Волока-матрица

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением в режиме сверхпластичности, в частности к конструкции инструмента. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем обеспечения деформирования изделий в режиме сверхпластичности при сокращении расхода энергии на нагрев волоки-матрицы. Волока-матрица содержит рабочий канал, состоящий из входной 1, обжимной 2, калибрующей 3 и выходной 4 зон. Угол α пересечения образующих входной и обжимной зон равен углу β пересечения образующих обжимной и калибрующей зон. Высота волоки связана с параметрами зон рабочего канала следующим соотношением: H=Q 1/R<SB POS="POST">1</SB>[C<SB POS="POST">1</SB>(R<SB POS="POST">1</SB>+R<SB POS="POST">2</SB>)+C<SB POS="POST">2</SB>(R<SB POS="POST">2</SB>+R<SB POS="POST">3</SB>)+C<SB POS="POST">4</SB>(R<SB POS="POST">3</SB>+R<SB POS="POST">4</SB>)+2C<SB POS="POST">3</SB>R<SB POS="POST">3</SB>], где H - высота волоки-матрицы

Q - коэффициент (0,55-1,5)

R<SB POS="POST">1</SB> - радиус большего основания усеченного конуса входной зоны

R<SB POS="POST">2</SB> - радиус большего основания усеченного конуса обжимной зоны

R<SB POS="POST">3</SB> - радиус калибрующей зоны

R<SB POS="POST">4</SB> - радиус большего основания усеченного конуса выходной зоны

C<SB POS="POST">1</SB> - длина образующей входной зоны

C<SB POS="POST">2</SB> - длина образующей обжимной зоны

C<SB POS="POST">3</SB> - длина образующей калибрующей зоны

C<SB POS="POST">4</SB> - длина образующей выходной зоны. 1 ил.

CCNO3 СОВЕТСКИХ

COLlHAËÈCTÈ×EÑHÈÕ

РЕСПУБЛИК (ду.» В 21 С 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ (6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4323731/31-02 (22) 05. 11.87 (46) 15. 11.89. Бюл. Р 42 (71) Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР (72) В.Н.Слобода (53) 621.778.07(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1222347, кл. В 21 С 3/00, 1984. (54) ВОЛОКА-МАТРИЦА, (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением в режиме сверхпластичности, в частности конструкции инструмента. Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем обеспечения деформирования изделий в режиме сверхпластичности при сокращении расхода энергии на нагрев волоки;матрицы. Волока-матрица содержит рабочий .канал, состоящий из входной 1, обжим„„SU„„1521516 А 1

2 ной 2, калибрующей 3 и выходной 4 зон. Угол, пересечения образующих входной и обжимной зон равен углу

Р пересечения образующих обжимной и калибрующей зон. Высота волоки связана с параметрами зон рабочего канала следующим соотношением: Н

= Q1/R»(С,(R, + R ) + С, (К + К,) +

+ С (К + К ) + 2С»К,), где Н вЂ” высота волоки-матрицы; Q — коэффициент (0,55-1,5); К,, — радиус большего основания усеченного конуса входной зоны; R — радиус большего основания усеченного конуса обжимной эоны;

R з — радиус калибрующей зоны; R».— радиус большего основания усеченного конуса выходной зоны; С» — длина образующей входной зоны; С - длина образующей обжиной зоны; Сз— длина образующей калибрующей эоны; ,С вЂ” длина образующей выходной зоны.

1 ил.

1521516

Изобретение относится к обработке металлов давлением в режиме сверхпластичности и касается конструкции инструмента, 5

Цель изобрететп(я — расширение технологических возможностей путем обеспечения деформирования изделий в режиме сверхпластичности.

На чертеже изображена предлагаемая 10 волока, продольный разрез.

Волока-матрица содержит рабочий канал, состоящий из последовательно расположенных входной 1, обжимной 2, калибрующей 3 и выходной 4 зон.Угол

М, пересечения образующих входной и обжимной зон равен углу Р пересечения образующих обжимной и калибрующей зон. Высота волоки связана с параметрами зон рабочего канала следующим соотношением:

R)) + С (R + К+) + 2 С.RÄ

25 где Р—

F к(Fq

3

35

Преобразуя относительно высоты во45 локи, получаем

55

Н = Q.1/К(С(R, + К) + С, (К, + где С1 — коэффициент, =(0,55-1,5);

Н вЂ” высота волоки", R — радиус большего основания усеченного конуса входной эоны;

R — радиус большего основания

2 усеченного конуса обжимной зоны,"

Кк — радиус калибрующей зоны;

К вЂ” радиус большего основания

4 усеченного конуса выходной зоны;

С вЂ” длина образующей входной зоны;

С вЂ” дпина образующей обжимной зоны;

С вЂ” длина образующей калибру3 ющей зоны;

С вЂ” длина образующей выходной зоны.

