Устройство для гидропрессования штучных заготовок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в устройствах для гидростатического прессования. Цель изобретения - повышение технологических возможностей и одновременное улучшение качества изделий из труднодеформируемых металлов путем использования противодавления. Полость 3 пуансона 2 заполняют рабочей жидкостью и герметизируют пробкой 8. На матрицу 5 устанавливают заготовку 12. В полость контейнера заливают жидкость объемом меньшим, чем объем жидкости, залитой в полость пуансона, и вводят в полость контейнера пуансон. При этом процесс набора давления в полости 3, находящейся над заготовкой, и в полости 10, окружающей заготовку, идет по разному ввиду того, что высота столба рабочей жидкости над заготовкой отличается от высоты столба жидкости между пуансоном и матрицей. В силу указанных особенностей при равном перемещении пуансона давление в полости 3 над заготовкой будет меньше, чем давление жидкости в полости контейнера. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 21 J 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ айаг. Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР (21) 4325910/25-2.7 (?2) 09. 11. 87 (46) 30. 07. 90. Бюл. Р 28 (71) Донецкий физико-технический институт АН УССР (72) С.Г.Сынков, Н.II.11атросов и Г.А.Раханский (53) 621.777.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 305937, кл. В 21 1 5/04, 1954.

ÄÄSUÄÄ 1581451 А 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Г1ЩРОПРЕССОВАНИЯ (57) Изобретение относится к обработке меТаллов давлением и может быть использовано в устройствах для гидростатического прессования. Цель изобретения — повышение технологических возможностей и одновременное улучшение качества изделий из трудH0AopMHpóåìûõ металлов путем использования противодавления. Полость 3

1581451 пуансона 2 заполняют рабочей жидкостью и герметиэируют пробкой 8. На матрицу 5 устанавливают заготовку 12.

В полость контейнера заливают жид5 кость объемом, меньшим объема жидкости, залитой в полость пуансона, и вводят н полость контейнера пуансон.

При этом процесс набора давления в полости 3, находящейся над эаготов" 1О кой, и в полости 10 окружающей заИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в устройствах для гидростатического прессования.

Цель изобретения — повышение технологических возможностей и одновременное улучшение качества изделий из труднодеформируемых металлов путем использования радиального усиления.

На фиг. 1 изображено устрочство для гидропрессования, разрез; на фиг. 2 — устройство с вариантом выполнения подвижного уплотнения. .Устройство для гидропрессования включает контейнер 1 высокого давле- 3О ния, заполненный рабочей жидкостью, передающей давление на заготовку, пуансон 2 с глухой полостью 3 на переднем рабочем конце, уплотнительный элемент 4 сальникового типа, 35 герметизирующич полость контейнера

IIo пуансону, матрицу 5 с уплотнением, подматричную опору 6, уплотнительные элементы 7, герметизирующие по проб-. ке 8, сопряженной с хвостовой частью 4р заготовки, полость 3 пуансона 2 и разделяющие ее от полости 9, образованной матрицей, заготовкой, контейнером и пуансоном. Канал контейнера выполнен ступенчатым. Позицией 10 45 обозначена ступень контейнера, образованная полостью большего и меньшего диаметров. Диаметр глухой полости 3 пуансона 2 равен диаметру заготовки. Площадь кольцевого сечения пуансона 2 и большой ступени контейнера 1 равны площади сечения заготовки. Контечнер 1 выполнен с возможностью осевого перемещения относительно матрицы 2 за счет гидроцилиндров (силовые гидроцилиндры перемещения на чертеже не показаны) через тяги

11. Позицией 12 обозначена прессуемая заготовка. готовку, идет по разному. ввиду того, что высота столба рабочеч жидкости над заготовкой отличается от высоты столба жидкости между пуансоном и матрицей. В силу указанных особенностей, при равном перемещении пуансона давление в полости 3 над заготовкой будет меньше давления жидкости в полости контейнера. 3 з.п.

A-лы, 2 ил.

Высота полости контейнера большего диаметра больше высоты заготовки с матрицей, а высота полости контейнера меньшего диаметра больше удвоенной высоты заготовки.Указанные параметры выбраны из условия обеспечения работоспособности устройства, в частности надежностью пуансона и возможностью полного выдавливания заготовки.

Уплотнительные элементы, за счет которых осуществлена герметизация полостей, выполнены, например, в виде уплотнительных колец, фтороппастового и бронзового.

В качестве рабочеч среды, передающей давление на заготовку, выбрано касторовое масло.

