Устройство для безокислительного прессования полых заготовок

 

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51,s В 21 С 25/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „„.! ":""".",,". „":,.„.

К ПАТЕНТУ (21) 5012410/27 (22) 22.11.91 (46) 15.08.93. Бюл. ¹ 30 (76) Ю,Н,Логинов и С.П.Буркин (56) Паршин В.C. и др. Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов, M.: Металлургия, 1988. с.30, Заявка Японии № 62-179809, кл. В 21 С

23/00. 1987.

Шевакин Ю.Ф. и др. Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов, M.: Металлургия, 1987. с.140. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПРЕССОВАНИЯ ПОЛЫХ 3АСОТОВ0К (57) Сущность изобретения: устройство для безокислительнсго прессования полых заготовок содержит расположенные соосно контейнеру матрицу, пуансон и иглу, имеющую возможность независимо от пуансоИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть применено для получения полых заготовок методом прессования без окисления материала заготовки.

Технический результат по изобретению выражается в возможности безокислительного прессования полых заготовок без применения специализированных прессов, снабженных прошивной системой, т.е. использованием относительно простого оборудования.

Сущность изобретения заключается в том, что игла упирается в торец пуансона и выполнена с воэможностью отрыва от него.

Такая конструкция позволяет обеспечить

„„5U „„1834732 АЗ на перемещения. Игла опирается на торец пуансона, при этом она имеет возможность отрыва от него.. Это позволяет формовать закрытую со всех сторон полость в прессуемой заготовке и тем самым решить задачу беэокислительной деформации при использовании прессов без прошивной системы, что снижает капитальные затраты и значительно упрощает конструкцию используемого оборудования. Для расширения технологических возможностей игла может быть соединена с пуансоном элементом, имеющим возможность разрушения при перемещении иглы, относительно пуансона, Для получения более длинных задних пробок игла может иметь конусность с утолщением в направлении от торца пуансона.

Игла может иметь винтовую нарезку для облегчения извлечения. В этом случае она снабжается средством для вывинчивания, например шлицем. 3 з.п.ф-лы, 12 ил. следующую последовательность этапов прессования, Движением пуансона посред- СО ством иглы, упирающейся в его торец, про- (д) шивают не полностью слиток, при этом ф, металл заполняет кольцевую полость между стенками контейнера и боковой поверхно- р стью иглы. После полного заполнения полости при дальнейшем движении пуансона металл начинает вытекать через отверстие матрицы. Иэ-за того, что прошивка была выполнена неполностью, выпрессовывается 4д вначале. не полая заготовка, а сплошная пробка. При дальнейшем движении пуансона игла выдвигается сначала на уровень отверстия матрицы, а затем и далее, формируя отверстие в полой заготовке. Перемещение

1834732

10

20

30

55 иглы вместе с пуансоном продолжается; при этом на иглу действуют две силы трения; одна со стороны истекающего металла, который имеет большую скорость, чем игла, эта сила стремится придать игле большую скорость, чем скорость движения пуансона.

Вторая сила трения со стороны металла в контейнере стремится держать иглу в контакте с торцом пуансона. Соотношение этих сил определяет характер поведения иглы.

На первом этапе прессования, когда площадь с металлом уже сформировавшейся трубы относительно небольшая, сила вытягивания иглы также небольшая, и игла остается в контакте с торцом пуансона. В дальнейшем увеличивается площадь кон.такта с истекающим металлом, уменьшается площадь контакта с металлом в контейнере, наступает момент, когда вторая сила превысит первую, и произойдет отрыв иглы от торца пуансона. Игла увлекается истекающим металлом, а зазор между торцом иглы и торцом контейнера заполняется металлом пресс-остатка с формированием заданной пробки. Полость в трубе герметизируется с обеих сторон. При этом оправка остается внутри трубы и ее извлекают после остывания трубы и вскрытия одной или обеих пробок.

