Способ охлаждения штампов для горячей штамповки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3498093/25-27 (22) 11.10.82 (46) 07.06.86. Бюл. ¹ 21 (71) Физико-технический институт

АН БССР (72) Е.В.Симонов, Н.М.Бойко и В.С.Василенко (53) 621.73(088.8) (56) Авторское свидетельства СССР

¹ 608599, кл. В 21 Л 13/02, 1976, Авторское свидетельство СССР № 923695, кл. B 21 J 5/06, 1979. (54) (57) 1. СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ШТАМПОВ ДЛЯ ГОРЯЧЕЙ 11!ТАМПОВКИ, включающий подачу и прекращение подачи рас-. пыленной жидкостно-воздушной смеси

„„SU„1235607 А 1 (51) 4 В 21 К 29/00, В 2! Р 37/16 на разогретые поверхности штампа IIo команде термодатчика, а также регулирование скорости охлаждения этих поверхностей, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьппения стойкости штампов, на разогретые поверхности сначала подают воздух, увеличивая его количество по мере охлаждения поверхностей, а затем в воздух вводят жидкость, одновременно увеличивая общее количество охлаждающей смеси.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что по мере охлаждения поверхностей штампа увеличивают процентное содержание жидкости в охлаждающей смеси.

1235607

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в кузнечно-штамповочном производстве при получении различных деталей горячей штамповки.

Цель изобретения — повышение стойкости штампов для горячей штамповки за счет регулирования скорости охлаждения разогретых поверхностей штампа по заданной программе в зависимости от температуры этих поверхностей.

На фиг.i показан процесс охлаждения рабочих поверхностей штампа охлаждающей смесью в перерыве между операциями горячей штамповки; на фиг.2 — разрез A-А на Фиг.1.

Способ осуществляют следующим образом.

После извлечения отштампованной детали из штампа и его раскрытия на разогретые рабочие поверхности деформирующего инструме та (матрицы, пуансоны) сначала подают воздух, а по мере охлаждения этих поверхностей в воздух вводят жидкость (по команде термодатчика), одновременно увеличивая общее количество охлаждающей смеси. Кроме того, в зависимости от температуры охлаждаемых поверхностей по мере их остывания можно увеличивать процентное содержание жидкости в охлаждающей смеси. Непрерывное изменение пропорционального и количественного состава хладагента в процессе охлаждения поверхности штампа в зависимости от ее температуры обеспечивает плавный характер охлаждения за достаточно короткий промежуток времени (до 25 С), что особенно важно при штамповке на высокопроизводительных механических прессах, При этом программа регулирования скорости охлаждения и время охлаждения в каждом конкретном случае выбираются из условия, что на охлаждаемых поверхностях не появлятся трещины вследствие неравномерных усацок внутренних и наружных слоев инструмента и структурных превращений при охлаждении.

Способ наиболее эффективно использовать для охлаждения штампов с разъемными матрицами, для которых характерны весьма тяжелые термомеханыческие условия работы (высокие усилия штамповки и.высокие температуры) и, следовательно, низкая стойкость де5

1О

t5

Формирующего инструмента при его быстром неравномерном охлаждении.

Штамп с разъемными матрицами (Фиг.i) содержит основные плиты I u

2„ а также верхнюю 3 и нижнюю 4 промежут<эчные плиты. На промежуточных плитах смонтированы верхняя 5 и нижняя 6 полуматрицы, соосно которым расположены выталкиватель 7 и пуансон 8„ Расположение каналов и распылителеи для подачи охлаждающей жидкости и сжатого воздуха выбирается таким образом, чтобы наиболее эффективно охлаждался инструмент, подвергающийся при штамповке сильному разогреву.

В данном случае это верхняя полуматрица 5> выталкиватель 7, установленный на верхней промежуточной плите, и пуансон 8, закрепленный на плите 2, Поэтому распылители 9 для подачи сжатого воздуха и охлаждающей смеси устанавливаются в нижней промежуточной плите (для охлаждения верхней полуматрицы 5 и выталкивателя 7) и в нижней полуматрице 6 (для охлаждения пуансона 8). Распылители сориентированы относительно охлаждаемого инструмента таким образом, чтобы факел охлаждающей смеси попадал на поверхности инструмента при раскрытом положении штампа. Для подвода охлаж,цающей жидкости и воздуха к распылителям в плите 4 выполнены каналы 10, соединенные с трубопроводами 11 и 12,, на которых установлены клапаны включения н регулировки подачи жидкости

1Э и воздуха 14. На верхней полуматрице установлен термодатчик 15, элек-. трически связанный через конечный выключатель 16 и блок 17 управления клапанами 13 и 14 включения и регуJIB jii3BK jr „

При движении верхней промежуточной плиты 1 вверх и полном раскрытии пол>" ытриц 5 и 6 срабатывает конечный выключатель 16. Сигнал от термодатчика, контролирующего температуру инструмента, подается через блок 17 управления на клапан 14, открывая его на исходную величину. Сжатый воздух подается через клапан 14, трубопроводы и каналы в нижней промежуточной плите 4 штампа к распылителям 9, которые направляют его на охлаждаеrrrrA инструмент (полуматрицу 5, выталкиватель 7, пуансон 8). При снижении температуры полуматрицы 5 блок 17 уп1235607 равления открывает клапан 14 на большую величину, увеличивая тем самым подачу воздуха на охлаждаемый инструмент.

