Матрица к штампам для объемной штамповки и способ ее изготовления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккх

Соцкалкстмческкк

Республик

<1 869930 (5l ) Донолкктельное к авт. свкд-ву— (22) заявлено 08.01.80 (21) 2865355/25-27 (51)М. Кл.

В 21 3 13/03 с присоединением заявки М вЂ”. (Ьеударсжнны9 кемнтет

28) Приоритет —. (7t) Заявитель уфимский авиацио. (54) МАТРИЦА К ШТАМПАМ ДЛЯ ОБЬЕМНОЙ ШТАМПОВКИ

И СПОСОБ EE ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкции инструмента (матриц), и может быль использовано в штампах для объемной штамповки.

Известна матрица к штампам для объемной штамповки, содержащая корпус, обойму, снабженную крышкой, н размещенную в обойме керамическую вставку.

В основании матрицы под торцовыми поверхностями вставки, а также в зоне ее сопряжения с крьппкой размещены прокладки из плас- тичного материала (1).

Недостатком матрицы является ее разрушение при эксплуатации в изотермических условиях вследствие снятия натяга по наружной поверхности вставки as.sa различных коэффициентов термического расширения материалов вставки и основания матрицы, регламентировать же натяг в данной матрице в процессе деформации невозможна

Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому результату является мат. рица к штампам для объемной штамповки, содержащая корпус, обойму с внутренней коннческой поверхностью и размещенную в обойме с зазором керамическую вставку с конической наружной поверхностью, а также заполняющий зазор наполнитель (2).

Основным недостатком матрицы является ее низкая износоустойчивость, напрймер, при штамповке в изотермических . условиях; а также в режиме сверхпластичности деталей из жаролрочных труднодеформируемых сталей.

Низкая юносоустойчивость объясняется нарушением герметичности замкнутого объема наполнителя в местах контакта вставки с обой. мой из-за.различных коэффициентов термического расширения материалов вставки и обоймы, действием давления наполнителя иа обойму, 1 а также размягчением неплавки мягких метал-. лов в местах стыковки вставки и основания обоймы при высоких температурах.

Цель юобретения — повышение износоустойчнв ости матрицы.

Поставленная цель достигается тем, что в матрице к штампам для объемной штамповки, содержащей корпус, обойму с внутренней конической поверхностью и размещенную в обой869930 выталкивателя 10. ме с зазором керамическую вставку с коничес- кой наружной поверхностью, а также заполняю-. щий зазор налолнитель, в зоне сопряжения торцовой поверхности обоймы с керамической вставкой выполнен дополнительный зазор для выхода наполнителя, при этом конусность наружной поверхности вставки выполнена большей, чем конусность внутренней поверхности обоймы.

Кроме того, наружная поверхность вставки выполнена с переменной конусностью, при этом конусность верхней части соответствует конусности внутренней поверхности обоймы и меньше конусности нижней части.

Матрица снабжена размещенным на обойме нагревателем, часть вставки со стороны гравюры размещена вне обоймы и расположена внутри нагревателя, а также дополнительным нагревателем, раэмещенныМ в обойме, и слоем теплоизоляции, отделяющим его от корпуса, при этом в корпусе выполнены каналы охлаждения.

Способ изготовления матрицы заключается в установке вставки в обойму с зазором, заполнении зазора наполнителем и сжатии наполнителя. В качестве наполнителя используют металлическую заготовку, имеющую объем больший, чем объем зазора. Сжатие наполнитесь осуществляют одновременно с установкой вставки в обойму, и сам процесс ведут в изотермических условиях до прекращения выдавливания наполнителя из зазора, а сжатия наполнителя осуществляют с усилием; соответствующим усилию его сжатия при эксплуатации.

Кроме того, при изготовлении матрицы металл наполнителя перед размещением в зазоре обоимы приводят в сверхпластичное состояние, и сжатие ведут в режиме сверхпластичности, при эхом сжатие наполнителя осуществляют в интервале температур, соответствующих температуре эксплуатации матрицы.

