Способ гидростатического деформирования профильных изделий из трубных заготовок

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием гидростатически сжатой среды. Цель изобретения - повышение производительности Ползун 1 за счет сокращения трудоемкости изготовления путем сокращения числа вспомогательных операций и уменьшения усилия извлечения оправки. При опускании плунжера 1 трубная заготовка 6 совместно с уплотняющей втулкой 7 движется относительно вставшей на упор неподвижной оправки 15, цилиндрическое утолщение которой установилось в очке матрицы. При этом пластичный наполнитель вытекает с определенным сопротивлением в зазор и обеспечивает необходимое давление в полости трубной заготовки, предотвращая потерю ее устойчивости, а в очаге деформации обеспечивает хорошее заполнение профиля матрицы. Величину приведенного зазора определяют по расчетной формуле. 4 ил. у i fe ,78 Os сл ел сл 00 ю Стол пресса

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 С 23/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

on сна. (21) 4608607/27 (22) 24.11,88 (46) 15.06.91. Бюл. М 22 (71) Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР (72) Б.И. Каменецкий, M.Â. Колмогоров, А.В, Александров и Ю,Ф, Бабин (53) 621,777.07(088,8) (56) Патент Японии N 51-33791, кл. В 21 С 23/10, 1976. (54) СПОСОБ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием гидростатически сжатой среды, Цель изобретения — повышение производительности

„, 5U, „1655589 А1 за счет сокращения трудоемкости изготовления путем сокращения числа вспомогательных операций и уменьшения усилия извлечения оправки. При опускании плунжера 1 трубная заготовка 6 совместно с уплотняющей втулкой 7 движется относительно вставшей на упор неподвижной оправки 15, цилиндрическое утолщение которой установилось в очке матрицы. При этом пластичный наполнитель вытекает с определенным сопротивлением в зазор и обеспечивает необходимое давление в полости трубной заготовки, предотвращая потерю ее устойчивости, а в очаге деформации обеспечивает хорошее заполнение профиля матрицы. Величину приведенного зазора определяют по расчетной формуле. 4 ил.

1655589

Изобретение относится к обработке металлов давлением с использованием гидростатически сжатой среды.

Целью изобретения является повышение производительности за счет снижения трудоемкости изготовления путем сокращения числа вспомогательных операций и уменьшения усилия извлечения оправки.

На фиг. 1 схематично показано устрой ство для осуществления способа гидропрессования в момент установки заготовки с оправкой в контейнер (слева) и в момент создания давления жидкости (справа); на фиг. 2 — то же, в момент окончания деформации (слева), в момент удаления готового изделия из матрицы (справа); на фиг. 3— форма готового изделия; на фиг. 4 — сечение

А-А на фиг. 3, Устройство состоит из плунжера 1 с уплотнениями, контейнера 2, ограничительного кольца 3, гайки 4, уплотнения 5, трубной заготовки 6, уплотняющей втулки 7, йаправляющей втулки 8, соединительного трубоп ровода 9, бандажа 10, толкателя 11, уплотнения 12, гайки 13, пластичного наполнителя 14, линзового уплотнения 15, оправки 16, матрицы 17, рабочей жидкости 18, изделия 19.

Плунжер 1 скреплен с ползуном пресса, а контейнер 2 посредством бандажа 10 с помощью шпилек соединяется со столом пресса. Полость бандажа 10 с помощью соединительного трубопровода 9 сообщается с масляной ванной, расположенной на верхнем торце контейнера 2. Толкатель 11 соединяется с выталкивателем пресса (не показано) и герметизируется с помощью гайки 13 и уплотнения 12. В бандаже 10 плотно устанавливается профильная матрица 17, которая сопрягается с бандажом 10 по конической поверхности. Стык контейнера 2 и бандажа 10 сопрягается с помощью линзового уплотнения 15, Сочетание элементов (позиций), состоящее из трубы 6, уплотняющей втулки 7, гайки 4, уплотнения

5, оправки 16, пластичного наполнителя 14 и ограничительного кольца 3 в дальнейшем назовем специальной заготовкой. Сборка специальной заготовки осуществляется вне контейнера следующим образом. Оправка

16 вместе с уплотняющей втулкой 7, гайкой

4, уплотнениями 5 и ограничительным коль.цом 3 устанавливается в трубную заготовку

6, после чего полость заполняют пластичным наполнителем 14.

