Способ формовки полых трубчатых заготовок

 

СаОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ) 5 В 21 D 26/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH П НТ СССР (21) 4864622/27 (?2) 04.07.90 (46) 15.09.92. Бюл. Р 34 (71) Институт проблем сверхпластич— ности металлов АН СССР

1 (72) И.Н.Нурмухаметов и З.Ге Камалов (56) Белый И,В., чертик С.M., Хименко Л.Т. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. Харьков.

ХГУ, Вища школа, 19 77, с. 48, фиг. 24. (54) СПОСОБ ФОРИОВКИ IIOJIIK ТРУБЧАТЫХ

ЗАГОТОВОК (57) Использование: обработка металлов давлением импульсного магнитного

Изобретение относится к машино, строению и может быть использовано при изготовлении деталей из трубча=. тых заготовок, а конкретно .при осуществлении различных формовочных операций.

Известен способ формовки полых трубчатых заготовок, включающий операцию обжима детали на конусообразную оправку, при котором в процессе обжима к детали со стороны, противоположной обжимаемой, прикладывают усилие растяжения.

Известен также способ формовки полых трубчатых заготовок, выбранный в качестве прототипа, при котором операцию обжима осуществляют посредством радиальных у<илий, обусловленных.:. действием импульсного магнитного поля, создаваемого икдуктором. Симметричное отно< ителын> индуктора осевое растягивающее усилие создается с помощью г:ехапической оснастки.

„„SU „,, 1761344А1 поля. Сущность изобретения: трубчатую заготовку устанавливают в индуктор дпя обжима. По обе стороны.от индуктора концентрично заготовке устанавливают соленоиды. l. åùöó соленоидами и заготовкой размещают изолированные разрезные металлические втулки. Направление тока в соленоидах противоположно направлению тока ийдуктора, а время действия достаточно для проникновения магнитного поля, наводимого токами соленоидов сквозь заготовку. Ток, наводимый в заготовке индуктором, притягивается к токам соленоидов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.!

Приложение осевого растягивающего усилия вызвано двумя обстоятельствами.

В отсутствие растягивающего усилия в процессе обжима происходит не-! равномерное утолщение ;стенок трубы пропорционально корню квадратному из отношения диаметров заготовки до и после деформации. Для устранения ОЬ указанного утолщения, наиболее силь- а ,но выраженного ьа узкой части гор- (Ъ ловины, необходима механическая обработка детали после обвлма. Осевое, и, растягивающее усилие противодействует утолщению стенок трубы.

Осевое растягивающее усилие пре- и пятствует возможной потере устойчивости заготовки, приводящей к нарушению ее формы в поперечном сечении.

Однако недостатком известных способов является то, что для создания растягивающего усилия необходимо ис3 176 пользование достаточно сложных по конструкции оправок и механической оснастки, обеспечивающей плотный контакт между поверхностями оправки и недеформируемой части трубы. УстрОйства данной конструкции требуют переналадки механической оснастки при изменении длины заготовки.

Кроме того, дпя эффективного устранения неравномерного утолщения стенок трубы в процессе обжима следовало бы приложить наибольшее осевое усилие там, где это утолщение имеет наибольшее значение, а именно на узкой части горловины. Однако в известных способах осевое усилие распределено равномерно вдоль горловины.

Целью изобретения является повышение качества деталей, расширение, технологических возможностей и упрощение используемой оснастки.

Поскольку направления токов в индукторе и соленоидах выбираются противоположными (например, ток в индукторе направлен по часовой стрелке, а токи в соленоидах направлены против часовой стрелки), то направление тока, наведенного в заготовке индуктором, совпадает с направлением тока в соленоидах. Поэтому согласно закону Ампера возникают силы притяжения между. одинаково направленными токами, которые создают необходимое осевое растягивающее усилие в заго-. товке.

Для ослабления токов, наводимых соленоидами в заготовке, и сведения к минимуму усилия отталкивания этих токов от токов, наведенных в заготовке индуктором, используются кольцевые проставки, размещенные между соленоидами и заготовкой. При этом проставки имеют осевой разрез, ввиду чего суммарный азимутальный ток в этих проставках равен нулю, т.е. отсутствует силовое воздействие со стороны указанных кольцевых проставок на заготовку.

Для того„ чтобы понизить радиальное деформирующее усилие, обусловленное соленоидами, до уровня, не превышающего предел упругости заготовки, время импульса в соленоидах выбирается таким, что создаваемое поле проникает через стенки заготовки. Например при отношении толщины оболочки трубы к ее р дт ау й/R

0,05, для уменьшения радиального

1344 давления магнитного ноля на заготовку по сравнению с максимально возможным значением в 10 раз необходимо обеспечить отношение а/d =

5 — 10, где P = a /v+6 — расчетная

t г величина глубины проникновения поля г при данном времени импульса . Таким образом время импульса с выбиФ

Ф

10 рается из соотношения L /(i< 6)

10 (Р где, P — проводимость и магнитная проницаемость материала заготовки (при d/К = 0,25 такое же уменьшение давления достигается при

4/d = 3).

