Штамп для вытяжки с дифференцированным нагревом

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления полых изделий из листового металлла методом глубокой вытяжки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей, увеличение высоты штампуемых деталей, повышение стойкости и долговечности штампа, снижение энергозатрат путем обеспечения оптимальных температурных условий деформации фланцевой части заготовки. Прижимные поверхности матрицы и прижима снабжены сменными износоустойчивыми вставками, отделенными от рабочих тел матрицы и прижима теплоизоляционными прокладками кольцевой формы, величина теплопроводности материала которых дифференцирована в радиальном направлении по ширине прижимных поверхностей таким образом, что коэффициент теплопроводности материала прокладок монотонно уменьшается от скругленной кромки матрицы к ее наружному контуру, обратно пропорционально текущему, координирующему данную точку радиуса. Коэффициент теплопроводности материала прокладок в любой точке прижимной поверхности определяют из выражения λ = λ <SB POS="POST">пл</SB> <SP POS="POST">.</SP> R<SB POS="POST">пл</SB> / R, где λ<SB POS="POST">пл</SB> - коэффициент теплопроводности материала прокладки на границе плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки ( при R = R<SB POS="POST">пл</SB>)

R<SB POS="POST">пл</SB> - радиус границы плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки

R - текущее значение радиуса. В процессе вытяжки в предварительно нагретом фланце заготовки за счет теплопередачи создается требуемый перепад температур. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 21 0 22/20, 37/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745401/27 (22) 19.07.89 (46) 30.08,91. Бюл. N 32 (71) Днепропетровский металлургический институт и научно-производственное объединение по механизации, роботиэации труда и совершенствованию ремонтного обеспечения на предприятиях черной металлургии (72) Ю.Ф.Харченко, О.Н.Ткачев, А.П.Грудев и Г.Я.Алексеенко (53) 621.983.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1575409, кл. В 21 D 22/20, 1988. (54) ШТАМП ДЛЯ ВЫТЯЖКИ С ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫМ НАГРЕВОМ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для изготовления полых иэделий иэ листового металла методом глубокой вытяжки. Цель изобретения — расширение технологических воэможностей, увеличение высоты штампуемых деталей, повышение стойкости и долговечности штампа, снижение энергозатрат путем обеспечения оптимальных температурных условий деформации фланцевой части заготовки. Прижимные поверхности матрицы и прижима снабжены

Изобретение. относится к обработке металлов давлением, в частности, к листовой штамповке и может быть использовано в различных областях машиностроения для изготовления полых деталей из листового металла методом глубокой вытяжки.

Цель изобретения — расширение технологических воэможностей, увеличение выÄ.„ß2 „„1673242 А1 сменными иэносоустойчивыми вставками. отделенными от рабочих тел матрицы и прижима теплоиэоляционными прокладками кольцевой формы, величина теплопроводности материала которых дифференцирована в радиальном направлении по ширине прижимных поверхностей таким образом, что коэффициент теплопроводности материала прокладок монотонно уменьшается от скругленной кромки матрицы к ее наружному контуру, обратно пропорционально текущему, координирующему данную точку радиуса. Коэффициент теплопроводности материала прокладок в любой точке прижимной поверхности определяют из выражения А=- Лп Rnn/ã, где tlnq — коэффициент теплопроводности материала прокладки на границе плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки (при г = Rnn):

Rnn — радиус границы плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки. r — текущее значение радиуса. В процессе вытяжки в предварительно нагретом фланце заготовки эа счет теплопередачи создается требуемый перепад температур. 2 ил. соты штампуемых деталей, повышение стойкости и долговечности штампа, снижение энергозатрат путем обеспечения оптимальных температурных условий деформации фланцевой части заготовки.

На фиг.1 изображен штамп для вытяжки листовой заготовки с дифференцированным нагревом, продольный разрез, в двух поло1673242

55 жениях (слева — до штамповки изделия, справа — в процессе вытяжки): на фиг.2— разрез А-А на фиг.1.

Штамп содержит полый охлаждаемый пуансон 1, матрицу 2 и прижим 3 с индукционными нагревателями 4. Обращенные друг к другу прижимные поверхности матрицы 2 и прижима 3 снабжены сменными иэносоустойчивыми кольцевыми вставками 5, которые отделены от рабочих тел матрицы 2 и прижима 3 теплоизоляционными прокладками кольцевой формы 6, величина теплопроводности материала которых различна и изменяется в радиальном направлении по ширине прижимных поверхностей. Между обращенными друг к другу прижимными поверхностями матрицы 2 и прижима 3 располагают заготовку 7. Индукционные нагреватели 4, встроенные в рабочие тела матрицы 2 и прижима 3, представляют собой плоские индукторы известной конструкции, например, плоские индукторы с токопроводящими витками в виде спирали

