструмента выполнена ребристой. Ребра расположены регулярно с шагом, не превышаюшим двукратную высоту ребра. Инструмент окружен наружным индуктором. Толщина и высота ребра не меньше трехкратной глубины проникновения электромагнитного поля в материал инструмента. Указанные соотношения размеров выбраны из условия, что полная мощность потерь электромагнитной энергии индуктора равна произведению удельных потерь на площадь боковой поверхности нагреваемого тела. Поэтому чем больше эта поверхность, тем больше тепловыделение при том же значении тока в индукторе . Шаг ребер и их высота выбраны из условия обеспечения равномерности напряженности магнитного поля. 2 ил. (g (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

aD 4 В 21 1 13/02, 1/06

ЖСЕО)% ч -,г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4066881/31-27 (22) 11. 05. 86 (46) 23.02.88. Бюл. № 7 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) С. В. Шапиро (53) 621.73(088.8) (56) Фиглин С. 3. и др. Изотермическое деформирование металлов, М.: Машиностроение, 1978, с. 34. (54) ШТАМП ДЛЯ . ГОРЯЧЕЛ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЛ ШТАМПОВКИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе с индуктором.

Цель изобретения — повышение КПД и производительности за счет ум еньшения времени разогрева деформирующего инструмента благодаря увеличению объема внутренней зоны распространения электромагнитного поля индуктора, т.е. за счет увели„„SU„„1375396 А 1 чения потока электромагнитной энергии в тело деформирующего инструмента при неизменном значении тока индуктора. Для достижения цели боковая поверхность нагреваемого деформирующего инструмента выполнена ребристой. Ребра расположены регулярно с шагом, не превышающим двукратную высоту ребра. Инструмент окружен наружным индуктором. Толщина и высота ребра не меньше трехкратной глубины проникновения электромагнитного поля в материал инструмента. Указанные соотношения размеров выбраны из условия, что полная мощность потерь электромагнитной энергии индуктора равна произведению удельных потерь на площадь боковой поверхности нагреваемого тела. Поэтому чем больше эта поверхность, тем больше тепловыделение при том же значении тока в индукторе. Шаг ребер и их высота выбраны из условия обеспечения равномерности напряженности магнитного поля. 2 ил.

1375396 инструмента.

Вследствие эффекта вытеснения вихревые токи замыкаются в зоне, примыкающей к боковой поверхности деформирующего инструмента. Поэтому тепловая энергия выделяется именно в этой зоне. В том случае, когда шаг ребер больше глубины проникновения электромагнитного поля в тело инструмента, конфигурация этой зоны повторяет конфигурацию боковой поверхности и расход энергии этого поля равен произве50

1

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей путем высокотемпературной изотермической штамповки в штампах, оснащенных нагревателями.

Цель изобретения — повышение КПД и производительности за счет уменьшения времени разогрева деформирующего инструмента благодаря увеличению объема внутренней зоны распространения электромагнитного поля индуктора, т.е. за счет увеличения потока электромагнитной энергии в тело деформирующего инструмента при неизменном действующем значении тока индуктора.

На фиг. 1 показан осесимметричный штамп, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез.

Штамп содержит деформирующий инструмент 1, боковая поверхность которого выполнена ребристой, и наружный индуктор в виде коаксиальной инструменту катушки 2. Ребра 3 расположены регулярно, с шагом, не превышающим высоту ребра.

Толщина и высота каждого ребра 3 не меньше трехкратной глубины проникновения электромагнитного поля индуктора 2 в материал деформирующего инструмента 1.

Работа штампа при нагреве деформирующего и нструм ента осуществляется следующим образом.

При протекании по индуктору переменного тока внутри него возникает перемен- 30 ное магнитное поле, амплитуда напряженности которого Но вблизи поверхности штампа практически постоянная, не зависящая от угла поворота радиуса — вектора R, и направлено, если пренебречь краевым эффектом у торцов деформирующего инструмента, вдоль его поверхности параллельно оси. Слабая зависимость Н«от угла поворота R объясняется следующим.

При г ась „ (г — амплитуда отклонения боковой поверхности инструмента от цилинд- 40 рической, D„ — диаметр индуктора) разница в длине силовой линии, касательной к поверхности инструмента у основания и вершины ребра, незначительная. Поскольку величина ФН41 вдоль этой линии равна одной и той же величине iw (i — ток, а ъ— число витков индуктора), можно заключить о практическом равенстве Но в любой точке на поверхности деформирующего

2 дению площади боковой поверхности инструмента на удельные потери. Удельные потери, приходящиеся на единицу боковой поверхности штампа, равны

ЛЯ.= 0,994 Н о 3P1, (1) где Д вЂ” удельное сопротивление;

p — относительная магнитная проницаемость материала штампа;

g — ча стота тока и иду кто р а.