Сопряжение пробки 8 с хвостовоч частью заготовки 12 выполнено по цилиндрическо-конической поверхности по принципу некомпенсированной площади, исключающеч проникновение жидкости в область между пробкой и заготовкой.

Равенство площадей полости 3 пуансона 2, кольцевого сечения пуансона 2, ступеньки 9 контечнера и сечения заготовки 12 выбрано из условия достижения синхронизации перемещений элементов устройства в процессе работы, создания условии надежного разделения областей с различным давлением и поддержания созданных давлений в процессе прессования всей заготовки.

Высота герметизнрованной полости пуансона (столб жидкости над заготовкой) выбрана по величине, превышающей высоту цилиндрической части заготовки (столб жидкости между матрицей и кольцевым пуансоном).

При равенстве объемов жидкости над заготовкой и вокруг заготовки реализуется обычное гидростатическое

5 !с прессовяние, когда р = q, т.е. осевое и радиальное усилия, действую— щие на заготовку, равны.

Превышение объема полости пуансона по известному уравнению приведет к уменьшению осевого усилия (q) и увеличению радиального усилия (р),т.е. к реализации схемы прессования с радиальным усилением, обеспечивающей расширение технологических возможностей.

Граничная область превьпчения, выряженная через давления в полостях, составляет р-а =(, где & - предел текучести материала заготовки.

Уплотнение, разделяющее полости высокого давления, может быть выпол— нено либо неподвижным (Лиг. 1), рас-. положенным в расточке на рабочем конце пуансона, либо подвижным, размещенным ня пробке, сопряженной с хвостовой частью заготовки (Аиг;2).

Устройство работает следующим образом.

Полость 3 пуансона 2 заполняют рабочей жидкостью, например касторовым маслом, и герметизируют пробкой 8.

Затем пуансон устанавливают и крепят ня подвижной верхней траверсе пресса (не показан), используемого в качестве генератора высокого давления.

В исходном положении контейнер занимает нижний уровень, т.е. под воздействием гидроцилиндров 11 опущен и удерживается ими. На матрицу 5 уста— навливяют по оси контейнера заготовку 12. Затем в полость контейнера заливают жидкость объемом, меньшим объема жидкости, залитой в полость пуансона, и вводят в полость контейнера пуансон. При этом процесс набора, давления в полости 3, находящейся над заготовкой, и в полости

10, окружающей заготовку, идет по разному ввиду того, что высота столба рабочей жидкости над заготовкой отличается от высоты столба жидкости между пуансоном и матрицей. Объем герметизировянной полости пуансона больше объема заполненного жидкостью контейнера, что дает возможность перераспределить силы, действующие на заготовку, и вести процесс прессования с радиальным (боковым) усилением. В силу указанных особенностей при равном перемещении пуансона давление в полости 3 над заготовкой (q) будет меньше давления жидкости (р) в полости контейнера. Ияк81451

6 симяльняя разность удельных давлений, действующих ня боковую и торцовую поверхности (рядиальных и осевых), вь1биряемяя и создаваемая в процессе

5 подготовки и работы, достигает величины предела текучести материала обрабатываемой заготовки (р—

= 6 ). Абослютная величина определяется конкретными условиями процесса: степенью деформации, матрицей, материалом заготовки.

При достижении давления прессования заготовка начинает деформироваться в матрице: давление жидкости, действуя на площадь ступеньки 9 контейнера, поднимает контейнер 1 относительно матрицы 5 с марицедержателем и пуансоном 2 вверх на величи20 ну, пропорциональную величине перемещения пуансона и заготовки. Предохранительный клапан гидроцилиндров

11 перемещения, настроенный на давление прессования, обеспечивает регла25 ментировянный подъем контейнера.

Синхронность перемещений и стабильность процесса деформации обусловлена конструктивной взаимосвязью, равенством площадей ступеньки 9, кольцевого сечения пуансона 2 полости 3 заготовки 1?. В процессе прессования после набора давления выдавливания положение пробки 8 в полости 3 пуансона 2 и относительно эа35 готовки 12 не меняется проникновеУ ние жидкости с давлением (р) под торец заготовки исключается, что обеспечивает надежность разделения областей с различным давлением q u

4p p (q (p) и позволяет вести гидро статическое прессование с радиальным усилием вплоть до значений р — q

= &, где C- — предел текучести материала заготовки.

По завершении выдавливания, когда кольцевой пуансон дриближается к торцовой поверхности матрицы, пуансон поднимается, давление при этом сбрасывается как в полости 3 пуансона 2, так и в полости 10 контейнера !. С помощью гидроцилиндров 1 1 контейнер опускается в исходное положение, строго по оси устанавливается очередная подготовленная к прес,сованию заготовка, и цикл прессования повторяется.