При достижении инструментом опре- 5 деленной расчетной температуры блок управления открывает клапан 13, после чего охлаждающая жидкость также подается в каналы 10, где смешивает ся с воздухом и через распылители 9 подается на охлаждаемый инструмент в виде воздушно-жидкостной эмульсии.

К моменту включения клапана 13, регулирующего подачу жидкости, клапан 14, регулирующий подачу воздуха, открыт 15 на максимальную величину. При дальнейшем снижении температуры инструмента клапан 13 по команде термодатчика открывается на большую величину, постепенно увеличивая подачу жидкое- Ы тн, и, следовательно, процентное содержание ее в охлажцающей смеси. При достижении инструментом температуры, оптимальной для начала штамповки, термодатчик через блок 17 управления 25 закрывает клапан 13 подачи жидкости и в течение нескольких секунд происходит продувка каналов и обдувка инструмента воздухом, затем клапан 14 подачи воздуха также выключается.

После этого в нижнюю полуматрицу б закладывается заготовка, верхняя плита 1 идет вниз, конечный выключатель

16 отключает термодатчик и начинается новый цикл штамповки. В зависимое-15 ти от конфигурации охлаждаемого инструмента, температуры штамповки и режима штамповки программа охлаждения инструмента может быть изменена.

Пример. Для эксперимента ис- 4О пользуют лабораторный штамп с разъемными полуматрицами, предназначенный для точной безоблойной штамповки с двумя основными и двумя промежуточными плитами. Распылители установлень| 45 на нижней промежуточной плите. В качестве клапана, установленного на трубопроводе подачи сжатого воздуха, используют пневмоклапан БВ 57-13 с механическим приводом. Клапан, уста- 50 новленный на трубопроводе подачи охлаждающей жидкости, представляет собой регулятор потока типа ПГ 55-6, снабженный механическим приводом, состоящим иэ редуктора и шагового 55 электродвигателя. Блок управления выполнен в виде программируемого регулирующего устройства, которое может работать пс заданной программе в зависимости от входного сигнала термодатчика, прошедшего через мостовую схему и усилитель. Термодатчиком служит эачеканенная в инструмент термопара.

Блок 17 управления состоит иэ усилителя ЭДС сигналов термодатчика и нескольких реле, каждое из которых настроено на определенный интервал напряжений и срабатывает в этом интервале, замыкая соответствующие контакты. Все реле настроены таким образом, что одновременное замыкание двух и более контактов исключается. В любом случае возможно замыкание одного контакта, либо все контакты разомкнуты. Для того, чтобы схема не была слишком громоздкой, открытие каждого клапана разбито на пять ступеней ст нуля до максимума, что приводит к ступенчатому изменению расхода жидкости и сжатого воздуха, Блок управления вь.рабатывает сигнал следующим образом.

Сигнал ст термсдатчика (зачеканенной в поверхностном слое верхней палуматрицы термспары) подается через конечный выключатель в усилитель ЭДС и оттуда к одному из десяти реле блока управления. При срабатывании одного из реле напряжение от сети подается на определенную клемму схемы управления одного из двух шагсвых двигателей. Пссле этого схема автоматически вырабатывает определенное количество импульсов, поворачивая тем самым шагсннй электродвигатель на определенный угол нли определенное количество оборотов, соответственно увеличивая расход жидкости или сжатого воздуха. Бее десять реле выключаются последовательно по мере снижения температуры матрицы, причем каждое реле срабатывает при определенном интерва— ле температур. При выключении всех реле и конечнсгс выключателя оба шагсвых двигателя получают команду на возврат в.исходное положение.

Сравнительные испытания предлагаемого штампа и штампа, принятого за базовый объект, показали, чтб, при штамповке шестерен из стали 45 весом

0,3 кг каждая температурой нагрева о

1050 С на известном штампе стойкость матрицы составляет 2500 шт. поковок, "тойкссть пуансона 2000 шт. поковок из-за образования на поверхности мат1235607

Составитель О.Корабельников

Техред В.Кадар Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Тупица

Заказ 3041/8

Тираж 655 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 риц и пуансонов микро- и макротрещин, возникающих в результате разогрева поверхности инструмента и появления значительного температурного градиента. При использовании штампа предлагаемой конструкции, т.е. с применением охлаждения поверхности инструмента по предлагаемому способу, стойкость матрицы повышается в 2 раза и составляет 5000 шт. поковок, а стойкость пуансона повышается в 3 раза и составляет 6000 шт. поковок.

Использование в процессе цикла охлаждения нескольких видов хладагентов, подаваемых по мере охлаждения инструмента последовательно один за другим или в смеси с одновременным изменением количества подаваемого хпадагента или смеси хладагентов по определенной заранее заданной программе, позволяет в наиболее короткое время охладить инструмент без снижения era стойкости и разрушения.