На чертеже изображена матрица в продольном сечении.

Матрица содержит обойму 1, установленную в корпусе 2 через слой теплоизоляции 3. В обойме 1 размещена вставка 4 с зазором, в котором размещен наполнитель 5. В пазах, выполненных на наружной -поверхности обоймы 1, размещен. нагреватель 6, IIoKpbITbIH изоляцией

7. В корпусе 2 выполнены каналы 8 для охлаждения. Выступающая часть вставки 4 оснащена нагревателем 9. В нижней части обоймы установлен выталкиватель 10.

Матрица работает следующим образом.

Перед началом работы производят нагрев матрицы посредством нагревателей 6 и 9. ПоЪ средством нагревателя 6 поддерживают температуру наполнителя 5 в интервале температуры его сверхпластического деформирования, а нагревателем 9 производят нагрев и поддержание

f0

3S

4S

50 постоянной заданной температуры ипампуемой детали. Однако не исключено использование только одного нагревателя. Изменяя температуру обоймы 1 и наполнителя 5, изменяют и его пластичность, а пластичность наполнителя связана с натягом по внешней поверхности вставки.

Регулируя таким образом пластичность наполнителя, выбйрают оптимальный режим работы вставки 4, соответствующий наибольшей ее стойкости.

Охлаждаемый корпус 2 предназначен для повышения прочности матрицы и предотвращения деформации обоймы I. Теплоизоляция 3 позволяет поддерживать перепад температур между обоймой 1 и корпусом 2 до 300-500 С, что благоприятно влияет на рабочие характерис тики корпуса 2, несущего значительные растягивающие напряжения. Поддержание заданного теплового режима матрицы производят изменением количества охладителя, подаваемого в каналы 8, и регулированием электрического тока в нагревателе 6. Контроль температуры производят термопарами, установленными в разных частях матрицы (термопары на чертеже не показаны)

При выдавливании конического стакана, в данном случае наполнителя 5, нагрузки деформирования постоянно возрастают при уменьшении величины зазора между вставкой 4 и обоймой 1 до тех пор, пока не происходит уравновешивание усилия деформирования распределенным усилием по наружной поверхности вставки 4 со стороны наполнителя 5 при прекращении погружения вставки 4 в наполнитель 5.

Вставку можно погрузить дальше и наполнитель

5, увеличив усилие деформирования, либо увеличив пластичность наполнителя 5 посредством изменения температуры нагревателем б. Эксплуатационные характеристики матрицы, а именно ее несущая способность, связана с углами.

af. и Р наклона образующих конических поверхностей вставки 4 и обоймы 1. Выполнение вставки прн о(. < Ь не рекомендуется, так как при этом величина зазора в верхней части вставки 4 и обоймы 1 будет больше и уплотнение наполнителя 5 будет происходить неэффективно за счет его быстрого выдавливания при относительно низком давлении. Поэтому необходимо выполнять вставку 4 и обойму 1 с углами а(. p P . При увеличении а увеличивается натяг па наружной поверхности вставки 4, однако это ведет. к локализации напряжений в верхней части вставки в месте наименьшего зазора. Для предотвращения этого

-рекомендуется в верхней части вставки 4 вы-. полнять поясок сконусностью,,равной коиусности обоймы 1> замену изношенной илн раэ рушенной вставки производят при помощи

8699

Матрицу . изготовляют следующим образом.

Наполнитель 5, в качестве которого используют металлическую заготовку, металл которой предварительно приведен в сверхпластичное состояние, размещают в обойме 1, сверху устанавливают вставку 4 и производят их соВместный нагрев до температуры, соответствующей температуре сверхпластического сжатия металла наполнителя, например, при использовании в качестве материала наполнителя тита- 1О нового сплава ВТ9 температура, при которой ведут сжатие, должна быть в пределах 960—

980 С. При достижении заданной .температуры производят сжатие наполнителя 5 посредством осевого перемещения вставки 4 в обойме 1.

