Устройство для штамповки металла в твердожидком состоянии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (s()s В 22 0 18/02

К ПАТЕНТУ

Г СУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

В ДОМСТВО СССР (СПАТЕНТ СССР) Ц4919498/02

2} 07.02.91

6) 30.08.93. Бюл. й. 32

3} Лмсьванский турбогенераторный завод

5) П.А.Быков, В.Л.Реутов и Е,П.Першина

6) Авторское свидетельство СССР

1174285, кл. В 22 О 17/10, 1985.

Авторское свидетельство СССР

441099, кл. B 22 0 28/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

623644, кл. В 22 Р 18/02, 1977, 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШТАМПОВКИ МЕАЛЛА В ТВЕРДОЖИДКОМ СОСТОЯНИИ

7) Использование: литейное производст, изготовление формообразующих детаей — пресс-форм и штампов. Сущность зобретения: устройство содержит пресс, бразованный станиной с неподвижными ижией и верхней поперечниками, подвижыми s вертикальном направлении нижней верхней траверсами, подвижным в горитзльном направлении столом, и прессорму, образованную опорой, матрицей и

Изобретение относится к литейному роизводству, а именно к штамповке метала в твердожидком состоянии, и предназнаено для изготовления формообразующих еталей оснастки — пресс-форм и штампов.

Целью изобретения является повышеие качества отливок и расширение техноогических возможностей устройства. путем асширения номенклатуры отливок как по абаритам, так и по материалам.

Н фиг.1 показано устройство, вид свер; на фиг.2 — вертикальный разрез устройства, разрез А-А на фиг.1, на этапе, когда пуансоном. Подвижный стол установлен на нижней поперечине станины, на котором закреплены вакуумная камера, механизм аварийного снятия отливок с пуансона и опора пресс-формы с надетым на нее металлоприемником. Камера прессования и матрица закреплены на нижней траверсе пресса. Вакуумная камера образована основанием, телескопическим кожухом, выполненным из наружной, средней и внутренней труб, имеющих фланцы, и цилиндрами, причем на фланце средней трубы установлены цилиндры, половина штоков которых через один закреплена на фланце наружной трубы, а другая половина штоков закреплена на фланце внутренней трубы.

Опора пресс-формы выполнена с осевым и радиальным отверстиями, и при этом в осевое отверстие установлен стержень с закрепленным на нем ползуном, а в радиальное отверстие установлен подпружиненный фиксатор, взаимодействующий со стержнем. 3 э.п,ф-лы, 7 ил. вакуумная камера с металлоприемником выведены иэ зоны прессования для подачи в металлоприемник металла (металлического порошка); на фиг,3 — вертикальный разрез устройства, перпендикулярный разрезу, показанному на фиг.2, разрез Б-Б на фиг.1, слева — на этапе, когда устройство подготовлено для передачи металла из метаклоприемника в камеру прессования и в полость матрицы, справа — устройство на этапе, когда получена отливка; на фиг.4 — вертикальный разрез устройства . разрез B-В на фиг.1, слева — на этапе, когда устройство

1838044 подготовлено для аварийного снятия отливки с пуансона, справа — на этапе, когда отливка снята с пуансона; на фиг,5 — развертка телескопического кожуха; на фиг.6 — горизонтальный разрез опоры, разрез à — Г на фиг.2, опора повернута на 45 относительно фиг.2; на фиг.7 — диафрагма, вид сверху.

Устройство состоит из станины 1 с неподвижными нижней 2 и верхней 3 поперечными, подвижными в вертикальном направлении нижней 4 и верхней 5 траверсами, подвижным в горизонтальном направлении столом 6, установленным на нижней поперечине 2, на которой закреплен цилиндр 7 с выталкивателем 8. На верхней поперечине 3 закреплены цилиндр 9 со штоком 10 и цилиндры 11 со штоками 12. На станине 1 закреплены направляющие брусья 13, Шток 10 цилиндра 9 соединен с траверсой 5, а штоки 12 цилиндров 11 — с траверсой 4. На столе 6 установлена вакуумная камера 14, образованная основание 15 и телескопическим кожухом 16, цилиндрами

17,18 со штоками 19,20 и уплотнительными кольцами 21. Телескопический кожух 16 состоит иэ наружной 22, промежуточной 23 и внутренней 24 труб. Труба 22 снабжена фланцем 25, труба 23 — флаицем 26, труба

24 — фланцем 27. Труба 23 надета на трубу

24, а труба 22 — на трубу 23, На фланце 26 промежуточной трубы 23 закреплены цилиндры 17,18. Штоки 19 цилиндров 18 закреплены на фланце 25 наружной трубы 22, а штоки 20 цилиндров 17 — на фланце 27 внутренней трубы 24. Вакуумная камера 14 соединена с вакуумным насосом (который не показан) через отверстие 28, На основании 15 закреплены штыри 29 механизма аварийного снятия отливок с пуансона, взаимодействующие с отверстиями 30 верхней траверсы 5, На штыри 29 надеты наконечники 31, перекрывающие отверстия 30 в моменты аварийного снятия отливок с пуансона. Устройство снабжено опорой 32, установленной на основании 15, металлоприемником 33 с нагревательным элементом 34 в виде индуктора. Металлоприемник