Порядок подготовки устройства к работе не исчерпывается вышеприведенным и может быть реализован при ис1581451 пользовании пробки, предварительно установленной на хвостовой части заготовки, при строго фиксированном объеме жидкости, заливаемой в полость контейнера (тогда полость пуансона заполняется рабочей средой до момента перекрытия ее заготовкой, точнее пробкой), при поднятом полностью или частично в исходном положении контейнера, когда залитая жид- . кость находится в полости контейнера большего диаметра.

Необходимое раепределение осевых

I и радиальных усилий процесса гидропрессования регулируется объемом полости в пуансоне, высотой заготовки, соотношением заливаемой жидкости в полости контейнера и пуансона при их неизменных геометрических размерах и другими приемами.

Такой способ гидростятического прессования обеспечивает возможность деформации с использованием преимущественно радиального действующего усилия давления сжатой жидкости благодаря тому, что осевое усилие, действующее ня торец заготовки, частично нейтрализуется разделением областей сжатия. Указанное условие протекания процесса обеспечивает равномерность деформации, что важно для труднодеформируемых материалов, обеспечивает деформацию в жидкостном .режиме трения, что приводит к улучшению качества поверхности заготовки и снижению усилия деформации.

Давление выдавливания поддерживается по сигналу дифференциального манометра в системе генератора давления.

Устройство для гидропрессования позволяет расширить технологические. возможности процесса прессования жидкостью высокого давления, реализовать процесс гидростатического прессования с радиальным усилением, повысить качество прессованных изделий из малопластичных труднодеформируемых материалов, композиционных материалов, материалов, склонных к налипянию на инструмент. Повышение качества изделия достигается за счет улучшения равномерности деформации, осуществляемой вследствие радиальных усилий сжатой жидкости, за счет улучшения качества поверхности изделий, обусловленного реализацией жидкостного трения в очаге деформации. Кроности, 1

25 Формула изобретения

35

55

20 ме того, снижается силовой режим и уменьшается износ матриц.

Отмеченные преимущества достигаются незначительными усложениями конструкции, обеспечивающей очевидную надежность. Например при прессуемой заготовке диаметром 56,5 мм, высотой 200 мм высота полости меньшего диаметра контейнера составляет 450 мм, высота полости большего диаметра—

250 мм, высота глухой полости дуянсона — 250 мм, диаметры пуансона, глухой полости пуансона, и большей полости контейнера составляют соответственно 80, 56,5 и 98 мм.

Предлагаемое техническое решение может быть реализовано на существующем прессовом оборудовании для гидроэкструзии.штучных заготовок иэ труднодеформируемых материалов ня предприятиях черной и цветной металлургии и других отраслях промышленУстройство для гидропрессовяния штучных заготовок, содержащее установленный с возможностью продольного перемещения контейнер с полостью высокого давления, образованноч ступе.нями меньшего и большего диаметров, размещенный в ступени меньшего диа» метра пуансон с уплотнением и матрицу„ установленную ня мятрицедержятеле в ступени большего диаметра, о тл и ч а ю m; е е с я тем, что, с целью повышения технологических возможно-. стей и улучшения качества изделий из труднодеформируемых материалов, оно снабжено пробкой, в пуансоне со стороны рабочего торца выполнена полость высокого давления с уплотением, в которой подвижно вдоль оси пуансона размещена указанная пробка, разделяющая полости высокого давлений контейнера и пуансона, на обращенном к матрице торце пробки выполнена центральная расточка под хвостовую часть заготовки, при этом площадь сечения высокого давления пуансона, его кольцевого сечения и разница площадей поперечного сечения ступеней полости контейнера равны межцу собой.

2. Устройство по п. 1, о т л ич я ю щ е е с я тем, что на рабочем торце пуансона со стороны его полости выполнена проточка под уплотнение в виде набора уплотнительных колец, Составитель В.Волков

Редактор И.Петрова Техред. Л.Олийнык Корректор И. Кучерявая.Заказ 2052 Тираж 499 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 расположенных с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью пробки.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что уплотнение размещено на торцовой части пробки с возможностью взаимодействия с боковой поверхностью полости пуансона.

1451 1О

4. Устройство по и. 1, о т л и а н ri e е с я тем, что высота полости вмсокогo давления пуансона равна высоте полости контейнера боль5 шего диаметра, а высота ступени контейнера меньнего диаметра не менее удвоенной высоты ступени контейнера больпего диаметра.