Волока-матрица охвачена нагревателем 5 и опирается на теплоизоляционную плиту 6.

При разнице углов ((. и возрастает разница температур на них, в результате возрастают потери энергии при нагреве матрицы до выравнивания температуры по ее каналу .

Кроме того, только при выполнении матрицы с высотой и размерами канала, рассчитанными по укаэанной зависимости, можно обеспечить подвод с наружной поверхности волоки-матрицы к ее каналу заданного количества тепловой энергии, следовательно, обеспечить деформирование металла в режиме сверхпластичности.

Нагреватель 5 через наружную поверхность волоки производит нагрев до температуры деформирования по ее каналу. Для обеспечения условий теплопередачи от нагревателя к каналу волоки все ее размеры выполнены с использованием математической зависимости высоты ее наружной поверхности от размеров канала. Эта зависимость получена на основании того, что для обеспечения заданной температуры по каналу волоки при минимальном расходе энергии на нагрев ее наружная поверхность должна быть не меньше поверхности канала.

Учитывая то, что поверхность волоки, принимающая тепловую энергию нагревателя, должна быть больше по- . верхности канала (с учетом потерь тепловой энергии в окружающее пространство), можно записать !

) наружная поверхность волоки; поверхность входной зоны канала; поверхность обжимной зоны канала; поверхность калибрующей эоны канала; поверхность выходной зоны канала, откуда

2 йК,Н > ((С,(К, + R ) + ) С (К +

+к) + 2 кс +с,(к+к) °

Н ) 05/R (C(R „+ К ) + С, (Rg +

+к) +с,(к,+к)„+ 2ср,3.

Введем в полученное выражение коэффициент К, определяющий пределы размеров волоки-матрицы по высоте.

Примем К = (1,1-3); здесь К 1,1 для условия минимальных потерь тепла теплоотдачей с канала волоки, например в случае применения теплоизоляции волоки, обеспечивающей минимальную отдачу тепловой энергии;

1521516 б

Формула из обpетени я

Н = (>/R((C, (R, - 2,) - С, (2,+

+ R,) + с, (R, + R,> + г с,R, J

2() + Сg (R(+ R ) + 2 C(R()(25 где Н

К1

65 мм, тог-, F ) KF<.

Составитель М.умнягина

Редактор М.Пяткина Техред д.Олийнык Корректор Т.Малец г

Заказ 6787/11 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

К = 3 для случая максимально возможной высоты волоки из соображения затрат материалов на ее изготовление и усилия деформирования. Коэффициент К ) 3 приводит к необоснован5 ному увеличению массы волоки и поверхности канала и, как следствие, к возрастанию усилия деформирования. 10

Умножив предельные значения коэффициента К на О, 5, получим Q = О, 5К = (0,55-1, 5) . В окончательном виде:

В качестве примера приведем расчет предлагаемой волоки-матрицы: принимаем о =t2 = 14G С; К1 =180 мм;

К =90мм; В =45мм; С,= 114мм;

С = 66 ммю Сз = 20 ммь Q = 1в,5 °

Исходя из этих геометрических параметров, которые определяются из условий деформирования, вычислим высоту волоки-матрицы:

Н = 344,367 + 0,373С4 + 0,0083 С R

Примем С1, = 75 мм, а1К . да Н = 412,8 мм.

В результате волока-матрица с полученными наружными размерами и размерами канала удовлетворяет условиям деформирования металлов и их сплавов в режиме сверхпластичности с наиэ меньшим, расходом энергии, так как в этом случае площадь боковой наружной поверхности волоки-матрицы соста:вит F = 2 >(R,H = 466865,77 мм,асум/Ъ 40 марная площадь F>(канала волоки-матрицы составит, F q = 156262,8 мм

Д,,т.е.

Волока-матрица, содержащая рабочий канал, состоящий из последовательно расположенных входной и обжимной зон с коническими поверхностями с неодинаковым наклоном образующих к оси рабочего канала. калибрующей цилиндрической зоны и выходной конической зоны, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей путем обеспечения деформирования изделий в режиме сверхпластичности,угол пересечения образующих входной и обжимной зон равен углу пересечения образующих обжимной и калибрующей зон, а высота волоки-матрицы равна:

H = Q 1/R(EC((R(+ RZ) + С1 (Rz+ высота волоки-матрицы; коэффициент, Q= (О, 55-1,5) радиус большего основания усеченного конуса входной зоны; длина образующей входной зоны; радиус большего основания усеченного конуса обжимной зоны; длина образующей обжимной эоны; радиус калибрующей зоны; длина образующей выходной зоны; радиус большего основания усеченного конуса выходной зоны; длина образующей калибрующей зоны.