Для увеличения части энергии магнитного поля, поглощаемой проставками за счет джоулевой диссипации, и эффективного ослабления им магнитного поля и наводимых токов, проставки изготавливают из металла с относительно низкой электропроводностью (например, из стали), Дня создания максимальных по величине осевых усилий необходимо, чтобы максимальные значения токов в индукторе и соленоидах совпали по времени. С этой целью в индуктор подают импульс тока с определенным запаз30 дыванием по отношению к более продолжительному импульсу тока в соленоидах.

Расстояние между соленоидами и индуктором выбирается равньм миниj5 мальной величине, допустимой с точки зрения электрической изоляции между ними

На фиг.1 представлена схема пред40 лагаемого устройства на ф г.2 — временные эпюры тока в индукторе и соленоидах на фиг.3 — картина распределения осевых напряжений по длине деформируемого участка заготовки.

45 На фиг.1 изображена схема устройства дпя осуществления предлагаемого способа. Индуктор 1 и соленоиды 2 соосно размещены на плите 3 и прочно закреплены на ней с помощью упоров 4.

50 Внутри соленоидов соосно с ними размещены кольцевые проставки с осевыми разрезами 5. Индуктор и соленоиды служат нагрузкой не показанного на чертеже источника питания со схемой

5. управления, позволяющего разрядить на индуктор и соленоиды два накопительных устройства, входящих в состав источника питания. Обрабатываемая за готовка 6 продевается с одного из

1761344

55 концов через индуктор и два соленоида и располагается на двух поддерживающих штангах 7.

Способ осуществляется следующим образом.. В некоторый момент времени ток в соленоидах начинает возрастать (кривая а на фиг.2). Через некоторое время инициируется импульс тока в индукторе 1 (кривая б), причем величина времени запаздывания выбирается равной половине разности времен импульсов тока в индукторе и соленоиде, с тем, чтобы максимумы тока в индукторе и соленоидах совпадали по времени. Во время действия этого импульса в заготовке наводится ток, взаимодействие которого с током в индукторе приводит к появлению ра— диальных обжимающих усилий, а взаи- 20 модействие его с токами в соленоидах — к осевым растягивающим усилиям.

На фиг.3 представлена качественная картина распределения возникающего осевого растягивающего напряжения 25 по длине деформируемого участка заготовки, Поскольку усилия, действующие на части заготовки, расположенные слева и справа от середины индуктора, имеют разные направления, 30 то максимальное усилие приходится на часть заготовки, подвергшуюся наибольней деформации. Посольку осевые усилия препятствуют утолщению, вызванному радиальным сжатием трубы, то данный эффект благоприятствует обеспечению равномерной толщины стенок изделия.

И р и и е р (конкретное .выполнение). Предлагаемый способ и устройст- 40 во использовались для образования конусообразных торцов на концах трубчатых заготовок диаметром 10 см с толщиной стенок 2,5 мм, изготовленных из сплава ANr5. Между соленоидами и заготовкой располагались проставки из конструкционной стали толщиной

4 мм. Одна из конденсаторных батарей источника питания разряжалась на соленоиды за время 10 с, а вторая— спустя примерно 0,5 ° 10 с разряжа- лась на индуктор за время 10 +с.

Глубина проникновения поля для материала заготовки составляла для ука- эанных времен соответс твенно 8, 7 н

0,87 мм. Диаметр узкой части полученHhlx конусов равнялась 6 см, неравномерность толщины конусной части иэделий не превышала 57. Неустойчивости йормы поперечного сечения иэделия в процессе деформации не наблюдалось.

Предлагаемый способ и устройство позволяют без перенастройки техноло:3

)гической оснастки редуцировать трубчатые заготовки разной протяжен ности, в том числе длинномерные, и повысить качество деталей за счет обеспечения более равномерной толщины стенок изделия.

Формула изобретения

1. Способ формовки полых трубчатых заготовок, включающий обжим трубчатых заготовок действием импульсного магнитного поля, создаваемого индуктором, при одновременном воздействии осевых растягивающих усилий, прикладываемых к заготовке симметрично относительно индуктора, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и упрощения технологической оснастки, растягивающие усилия создают посредством притяжения между током, наведенным в заготовке индуктором для обжима и дополнительными кольцевыми токами.соленои" дов, установленных концентрично заготовке по обе стороны от индуктора, при этом междy соленоидами и заготовкой размещают металлические изолированные проставки в виде разрезных втулок, время действия кольцевых токов соленоидов выбирают достаточным для проникновения магнитного поля, наводимого ими, сквозь заготовку, а направление кольцевых токов соленоидов создают противоположным направлению тока индуктора.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что ток в индукторе включают в момент времени., обеспечивающий одновременное достижение током индуктора и дополнительными токами максимальных значений.

1761344 б 7

ФОГ 1

Составитель 3.Камалов

Редактор Н.Сильнягина Техред И.Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 3213 Тираж Подписное

ВНИИПО 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