Как видно иэ вышесказанного, при использовании предлагаемой прессовой оснастки не требуется применения специальной прошивной системы, что делает применяемое оборудование более простым, а капитальные затраты ! минимальными. Защита от окисления наружной поверхности полой заготовки достигается известными методами, Как это описано выше, игла не имеет никакой связи с пуансоном, что не доставляет никаких затруднений при работе на вертикальных прессах, где игла может быть . просто установлена на торце заготовки, в котором для центровки может быть выполнено неглубокое отверстие. Однако при работе на горизонтальном прессе оправка должна быть закреплена на пуансоне, т.к. в противном случае она не может быть установлена соосно слитку. В этом случае предложено иглу соединять с пуансоном элементом, разрушающимся при перемещении иглы относительно пуансона. Это расширяет технологические возможности устройства.

На фиг.1 изображен продольный разрез предлагаемого устройства с загруженной заготовкой перед деформацией; на фиг,2— устройство в момент прошивки слитка иглой; на фиг.3 — устройство в момент выпрессовывания передней проб и через матрицу; на фиг.4- устройство в момент прессования полой заготовки; на фиг.5 — устройство после отрыва иглы от торца пуансона и формирования задней пробки; на фиг.б извлеченная из контейнера заготовка с заключенной в ней иглой и показаны места ее реза пилой; на фиг,7 — схема извлечения иглы из полости заготовки: на фиг.8 — устройство, в котором игла снабжена элементом, скрепляющим ее с пуансоном и имеющим возможность разрушения при перемещении иглы относительно пуансона; на фиг.9 — фрагмент шпильки, скрепляющей иглу и пуансон; на фиг.10 — схема действия сил при применении иглы конической формы; на фиг.11 изображена игла, снабженная нарезкой и шлицем; на фиг,12 — игла, снабженная нарезкой и головкой под ключ, Устройство состоит из расположенных соосно контейнера 1., матрицы 2, пуансона

3; иглы 4. Перед началом деформации в контейнер помещена нагретая заготовка (слиток) 5 из легкоокисляющегося материала.

Для центровки иглы в слитке 5 может быть подготовлено неглубокое отверстие со стороны пуансона. Слиток может представлять собой очехлованную коррозионностойким материалом заготовку. Игла упирается в торец пуансона и никак не закреплена, т,е, имеет возможность отрыва от него, Устройство работает следующим образом. Движением пуансона 1 (фиг.2) прошивают слиток иглой 4. На иглу в это время действует сжимающая сила, созданная подпором металла со стороны матрицы и напряжениями трения Т (показаны стрелкой) со стороны металла, заполняющего кольцевую полость, Металл не истекает в .отверстие матрицы, поскольку усилия для прошивки меньше усилия, необходимого для выдавливания металла через отверстие матрицы.

После заполнения кольцевой полости (фиг. 3) начинается истечение металла через отверстие матрицы, Поскольку длина иглы меньше длины прошитого слитка, формирования полости в трубе не происходит., формируется передняя пробка, При дальнейшем движении пуансона игла выходит на один уровень с отверстием матрицы (фиг.4), в результате чего формируется полость в трубе, Скорость истечения металла превышает скорость перемещения пуансона и коэффициент пропорциональности между ними равен вытяжке. Поскольку игла в этот момент перемещается вместе с пуансоном, то скорость перемещения иглы меньше скорости истечения и под нижним торцом иглы формируется свободная полость, длина которой при прессовании уве1834732

40

55 трубы. личивается. Полость защищена от окисления со всех сторон. На этом этапе на иглу действует сила Т (отмечена стрелкой) от напряжения трения со стороны металла жесткой зоны. примыкающей к торцу пуансона.

Эта сила удерживает иглу от перемещения в сторону отверстия матрицы. Но на иглу действует сиЛа P (отмечена стрелкой), возникающая от напряжений трения со стороны истекающего металла и стремящаяся перемещать иглу со скоростью истекающего металла. Игла продолжает находиться в контакте с торцом пуансона, пока сила Р не превысит силу Т. Соотношение между этими силами определяет площадь действия соответствующих напряжений, причем площадь приложения напряжений, формирующих силу Р, непрерывно увеличивается за счет втягивания иглы в полость трубы, а площадь приложения напряжений, формирующих силу Т, уменьшается из-за уменьшения доли металла, находящегося в контейнере.

