Устройство для горячего изотермического деформирования

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям устройств для изотермического деформирования. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и сокращение затрат на изготовление устройства. В устройстве для горячего изотермического деформирования, содержащем опорные охлаждаемые плиты с штамповым блоком, состоящим из двух половин в виде пакетов из теплоизоляционной керамической плиты, подштамповой плиты с нагревателями, металлические прокладки и штамповый инструмент, а также боковой нагреватель и теплоизоляционный кожух, каждая подштамповая плита выполнена в виде набора призм из жаропрочной керамики. В каждой призме размещен нагревательный элемент. На торцах призм расположены токоподводящие контактные пластины, соединенные с концами нагревательного элемента. Все прокладки соединены с источником электрического тока. Нагревательные элементы объединены в группы, снабженные индивидуальными системами терморегулирования. Контроль и регулирование температуры осуществляется с помощью датчика температуры, например термопар, расположенных как в непосредственной близости от формообразующих поверхностей, так и в зоне расположения нагревателей. Удаление отштампованного изделия производится с нижней или верхней половины устройства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 21 J 1/06 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втогскоьгк саидстепьствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4287333/31-27 (22) 20.07.87 (46) 07.09.89. Бюл. У 33 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.А.Шундалов, Н.А.Собко, В.Ф.Фалелюхин, В.В.Милюков и В.В.Буреев (53) 62 1.73(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 806225, кл. В 21 J 13/02, 21. 11. 74. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ИЗОТЕР—

МИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к обработ— ке металлов давлением, а именно к конструкциям устройств для иэотермического деформирования. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности и сокращение затрат на изготовление устройства. В устройстве для горячего изотермического деформи. рования, содержащем опорные охлаждаемые плиты с штамповым блоком, состоящим иэ двух половин в виде пакетов из теплоизоляционной керамической

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении штампованных поковок в изотермических условиях.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности устройства и сокращение затрат на изготовление ввиду отсутствия выборок в подштамповой плите и вертикального расположения универсальных призм с нагревателями..Я0» 1505652 А1 плиты, подштамповой плиты с нагревателями, металлические прокладки и штамповый инструмент, а также боковой нагреватель и теплоизоляционный кожух, каждая подштамповая плита выполнена в виде набора призм из жаропрочной керамики. В каждой призме размещен нагревательный элемент. На торцах призм расположены токоподводящие контактные пластины, соединенные с концами нагревательного элемента.

Все прокладки соединены с источником электрического тока. Нагревательные элементы объединены в групйы, снабженные индивидуальными системами терморегулирования. Контроль и регулирование температуры осуществляется с помощью датчика температуры, например термопар, расположенных как в непосредственной близости от формообразующих поверхностей, так и в soне расположения нагревателей. Удаление отштампованного изделия производится с нижней или верхней половины устройства. 1 э.п. ф-лы, 4 ил.

На фиг. 1 показано устройство, осевой разрез; на фиг. 2 — варианты конструкции универсального подштампового нагревателя на фиг. 3 — узел

I на фиг. 1 (универсальные подштамповые нагреватели, вариант компановки), на фиг. 4 — сечение А-А на фиг. 3.

Устройство для изотермического деформирования (фиг. 1) состоит из нижней неподвижной и верхней подвижной половин, в каждой иэ которых имеется стальная опорная плита 1, набор ме3 15056 таллических прокладок 2-4, расположенных одна над другой, формообразующие элементы 5-8 деформирующего инструмента, выполненные из жаропрочного спла- 5 ва, причем центральные формообразующие элементы 6 и 8 посредством тяг

9, зацентрированных во втулках 10, связаны соответственно с нижним и верхне толкателями пресса и имеют воэможность возвратно-поступательного перемещения. Втулки 10 одновременно являются центрирующим элементом для прокладок 2-4 и опорной плиты i. С целью выравнивания температурного по-15 ля на формообразующих элементах