Архимеда, выполненные с возможностью создания неравномерного в радиальном направлении электромагнитного поля по всей ширине рабочих торцов матрицы 2 и прижима 3, осевая составляющая напряженности которого монотонно возрастает от рабочего отверстия к наружному контуру матрицы 2 и прижима 3, В телах матрицы 2 и прижима

3 выполнены прилежащие к рабочему отверстию кольцевые полости 8, сообщенные с соединенными между собой радиальными и осевыми каналами 9 для подачи и 10 для отвода охлаждающей среды. образующие в совокупности систему охлаждения матрицы

2 и прижима 3. Для предотвращения индукционного разогрева матрицы 2 и прижима 3 в процессе нагрева заготовки 7 рабочие тела последних выполнены из материала, обладающего слабыми магнитными свойствами, например, нержавеющей стали. Теплоизоляционные прокладки 6 подбирают в зависимости от их коэффициента теплопроводности, который определяют из следующего выражения:

Л- Л,л (1) где Лял — коэффициент теплопроводности материала теплоизолирующей прокладки на границе плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки;

R I — радиус границы плоского участка торца матрицы с началом скругления ее кромки;

r — текущее значение радиуса.

Выбор материалов прокладок производится следующим образом.

Вначале задаются базовым значением для расчета коэффициента теплопроводности 5>, исходя из конкретных условий пластической обработки листовой заготовки (марки материала и его толщины, температуры материала и инструмента, временидеформирования и т.д.). Затем по формуле (1) рассчитывают теоретические значения коэффициента теплопроводности для каждой из прокладок, отнесенные к середине ее ширины, При этом количество прокладок определяет плавность хода (монотонность) кривой Л. По рассчитанным значениям Лт выбирают такие материалы, коэффициент теплопроводности которых Л наиболее близко совпадает с теоретическими значениями.

Используя основные теплофизические характеристики принятых для прокладок материалов, можно установить режим нагрева фланцевой части и температурно-скоростной режим деформирования заготовки в предложенном штампе, обеспечивающие достижение поставленной цели изобретения при заявляемой совокупности существенных признаков.

Штамп работает следующим образом.

Исходная заготовка 7 укладывается на рабочий торец матрицы 2. При включении рабочего хода пресса опускаются прижим 3 и пуансон 1 до соприкосновения с заготовкой

7. Одновременно начинается подвод охлаждающей среды по каналам 9 в кольцевые полости 8 матрицы 2 и прижима 3. а также подача охлаждающей среды в полость пуансона 1. После зажима заготовки 7 между прижимными поверхностями матрицы 2 и прижима 3 включаются индукционные нагреватели 4 и осуществляется нагрев ее фланцевой части. После нагрева фланца заготовки 7 до температуры горячей деформации с требуемой неравномерностью в радиальном направлении индукционные нагреватели 4 выключаются и производится формообразование заготовки 7 путем воздействия на ее центральную часть вытяжным усилием со стороны полого> непрерывно охлаждаемого пуансона 1, который производит охлаждение зоны перехода донной части вытягиваемой детали в ее стенку с внутренней стороны. В процессе вытяжки осуществляется непрерывная подача охлаждающей среды по каналам 9 в кольцевые полости 8 матрицы 2 и прижима

3, а также в полость пуансона 1. Слив отработанной охлаждающей среды производится через сеть каналов 10 в телах матрицы и прижима при создании избыточного давле1673242 ния со стороны подающей системы (не показана)

Исследования технико-экономической эффективности предложенного технического решения показали, что его внедрение 5 позволит расширить технологические возможности, уменьшить парк штвмповочного и термического оборудования, высвободить рабочих дефицитных специальностей (штамповщиков и термистов), снизить капи- 10 тальные затраты и расход энергоресурсов, повысить производительность труда, стойкость и долговечность инструмента, уменьшить производственные площади.

Формула изобретения

Штамп для вытяжки с дифференцированным нагревом. содержащий охлаждаемый пуансон, матрицу и прижим с нагревателями и узлами охлаждения, о т - 20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, увеличения высоты штампуемых деталей, повышения стойкости и долговечности штампа, снижения энергозатрат путем обеспечения оптимальных температурных условий деформации фланцевой части заготовки, узлы охлаждения прижима и матрицы выполнены в виде набора концентрично собранных кольцевых теплоизоляционных прокладок с различной теплопроводностью, монотонно уменьшающейся к периферии прижима и матрицы, закрепленных со стороны прижимной поверхности матрицы и прижима посредством сменных износоустойчивых вставок, при этом коэффициент теплопроводности материала каждой прокладки определяют из выражения

ЛЛ Впл

Г где k коэффициент теплопроводности материала теплоизолирующей прокладки на границе плоского участка торца матрицы с началом округления ее кромки:

Rn< — радиус границы плоского участка торца матрицы с началом округления ее кромки;

r — текущее значение радиуса.

1673242

Составитель И. Ковригина

ТехреД М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Редактор Н. Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2879 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5