Устройство для импульсной гидравлической штамповки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ №ШУЛЬСНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ШТАГШОВКИ трубчатой заготовки, содержащее камеру со средствами создания и преобразования импульсного давления в жидкости, каналы высокого давления, выходящие в рабочую полость, образованную стенкой заготовки и вводимым в заготовку запирающим элементом, о тличАющееся тем, что, с целью повьшения КПД устройства, обеспечения стабильности и надежности его работы,уменьшения металлоемкости и возможности обработки заготовок уменьшенного диаметра, средства создания и преобразования импульсного давления в жидкости выполнены в виде соосно и последовательно размещенных в направлении к рабочей полости многовиткового индуктора импульсного магнитного поля, взаимодействующей с индуктором подвижной высокоэлектропроводной пластины, пластины из материала с высокой механической прочностью и поршня-мультипликатора , а каналы высокого давления, соединяющие полость над поршнеммультипликатором с рабочей полостью, Л вьшолнены в перекрьшающем изнутри рабочую полость запирающем элементе концентрично его оси.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2760060/25-27 (22) 05.03.79 (46) 23.06.86. Бюл. ¹ 23 (7l) Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) Ю.П. Катаев, П.И. Кувшинов, Н.Н.Ухватов и В.В.Панов (53) 621.98.044.06(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ

ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ШТАМПОВКИ трубчатой заготовки, содержащее камеру со средствами создания и преобразования импульсного давления в жидкости, каналы высокого давления, выходящие в рабочую полость, образованную стенкой заготовки и вводимым в заготовку запирающим элементом, о тл и ч и ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения КПД устройства, обес„„Я0„„1139004 A д11 4 В 21 D 26/14, В 21 D 26/06 печения стабильности и надежности его работы, уменьшения металлоемкости и возможности обработки заготовок уменьшенного диаметра, средства создания и преобразования импульсного давления в жидкости выполнены в виде соосно и последовательно размещенных в направлении к рабочей полости многовиткового индуктора импульсного магнитного поля, взаимодействующей с индуктором подвижной высокоэлектропроводной пластины, пластины из материала с высокой механической прочностью и поршня-мультипликатора, а каналы высокого давления, соединяющие полость над поршнеммультипликатором с рабочей полостью, выполнены в перекрывающем изнутри рабочую полость запирающем элементе концентрично его ocu.

1139004!

О!

20

50

Изобретение относится к обработке металлов давлением.с использованием импульсного электромагнитного поля и жидкой. передающей давление среды и может быть применено для деформирования трубчатых заготовок различных диаметров.

Известны устройства, содержащие индуктор, оправку, матрицу, в которых деформация трубы происходит за счет сил взаимодействия электромагнитного поля индуктора с вихревыми токами, наведенными этим полем в трубе (13„.

Однако применение таких устройств оправдано только для деформирования трубчатых заготовок из материалов, хорошо проводящих электрический ток. и определенного ряда диаметров. Деформирование труб из высокопрочных сплавов,.плохо проводящих электрический ток, с помощью таких устройств весьма затруднительно (требуется применение высокоэлектропроводных спутников,низкая стойкость индукторов, особенно для труб малого диаметра).

Известно устройство многократно-. го действия для электромагнитной штамповки, содержащее индуктор, пере. даточный элемент,.(металлическая сетка, оплетка или металлическая ткань) и передающую давление среду (эластичный материал), в котором . электромагнитное поле индуктора непосредственно воздействует на пере. даточный-элемент, сжимающий передающую давление среду, деформирукмцую заготовку. Это устройство позволяет обрабатывать материалы независимо от их электропроводности. Однако при деформировании заготовок из высокопрочных металлов и сплавов передающая давление среда (эластичный материал) быстро выходит.из.строя, что влечет за собой разрушение передаточного элемента и устройство становится неработоспособным. Особенно проблематично его применение для деформирования труб малого диаметра (<22 мм) из высокопрочных материалов, поскольку стойкость индукторов очень мала.

:Другим недостатком этого устройства, ограничивающим сферу его применения, является низкая эффективность при его использовании для повторных формообразующих и калибрующих импульсов. Это объясняется тем, что после первого импульса между поверхностью отформованной заготовки и передаточным элементом образуется воздушный зазор и повторные деформующие и калибрующие импульсы †операции становятся неэффективными.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для импульсной гидравлической штамповки, содержащее камеру со средствами создания и преобразования импульсного давления в жидкости, каналы высокого давления и запирающие элементы.

В устройствах подобного типа концентрация давления осуществляется за счет сужения каналов, при этом импульсное. давление в жидкости создается за счет энергии взрыва взрывчатых веществ или энергии, выделяемой при электрогидравлическом эффекте, происходящем в.особой взрывной камере.

Однако такое устройство обладает невысокой стабильностью силовых пара-. метров, обусловленной их зависимостью от свойств рабочей жидкости, от колебаний характеристик взрывчатого вещества и взрывающейся проволочки, от эрозии электродов. Велики также потери энергии ударных волн, распространяющихся по всем направлениям и поглощаемых элементами корпуса, что снижает КПД устройства.

Оно обладает большой металлоемкостью, так как требуются разгонные . стволы и прочные взрывные камеры с защитными элементами.

Расположение сужающихся каналов в центральной части концентратора (запирающего элемента)снижает несущую способность металла в поперечном сечении этого концентрата, что при— водит к отрыву запирающей части особенно при формовке труб малого диаметра ((22 мм) и уменьшает надежность устройства в целом.