В момент превышения значения силы P над значением силы Т происходит отрыв иглы от торца пуансона (фиг.5) и в зазор между торцами пуансона и иглы затекает оставшийся в контейнере металл, формируя заднюю пробку, защищающую полость трубы от проникновения воздуха. Заготовку извлекают из контейнера известными приемами и остужают. В холодном состоянии скорость окисления металлов резко уменьшается и заготовку можно разгерметизировать. Отрезают переднюю и заднюю пробки в местах, указанных на фиг.6 стрелками А и В, Выпрессовывают иглу из полости с помощью выталкивателя 6, перемещаемого в направлении стрелки (фиг.7), используя подкладное кольцо 7.

Как видно из иллюстраций и пояснений к ним, предлагаемая оснастка не требует применения прессов, снабженных прошивной системой, что упрощает оборудование и снижает капитальные затраты, Следует отметить, что если целью прессования является получение не трубы, а детали типа стакана с толстым дном, то не обязательно стремиться к получению относительно коротких пробок и следует иметь параметры, управляющие длинами пробок и полости в заготовки.

Игла может быть скреплена с пуансоном элементом, имеющим возможность разрушения при перемещении иглы относительно пуансона, как это изображено на фиг.8. Игла 4 сцентрирована с пуансоном посадкой в неглубокое отверстие в пуансоне и креплением к нему посредством шпильки 8. Последняя проходит через сквозное отверстие в пуансоне 3 и крепится с обратного торца пуансона гайкой, утопленной в гнезде, Для того, чтобы шпилька 8 не оборвалась по резьбе и не создавались трудности с извлечением ее из иглы, на части шпильки 8 выполнена проточка, изображенная на фиг.9. Перед прессованием производят сборку пуансона и иглы при помощи шпильки, как это.показано на фиг,8, В конечный момент прессования игла стремится оторваться от торца пуансона по причинам, указанным выше, шпилька 8 обрывается по шейке, ее остаток вывинчивается за оставшийся хвостовик из тела иглы после остывания заготовки и обрезки передней и задней пробок. Применение шпильки позволяет производить прессование на горизонтальном прессе, расширяя тем самым технологические возможности, Материал шпильки и ее сечение в шейке подбирают таким, чтобы обрыв шпильки произошел после формирования полости в трубе нужной длины, Таким образом, наличие шпильки позволяет регулировать и длину получаемой задней пробки.

Другим регулирующим длину задней пробки параметром является конусность на игле с утолщением в направлении от торца пуансона (фиг.10). На иглу 4 действует нормально к ее боковой поверхности напряжение P (в цилиндрической системе координат r pz). Нормальное напряжение в проекции на ось z дает .напряжение Р, направленное в направлении оси z, т.е, в сторону матрицы. Эта составляющая способствует отрыву иглы, благодаря чему процесс формирования полости завершится ранее, чем в случае применения цилиндрической иглы. Подбирая конусность иглы, возможно регулировать соотношение между длиной полости в трубе и задней пробки.

Для извлечения иглы иэ трубы без применения дополнительной оснастки 6 и 7 (фиг.7) возможно выполнение иглы 4 с винтовой нарезкой (фиг,11) и снабжение средством для вывинчивания в виде шлица, либо в виде головки под ключ (фиг.12). После удаления передней и задней пробок иглу вывинчивают, используя то или иное средство.

Момент вывинчивания зависит от многих факторов: наличия смазки, соотношения между коэффициентами термического расширения иглы и материала трубы и т.д. Естественно, что наличие нарезки должно быть регламентировано требованиями к качеству внутренней поверхности трубы, Если требуется ровная поверхность полости на всем протяжении, целесообразно выполнить нарезку на части боковой поверхности

1834732 иг. 2

Формула изобретения

1, Устройство для безокислительного прессования полых заготовок, содержащее расположенные соосно контейнер, матрицу, пуансон и иглу, имеющую возможность независимого от пуансона перемещения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что игла установлена с возможностью контакта с торцом пуансона и отхода от него.

2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что игла соединена с пуансоном элементом, разрушающимся при перемещении иглы относительно пуансона.

3. Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что игла выполнена в виде усечвн5 ного конуса с меньшим основанием, обращенным к торцу пуансона, 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что игла выполнена с винтовой на10 резкой и снабжена средством для вывинчивания из спрессованного изделия.

1834732

1834732

Составитель Ю. Логинов

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Заказ 2696 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

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