После заполнения зазора между обоймой 1

rr вставкой 4 наполнитель 5 начинает выдавливаться из зазора, который открыт сверху.

Задаваясь усилием деформирования деталей при эксплуатации матрицы, производят сжатие наполнителя 5 этим же усилием до прекращения его выдавливания из зазора. Излишки наполнителя 5 выдавленные нз зазора, обрезают. После этого осуществляют установку обоймы 1 с нагревателем 6 через слой тепло- э5 изоляции 3 в корпус 2, а затем оснащают нагревателем 9 верхнюю часть вставки 4.

Установку вставки 4 в обойму 1 рекомендуется производить при сверхпластичиом сжатии наполнителя по следующим соображениям: 3Q при сверхпластическом сжатии наиболее полно эацолняется зазор наполнителем 5; при сверхпластическом сжатии происходит наиболее быстрая релаксация локальных напряжений, вызываемых, например, влиянием стенок обоймы, чем при обычных методах дефформирова35 ния, что благе риятно влияет на получение равномерного натяга по внешней поверхности . вставки 4.

Предлагаемая конструкция матрицы за счет

40 своих конструктивных особенностей. обладает значительно большей износостойкостью по сравнению с известными.

Формула изобретения

30 6 а также заполняющий зазор наполнитель, о тл и ч а ю щ а я с я i тем, что, с целью повышения ее износостойкости, в зоне сопряжения торцовой поверхности обоймы с керамической вставкой выполнен дополнительный

:зазор для выхода наполнителя, при этом конусность наружной поверхности вставки выполнена большей, чем конусность внутренней поверхности обоймы.

2. Матрица по п. 1, о т л н ч а ю щ ая с я тем, что наружная поверхность вставки выполнена с переменной конусностью, при этом конусность верхней части соответствует конусности внутренней поверхности обоймы и меньше конусности нижней части.

З.Матрицапоп, 1, отличающая с я тем, что она снабжена размещенным на обойме нагревателем, а часть вставки. со стороны гравюры размещена вне обоймы и .,расположена внутри нагревателя.

4.Матрицапоп.1, отличающаяс я тем, что она снабжена размещенным в. обойме дополнительным нагревателем и слоем теплоизоляции, отделяющим его от корпуса, при этом в корпусе выполнены каналы охлаждения.

5. Способ изготовления матрицы, заключающийся в установке вставки в обойму с зазором, заполнении зазора наполнителем и сжатии наполнителя, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют металлическую заготовку, имеющую объем больший, чем объем зазора, а сжатие наполнителя осуществляют одновременно с установкой вставки в обойму, при этом, процесс ведут в изотермических условиях до -прекращения выдавливания наполнителя из зазора, а сжатие наполнителя осуществляют с услием, соответствующим усилию его сжатия при эксплуатации.

6. Способ по п. 5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,металл наполнителя перед размещением в зазоре обоймы приводят в сверхпластичное состояние, и сжатие ведут в режиме сверхпластичноети, при этом сжатие наполнителя осуществляют в интервале температур, соответствующем температуре эксплуатации матрицы

1. Матрица к штампам .для объемной штамповки, преимущественно в изотермических ус. ловиях, содержащая корпус, обойму с внутренней конической поверхностью и размещенную в обойме с зазором керамическую rretasку с конической наружной поверхностью, Источники информации, : принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР N 595048, 50 кл. В 21 J 13!02, 05.04.76.

2. Авторское свидетельство СССР М 631248, кл. В 21 Т, l302, 10.11.78.

869930

Составитель С. Карпуха

Техред Т.. Маточка Корректор М. Шароши

Редактор И. Гохфельд

Заказ 8716/16

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, М,хква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5