5-8 устройство оснащено теплоизоляци1 онными подштамповыми плитами 11, выполненными в виде набора призм из жаропрчной. неэлектропроводной кера- 20 мики, например, на основе окиси алюминия и подштамповых подогреваемых плит 12, опирающихся одной плоскостью на металлическую прокладку 4, а другой — на токопроводящую пластину 13, 25 электрически изолированную от других деталей устройства с помощью керамической неэлектропроводной втулки 14 и теплоизоляционной подштамповой плиты 11. Токопроводящие пластины 13 и 30 опорные плиты 1 посредством шин 15 и 16 с клеммами соединены с источником постоянного или переменного тока, имеющc= ãî плавную регулировку напряжения. Набор прокладок 2-4, токоподводящей пластины 13, теплоизоляционной подштамповой плиты 11, подштамповой подогреваемой плиты 12, формообразующих элементов 5 или 7 крепится к опорной плите 1 с помощью металли- 40 ческого корпуса 17, фланца 18 и болтов 19. Соосно нижней и верхней половинам устройства расположен боковой нагреватель 20, например, индукционного типа, выполненный в виде отдельного блока и опирающийся через подставку 21 и электроизоляционное кольцо 22 на нижнюю опорную плиту 1.

С целью уменьшения конвективных тепловых потоков устройство оснащено

50 системой телескопических теплоизоляционных кожухов 23-25.

Подштамповая плита 12 выполнена в виде набора призм 26 (фиг. 2) из жаропрочной керамики, каждая из которых имеет отверстие в центральной части для размещения нагревателя 27, ось симметрии которого совпадает с направлением приложения деформирую52 4 щего усилия. На опорных поверхностях призм 26 размещены контактные пластины 28, соединенные с концами нагревательных элементов 27, например, с помощью сварки или пайки высокотемпературным припоем. Нагревательный элемент 27 может быть конструктивно выполнен в виде стержня (фиг. 2а), спирали (фиг. 26). Возможно изготовление нагревателя 27 из карбида кремния, дисилицида молибдена или другого неметаллического материала, используемого при производстве нагревателей (фиг. 2в). В последнем случае контактные пластины 28 и нагреватель

27 представляют собой одно целое и получаются путем спекания массы, запрессованной в призмы 26 по известной технологии изготовления, йапример, карбид-кремниевых нагревателей.

Опорные контактные поверхности пластин 28 в этом случае необходимо металлиэировать °

При изготовлении нагревательных элементов 27 в виде спирали пространство между ее витками необходимо заполнить электроизоляционным материалом 29 (фиг. 26), например, периклазом с целью предотвращения межвиткового замыкания. Изготовленные таким образом керамические призмы

26 с размещенными в них нагревательными элементами 27 и контактными пластинами 28 являются универсальны" ми подштамповыми нагревателями и могут быть использованы практически в любой конструкции устройств для изотермического деформирования. Подогреваемые подштамповые плиты 12 имеют высокую несущую способность за счет незначительного уменьшения опорной поверхности, воспринимающей усилие деформирования в связи с расположением элементов 27 вдоль оси приложения нагрузки и применения нагревателей малого диаметра. С целью обеспечения равномерной передачи деформирующего усилия,на керамические призмы 26 контактные пластины 28 подлежат шлифованию. Разница в высоте универсальных штамцовых нагревателей не должна превьппать

О, 1 мм.

Керамические призмы 26 могут иметь основание практически любой конфигурации. Наиболее технологичным является цилиндрическая форма плизм 26.

Однако для обеспечения максимального 1505652 использования опорной поверхности и высокой универсальности призмы 26 рационально изготавливать в виде шестигранников (фиг. 3). В зависимости

5 от требуемой мощности, вьделяемой в подогреваемой подштамповой плите 12, набор может состоять из призм 26, имеющих нагреватели 27, и без них, что позволяет регулировать равномерность температурного поля на поверхности формообразующих элементов 5-8.

Возможно также подключение универсальных подштамповых нагревателей к источнику питания группами, имеющими раздельную регулировку напряжения и обратную связь от датчика температуры, размещенного в данной группе, Устройство для иэотермического 2О деформирования работает следующим образом.

Нагрев формообразующих элементов

5-8 осуществляется с помощью бокового нагревателя 20, который вьделяет 25

50-907 требуемой мощности для обеспечения заданной скорости подъема температуры. Подогреваемые плиты 12 подсоединены к источнику питания посредством шин 15 и 16, токоподводящих З0 пластин 13 и прокладки 4. В универсальных подштамповых нагревателях выделяются остальные 10-507 требуемой мощности.