Целью изобретения является повышение КПД устройства, обеспечение стабильности и надежности его работы, уменьшение металлоемкости и возможности обработки заготовок уменьшенного диаметра.

Это достигается тем, что в известном устройстве для импульсной гидравлической штамповки трубчатой заготовки, содержащем камеру со сред-.

l 1390

3 ствами создания и преобразования импульсного давления в жидкости,каналы высокого давления, выходящие в,рабочую полость, образованную стенкой заготовки и вводимым в заго5 товку запирающим элементом, средства создания и преобразования импульсного давления в жидкости выполнены в виде соосно и последовательно размещенных в направлении к рабочей по лости многовиткового индуктора импульсного магнитного поля, взаимо-. действующей с индуктором подвижной . высокоэлектропроводной пластины,пластины из материала с высокой механической прочностью и прршня-мультипликатора, а каналы высокого давления, соединяющие полость:над поршнем-мультипликатором с рабочей полостью, выполнены в перекрывающем изнутри ра- 2р бочую полость запирающем элементе концентрично его оси.

«На фиг. 1 изображено устройств в разрезе с расположением каналов высокого давления по периферии запирающе-д го элемента;. на фиг; 2 — устройство с осевым расположением канала, соббщающегося с радиальными каналами.

В камере 1 установлен многовитковый индуктор 2 импульсного магнитного поля. Пластина 3 из высокоэлектропроводного материала и пластина

4 из материала с высокой механической прочностью свободно прилегают.к индуктору. Поршень 5, имеющий .мень35 шее поперечное сечение, чем рабочая. поверхность индуктора, .установлен на пластину 4 и имеет элемент. 6 возврата в исходное положение. Боковая цилиндрическая поверхность поршня притерта к внутренней поверхности силового цилиндра 7. Над поршнем 5 располагается передающая давление среда 8, например жидкость, поступа-. ющая по входному каналу 9. из расширителя-нагнетателя 10, управляемого ручкой 11 уровня..

Силовой отражатель 12 одновременно выполняет роль направляющего эле-. мента для заготовки-трубы 13 и запирающего элемента для передающей давление среды 8. В запирающем. элементе-(силовом отражателе) выполнены ка- налы 14 высокого давления, соеди няющие внутреннюю полость силового Я цилиндра 7 и рабочую полость 15. Заготовка 13 зажимается усилиями P между полуматрицами 16. В запираю04 4 щем элементе предусмотрен канал слива 17, соединяющий расширитель-нагнетатель 10 с гнездом полуматриц.

На фиг. 2 изображен запирающий элемент 12 с центральным каналом 14 высокого давления, переходящим в. радиальные каналы 18, выходящие в рабочую полость 15. Заготовка 13 центрируется выступом .запирающего элемента °

Полуматрицы"на фиг. 2 условно не показаны. .Устройство работает следующим образом. Заготовка 13 устанавливается на запирающем элементе 12 и зажимается полуматрицами 16. Передающая давление среда 8, например вода, по- дается через обратный клапан (не показан) из расширителя-нагнетателя

10 при помощи ручки 11 уровня через канал 9 в.полость над поршнем 5, каналы 14 высокого давления в рабочую полость 15.

Импульс электромагнитной силы передается от индуктора 2 пластинами

3 и 4 к поршню 5, который, перемещаясь в силовом цилиндре 7, создает выоокое импульсное давленйе в каналах

14 и рабочей.полоети 15. В результате приложения этого давления заготовка 13 деформируется в полуматрицах

16. В случае недоштамповки заготовки в рабочую полость 15 подается дополнительная порция воды и производится доформообразующая или калибрующая операции. После окончательного формообразования заготовки или ее калибровки с помощью ручки уровня ll передающая давление среда 8 удаляется из рабочей полости 15 в расширительнагнетатель 10. Жидкость, попавшая в гнездо полуматриц, в расширительнагнетатель сливается по каналу 17.

Элемент 6 возврата, например, стальная пружина, возвращает поршень 5 в исходное положение. Герметизация поршня с силовым цилиндром обеспечивается за счет притирания их соприкасающихся поверхностей. Однако герметизация соприкасающихся поверхностей необходима только в статическом состоянии устройства, а во время действия импульсного давления высокие требования к герметизации отпадают, так как происходит запирание жидкости между поршнем 5 и ци линдром 7. Особой герметизации соприкасающихся поверхностей заготовки 13

1139004

Составитель

Редактор Л.Письман Техред О.Сопко Корректор Е,Рошко

Заказ 3420/3 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4 и запирающей части силового отражателя 12 по этим же причийам не-требуется.

° Устройство с центральным каналом (на фиг, 2) и каналами 18 работает аналогично и может применяться для деформирования труб большего диаметра.

Положительным эффектом является то, что увеличивается КПД устройства за счет уменьшения рассеяния энергии в рабочей жидкости и применения механической мультипликации давления. Уменьшается металлоемкость устройства, так как не.требуется специальной взрывной камеры, разгонных

5 стволов и защитных элементов. Повышается стабильность силовых параметров, которые .однозначно зависят от электрических характеристик магнитно-импульсной установки и индукто>О ра, варьируемых с высокой точностью.

Выполнение концентрично расположенных каналов повышает надежности устройства и позволяет обрабатывать тоубы весьма малого диаметра.