33 установлен на полэуне 35, а последний закреплен на стержне 36, установленном в осевое отверстие 37 опоры 32. В опоре 32 выполнены вертикальные пазы 38 и радиальное отверстие 39, в которое помещены шарик 40 и пружина 41, а также ввинчен винт 42, На стержне 36 выполнено углубление 43 для фиксирования стержня 36 шариком 40. На верхнем торце опоры 32 размещена шайба 44. На нижней траверсе

4 закреплена камера 45, облицованная теплоизоляционным материалом 46, облицованная теплоизоляционным материалом 46. матрица 47 и диафрагма 48,50, на стыке которых выполнены вертикальные отверстия 51. На верхней траверсе 5 закреплена плита 52 с пуансоном 53. В металлоприемнике 33 (на фиг.3) показан металлический порошок 54, а в матрице 47 (на фиг.3,4) показана прессованная отливка 55 с пресс-остатком 56. Детали 33,44 выполнены из теплоизоляционных материалов, например

10 из керамики. Детали 23,34,47,52 выполнены водоохлаждаемыми (водоохлаждение не показано). Стол 6 снабжен приводом горизонтального перемещения, который на чертеже не показан.

Устройство работает следующим образам. Стол 6 перемещают в правое положение (как показано на фиг.2) и в металлоприемник 33 засыпают металлический порошок. Стол 6 перемещают в левое

20 положение, при этом совмещают вертикальную ось металлоприемника 33 с осью камеры 45. Цилиндрами 17, 18 поднимают трубы

22,23 кожуха 16 и герметиэируют стык между траверсой 4 и фланцем 25 трубы 22.

25 Включают вакуумный насос и через отверстие 28 высасывают воздух иэ полости камеры 14 (a камере 14 создают разрежение 5

10-3 мм рт.столба). Подают напряжение на йндуктор 34 и разогревают металлический

30 порошок 54 до температуры твердожидкого состояния. Отключают индуктор 34, подают давление жидкости в поршневую полость цилиндра 9; опускают траверсу 5, а последняя перемещает вниз траверсу 4. Нижний

35 торец камеры 45 нажимает на верхний то-. рец металлоприемника 33, при этом шарик

40 сжимает пружину 41 и выходит из углубления 43 стержня 36, стержень 36 опускается (в это время выталкиватель 8 утоплен в

40 нижнем положении и не препятствует движению вниз стержня 36), При опускании металлоприемника 33 твердожидкий металл перемещается из металлоприемника 33 в камеру 45, а затем

45 через отверстия 51 диафрагмы 48 — в полость матрицы 47 и оформляет отливку, После заполнения полости матрицы на металл возрастает давление до 5 — 10 кгс/мм, под

2 которым происходит кристаллизация жид50 кой фазы металла, После получения отливки

55 поднимают траверсу 5, а траверсу 4 составляют в нижнем положении, при этом происходит снятие отливки 55 с пуансона

53. Если усилия цилиндра 9 на подьем траверсы 5 сказывается недостаточно для снятия отливки 55 с пуансона 53 (усилие обратного хода цилиндров, как правило, в несколько раз меньше усилия прессования). то поднимают траверсы 4,5. На верхние торцы штырей 29 надевают наконечники 31 и

1838044 тр до тр ст ни сн ни ли

48 сл тв уч не ст ж за в д

M зе ск н и ст с

M ц е

Т к к р и и о у н т за

П с з ео к н н к ж з о с а

У э а л е д е версы 4.5 опускают. Траверса 5 доходит наконечников 31 и останавливается, а верса 4 продолжает опускаться под дейием большого прямого усилия прессовацилиндров 11, при этом происходит тие отливки 55 с пуансона 53, затем подают матрицу 47 и извлекают из нее отку 55 с пресс-остатком 56 и диафрагмой и пресс-форму готовят для получения дующей отливки.

Использование в качестве исходного ериэлэ порошка и доведение его до рдожидкого состояния позволяет полть отливки с минимальной химической днородностью (с той же неоднородною, которая имеется в порошке). Твердодкая масса беэ дендритов свободно екает через отверстия 51 в диафрагме 48 алость матрицы при относительно малом влении (3-5 кгс/мм ). Вакуумирование

2 тэлла при его нагреве очищает границы ен порошка от окислов и других химичех соединений. Совместное использовае вакуума и избыточного давления зволяет получать качественные (беспорие) отливки с высокими механическими ойствами (с высокой пластичностью и эрной вязкостью).