Способ осуществляют следующим образом, В исходном положении плунжер 1 занимает крайнее верхнее положение (не показано), толкатель 11 занимает крайнее

55 нижнее положение. Первоначальный уровень рабочей жидкости выбирается так, чтобы после загрузки специальной заготовки в контейнер не было перелива жидкости иэ ванны, как показано на фиг, 1 (слева).

После заливки жидкости в матрицу устанавливают специальную заготовку, при этом между верхним торцом направляющей втулки 8 и нижним торцом ограничительного кольца 3 имеется зазор Н1. В дальнейшем ползун пресса движется вниз, а плунжер с уплотнениями входит в канал контейнера и сжимает рабочую жидкость 18. При повышении давления жидкости до величины Р происходит совместное движение специальной заготовки и зазор Н1 выбирается. При этом в матрице происходит обжим трубной 3aroтовки 6. В этот момент частично деформируется пластичный наполнитель 14, заполняя радиальный кольцевой зазор между оправкой 16 и внутренней поверхностью трубной заготовки 6. Взаимное положение деталей устройства в этот момент показано на фиг.

1 справа. При дальнейшем опускании плунжера 1 давление достигает величины Рраб и трубная заготовка 6 совместно с уплотняющей втулкой 7 движется относительно вставшей на упор неподвижной оправки 15, цилиндрическое утолщение которой установилось в очке матрицы. При этом пластичный наполнитель вытекает с определенным сопротивлением в зазор д и обеспечивает необходимое давление в полости трубной заготовки. предотвращая потерю ее устойчивости, а в очаге деформации обеспечивает хорошее заполнение профиля матрицы.

Готовое изделие, выходя из матрицы в полость бандажа 10, вытесняет жидкость через соединительный трубопровод в масляную ванну.

Процесс деформации заканчивается в момент касания нижним торцом изделия толкателя 11. Этот момент фиксируется по повышению давления на манометре пресса (фиг. 2 слева).

Теоретические оценки и эксперименты по деформации профильных труб с использованием вязко-пластичных наполнителей позволили установить связь приведенного зазора д (при фиксированной степени деформации и заданном пределе текучести материала оз) с сопротивлением сдвигу пла- . стичного наполнителя А и высотой! калибрующего участка матрицы по формуле

2А I I>

0,58 оз S где 5 — толщина стенки трубы;

I> — окружной шаг вершины выступов профиля очка матрицы.

1655589

Сопротивление сдвигу пластичного наполнителя регулируется путем подбора весового соотношения смеси вязкого наполнителя и металлического порошка, которые перемешиваются при температуре малой вязкости наполнителя и после затвердения используются в качестве среды, передающей давление и разделяющей трубную заготовку с оправкой. Величина А определялась в серии экспериментов по деформированию наполнителя через круглую матрицу.со степенями деформации, аналогичными тем, которые будут в данном способе при зазоре д.

Давление наполнителя в полости трубной заготовки при деформации можно оценить по формуле

Рн = 0,58 газ S/Ii (2)

Величина давления P должна быть достаточной, чтобы материал заготовки полностью заполнял гравюру профильной матрицы. При этом осуществляется в основном радиальная деформация (огибание материалом гравюры матрицы), для осуществления которой давление требуется меньше, чем при выдавливании материала на оправке. При данном способе формоизменения удлинение изделия небольшре 1015 и для получения заданной формы степень деформации материала может быть в пределах 25-307,. Благодаря этому, а также иэ-эа снижения сил трения между оправкой и изделием, за счет их разделения слоем наполнителя, давление жидкости в контейнере снижается в 2-3 раза, что подтверждается экспериментально. После окончания деформации плунжер 1 поднимается в исходное положение, давление жидкости сбрасывается и включается выталкиватель пресса на ход вверх. При движении выталкивателя вверх толкатель 11 выдвигает готовое изделие 19 из матрицы до положения, показанного на фиг. 2 справа.