Электрическая цепь составлена следующим образом. Шина 16 соединена с опорной плитой 1, которая контакти- рует посредством болтов 19 и фланца

18 с металлическим корпусом 17, фланцем электрическим соединенным с фор- 4о мообразующей вставкой 5 (или 7), которая выполнена из жаропрочного сплава и опирается на металлическую подкладку 4, с которой контактирует одна из опорных поверхностей подогреваемой подштамповой плиты 12. Другая опорная поверхность подогреваемой плиты 12 контактирует с токоподводящей пластиной 13, которая посредством шины 15 с клеммами соединена с источником тока. Опорная плита 1 может быть подключена к нулевому проводу ("земле", "минусу") источника питания, а токоподводящие шины 15 (а значит, и токоподводящая пластина

13) к фазе ("плюсу ) источника тока.

Таким образом, прокладка 4 подключена к источнику питания и имеет потенциал плиты 1. Контроль и регулирование температуры осуществляется с помощью датчика температуры, например термопар, расположенных как в непосредственной близости от формообразующих поверхностей, так и в зоне расположения нагревателей. Датчики температуры обеспечивают контроль и регулирование работы нагревателя 20 и подогреваемых подштамповых плит 12 с помощью системы терморегулирования..

После выхода температуры формообразующих элементов 5-8 на заданный режим верхняя половина устройства, установленного на гидравлическом

;прессе, поднимается в крайнее верхнее положение. Телескопические кожухи

23-25 препятствуют конвективному теплообмену в процессе перемещения верхней половины устройства. Далее на формообразующие элементы 5 и 6 устанавливается нагретая до температуры деформирования заготовка. Производится штамповка. Удаление отштампованного полуфабриката осуществляется с помощью тяги 9 с нижней или верхней половины устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить себестоимость штампуемых изделий.

Замена материала подштамповых подогреваемых плит из жаропрочного сплава на керамику на основе окиси алюминия, имеющего прочность 19—

25 кг/мм, позволяет экономить

1800 руб. для устройства,. обеспечивающего штамповку изделий из титановых сплавов диаметром 400-480 мм.

Повышаются эксплуатационные характеристики устройства для изотермического деформирования, так как в отличие от прототипа опорная поверхность подштампсвых подогреваемых плит существенно не ослабляется в связи с тем, что ось симметрии нагревательных элементов совпадает с направлением приложения деформирующего усилия. Стойкость подштамповых подогреваемых плит предлагаемого устройства в 1,5-2,5 раза выше, чем у прототипа, Кроме того, в предлагаемом устройстве имеется возможность регулировки температурного поля на формообразующих элементах путем изменения температуры на нагревателях за счет объединения их в группы, имеющие индивидуальные системы терморегулирования, или комбинирования установки керамических призм с униВер1505652 сальными подштамповыми нагревателями и без них в пределах одной подогреваемой подштамповой плиты.

Использование универсальных подштамповых нагревателей нескольких

5 .типоразмеров позволяет в 1,5-2 раза ократить затраты на изготовление одштамповых подогреваемых плит. ! 10

1 о р м ул а изобретения

1. Устройство для горячего изоГермического деформирования, содержащее противоположные опорные охлажда1 фмые плиты и смонтированный на них тамповый блок, состоящий из двух поовин, каждая из которых содержит обранные в пакет теплоизоляционную ерамическую плиту подштамповую плиу с размещенными в ней индивидуальыми нагревателями, промежуточные еталлические прокладки и установ— енный на этом пакете штамповый инстумент, связанный с опорной плитой 25 осредством штамподержателя, а также хватывающий рабочую зону штампового блока боковой нагреватель с теплоизоляционным кожухом, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и сокращения затрат на изготовление устройства, каждая подштамповая плита выполнена в виде набора контактирующих между собой и обращенных торцами к штамповому инструменту Призм из жаропрочной керамики, в каждой из которых размещен вдоль оси симметрии призмы нагревательный элемент, а на каждом конце каждой призмы расположена токоподводящая контактная пластина, соединенная с соответствующим концом нагревательного элемента и контактирующая с одной из упомянутых металлических прокладок штампового блока, при этом указанная проклад" ка электрически изолирована от других деталей устройства, а все прокладки соединены с источником электрического тока.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что нагревательные элементы объединены в группы, снабженные индивидуальными системами терморегулирования.

1505652

Составитель О.Корабельников

Техред А.Кравчук КоРРектоР 0.Кравцова

Редактор О. Головач

Заказ 5380/11 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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