Полная мощность потерь электромагнитной энергии равна произведению удельных потерь на площадь боковой поверхности.

Поэтому чем больше эта поверхность, тем больше выделение тепла в индукторе при этом же значении тока в индукторе. Отсюда повышение КПД установки и сокращение времени разогрева. Площадь ребристой поверхности больше цилиндрической.

В частности, если поверхность выполнена в виде чередующихся один с другим выгнутых полуцилиндров радиуса г (фиг. 1), ее площадь равна = 1,тг. 1 — = Ь(2 К Р.), (г)

2хп 2; т.е. в 2/2 раз больше площади гладкой цилиндрической поверхности.

При такой форме ребристой поверхности ее площадь не зависит от числа ребер, т.е. шага t, который равен 4г . Следует выбирать шаг t и радиус r как можно меньшими, чтобы исключить неравномерность в величине Н „, у вершины и основания ребра.

Если уменьшить шаг ребер, то можно сохранить площадь поверхности такой же, как при большом шаге. Однако, если размер ребер станет меньше удвоенной толщины зоны интенсивного тепловыделения, то средняя длина вихревых токов вновь начнет уменьшаться, а с ней и тепловыделение.

При этом, чтобы площадь боковой поверхности (средняя длина зоны интенсивного тепловыделения) продолжала соответствовать формуле (2), нужно, чтобы высота ребра равнялась полонские шага. Если высота ребра будет больше половины шага, средняя длина зоны интенсивного нагрева практически не возрастет, зато неравномерность Н о< увеличится.

При высоте ребра, меньшей половины шага, площадь S будет меньше чем согласно формуле (2), и искомый эффект ослабнет.

Учитывая, что минимальный размер шага, при котором конфигурация активного слоя совпадает с конфигурацией боковой поверхности штампа, равен глубине проникновения электромагнитного поля, следует выбирать толщину и высоту ребра не меньше трехкратной глубины проникновения электромагнитного поля в материал инструмента.

1375396

Формула изобретения

Фиа/

Составитель О. Корабельников

Редактор А. Козориз Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Заказ 441/13 Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В результате выбора формы ребристой поверхности можно увеличить в несколько раз мощность нагрева, не меняя ток индуктора, что влечет за собой повышение КПД и сокращение времени нагрева по сравнению с известным штампом.

Штамп для горячей изотермической

- 10 штамповки, содержащии осесимметричныи дефорИирующий инструмент и наружный

4 индуктор в виде коаксиальной ему катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и производительности за счет уменьшения времени разогрева, наружная боковая поверхность деформирую1цего инструмента выполнена ребристой, причем ребра расположены регулярно с шагом, не превышающим двукратную высоту ребра, а толщина и высота ребра не меньше трехкратной глубины проникновения электромагнитного поля в материал деформирующего инструмента.

Штамп для горячей изотермической штамповки Штамп для горячей изотермической штамповки Штамп для горячей изотермической штамповки 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе, оснаш,енном индуктором

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей с жесткой регламентацией температурного режима штамповки , например, .в состоянии сверхпластичности металла заготовки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для крепления штампов

Изобретение относится к кузнечно-прессовому оборудованию, а именно к узлам, предназначенным для крепления штампа к столу пресса

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к получению поковок с изогнутой осью

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осесимметричных деталей горячей штамповкой заготовки с одновременным ее кручением

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям штампов для объемной штамповки паковок

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к штампам для осадки заготовок, и может.быть применено во всех отраслях машиностроения

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей изотермической штамповкой в штампе, оснаш,енном индуктором

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении деталей с жесткой регламентацией температурного режима штамповки , например, .в состоянии сверхпластичности металла заготовки

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осесимметричных деталей горячей штамповкой заготовки с одновременным ее кручением

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям штампов для изотермической штамповки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, к устройствам для изотермического деформирования

Изобретение относится к обработке металлов давлением, к технолотии ковки на радиально-ковочных машинах

Изобретение относится к обработке металлов давлением, преимущественно для изотермической штамповки сталей и сплавов

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для нагрева заготовок перед обработкой давлением
Наверх