Затем изделие удаляется из контейнера и вне зоны пресса осуществляют съем полого изделия сложной формы 19 с уплотняющей втулки 7 и оправки 16, так как имеется пластичный наполнитель, съем не требует больших усилий, а удаление наполнителя осуществляют путем подогрева в горячей воде или в сушильном шкафу. После опускания толкателя 11 в нижнее положение загружают очередную специальную заготовку и цикл повторяют.

Операция съема оправки из готового изделия не требует больших усилий благодаря наличию в зазоре наполнителя с малым сопротивлением сдвигу А. Удаление наполнителя из изделия происходит при его

55 нагреве. эа счет плавления парафина. который стекает и затем используется снова многократно.

Пример . Деформировали гладкие трубные заготовки иэ стали 40Х, через профильную матрицу с 12 круговыми шлицами.

Заготовка имела размеры, мм: Дн = 46;

Двн =- 38; Н = 180, В полость заготовки плотно устанавливали уплотняющую втулку, внутри втулки размещалась оправка, которая герметизировалась с помощью гайки и уплотнения, как зто показано на фиг. 1, В нижней части оправки имелась головка диаметром Д, = 31 мм, а гладкая часть оправки имела диаметр Д4 = 26 мм. На верхней части оправки устанавливалось ограничительное кольцо. Полость трубной заготовки заполнялась пластичным наполнителем. В качестве наполнителя использовалась смесь парафина и алюминиевых гранул с размерами частиц 0,2-0,5 мм по диаметру, в весовом соотношении 1:3. При нагреве парафина до

Т =- 80-100 С смесь перемешивалась и заливалась в зазор между оправкой и трубой, в полости которой она затвердевала. Затем специальную заготовку устанавливали в матрицу, размещенную в контейнере диаметром. 65 мм.

Контейнер крепился к столу пресса

Д62240, а плунжер с уплотнением был соединен с полэуном пресса. Далее заливали рабочую жидкость, поднимали ее давление и деформировали заготовку, осуществляя вытекание наполнителя в зазор между оправкой и внутренней поверхностью заготовки. Были получены изделия с 12 шлицами с наружным диаметром по шлицам Дь

=-42 мм, длиной профильной части I-I> = 75 мм. Давление жидкости при гидропрессовании составило 450 МПа, степень деформации материала заготовки 27 Удлинение иэделия небольшое и составляет 8-10, что свидетельствует о преимущественно радиальном течении материала, заполнение профиля матрицы хорошее. Следовательно, параметры процесса А, S, I, I> подобраны правильно, а именно: I == 18 мм, Ii = 10 мм, величина А = 0,26 кг/мм . толщина стенки трубы S = 2 мм.

Таким образом, из гладких трубных заготовок методом гидропрессования были получены изделия переменного по длине сечения со сложным профилем в передней части. Извлечение оправки из изделия не требовало усилий, а удаление наполнителя осуществляли при нагреве в сушильном шкафу до 100 С.

Использование предлагаемого способа изготовления полых изделий сложной формы обеспечивает по сравнению с методом

1655589 гидропрессования на оправке уменьшение усилия извлечения оправки из готового изделия и сокращение операций обработки трубной заготовки.

Формула изобретения

Способ гидростатического деформирования профильных изделий из трубных заготовок, включающий введение оправки в полость заготовки, установку заготовки с оправкой в контейнер и последующую деформацию заготовки в профильной матрице с калибрующим участком очка жидкостью высокого давления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет снижения трудоемкости изготовления путем сокращения числа вспомогательных операций и уменьшения усилия извлечения оправки, зазор между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью заготовки заполняют пластичным наполнителем, при этом вели5 чину указанного зазора выбирают по формуле гА н1

058 оэ Я где А — сопротивление сдвигу пластичного

10 наполнителя, кг/мм;

1- высота калибрующего участка матрицы, мм;

ii — окружной шаг вершины выступов профиля очка матрицы;

"5 оэ — предел текучести материала заготовки, кгс/мм;

S — толщина стенки трубы, мм.

1655589

Составитель В. Волков

Редактор IO. Середа Техред M.Моргентал Корректор С, Шевкун

Заказ 2012 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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