Нагрев порошка индукционными токавозможен в металлоприемнике, пронимом для электромагнитных излучений. им материалом является керамика, Но амика не выдерживает больших напряний растяжения, следовательно, она не годна для камеры прессования, это словлено введением в устройство дополельного узла-камеры прессования, но удлинило путь металла из металлоемникэ 33 в матрицу 47 пресс-формы. требовалось удлинение хода металлоемника 33 по опоре 32, а это повлекло дание кожуха с большим изменением высоты. Создание кожуха заявляемой струкции позволяет решить поставлене задачи (при тех же габаритах пресса ух с большим изменением высоты полает получать более крупные отливки по внению с устройством, снабженным кохом с малым изменением высоты).

Снабжение устройства механизмом рийного снятия отливок с пуансона эаявмой конструкции позволяет быстро отлять отливки от пуансона, т,е. не пускать большого обжатия пуансона отвкой, а это позволяет при одном и том же илии пресса снимать с пуансона отливки более глубокими полостями и болЬших змеров, т,е. данный существенный приак устройство расширяет номенклатуру готовляемых отливок.

Выполнение опоры пресс-формы с осевым и радиальными отверстиями и вертикальными пазами позволяет поднимать металлоприемник на большую высоту, ис5 пользуя для этого выталкиватель пресса.

Снабжение опоры стержнем, изготовленным из электропроводного материала (например из стали или графита) позволяет нагревать в метэллоприемнике не только

10 металлические порошки, но и различные неметаллические материалы и получать не только отливки из металла, но и заготовки иэ композиционных материалов. Вихревые токи в порошке наводятся хорошо когда

15 между частицами имеется плотный контакт и частицы порошка не имеют окиснай пленки на поверхности, т,е, когда порошок, насыпанный в металлоприемник, иМеет хорошую устойчивую злектропроводность

20 (от одной частицы к другой частице порошка). При наличии на поверхности каждой частицы порошка окисной пленки масса порошка, насыпанная в металлоприемник, не имеет хорошей устойчивой электрапровод25 ности. Электрапроводный ферромагнитный стержень 36 (например из стали, покрытый слоем хрома), размещенный в центре металлоприемникэ 33, разогревается вихревыми токами индуктора и нагревает порошок. При

30 нагреве порошка в условиях вакуума окисная пленка каждой частицы порошка разлагается на чистый металл и газы, которые отсасываются вакуумным насосом, а масса порошка становится высокоэлектропровод35 ной, и вихревые токи начинают наводиться во всем обьеме порошка, что приводит к выравниванию температуры во всем объеме порошка. Снабжение опоры подпружиненным фиксатором позволяет удерживать ме40 таллоприемник в BBpxHGM положении при опущенном выталкивателе пресса, а это позволяет стол 6 с установленными на нем опорой и металлоприемником перемещать в горизонтальном направлении, Это в свою

45 очередь позволяет увеличить габариты прессованных отливок без увеличения габаритов устройства, т.е, позволяет расширить технологические возможности устройства (получать более крупные отливки из более

50 широкой номенклатуры материалов).

Формула изобретения

1. Устройство для штамповки металла в твердожидком состоянии, содержащее ста. нину с нижней и верхней поперечинами, подвижные в вертикальном направлении нижнюю и верхнюю трэверсы, подвижный в горизонтальном направлении стол, прессформу, состоящую из опары, матрицы и пуансона, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества отливок и рас1838044 8 ширения технологических возможностей, оно снабжено вакуумной камерой, металлоприемником с нагревательным элементом, камерой прессования и механизмом аварийного снятия отливок с пуансона, при этом стол установлен на нижней поперечине станины, вакуумная камера, механизм аварийного снятия отливок с пуансоном и опора пресс-формы закреплены на столе. металлоприемник установлен на опоре, а камера прессования и матрица закреплены на нижней траверсе пресса.

2. Устройство по пЛ, отлича ющеес я тем, что вакуумная камера выполнена в виде основания, телескопического кожуха, состоящего из трех труб с фланцами, и цилиндров, при этом цилиндры закреплены на фланце средней трубы и половина из них через один закреплена своими штоками на фланца наружной трубы, а другая половина цилиндров закреплена своими штоками на фланце внутренней трубы.

3. YGTpDAcTBo A0 fl. t, о т л и ч э о 03 е ес я тем, что механизм аварийного снятия

5 отливок с пуансона выполнен в виде штырей, установленных на основании вакуумной камеры и сьемных наконечников, при этом в верхней траверсе выполнены отверстия под штыри, а сьемные наконечники ус10 тановлены на штырях с возможностью перекрытия отверстий.

4.Устройство по п.1, отл ичаю щеес я тем, что оно снабжено стержнем с закрепленным на нем ползуном и подпружи15 ненным фиксатором, при этом в опоре пресс-формы выполнены вертикальные пазы под ползун. осевое и радиальное отверстия, стержень установлен в осевом отверстии опоры, а подпружиненный фикса20 тор — в радиальном отверстии с возможностью взаимодействия со стержнем.

1838044

b— - 5 у Я l2

О

О

47

2$

1838044

В-г

1838044!

-Г

Составитель П.Быков

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор A,Êîçîðèç

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

3 каз 2887 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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