Способ изготовления полых деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок и устройство для его осуществления

 

Использование: обработка металлов давлением, технология изготовления деталей из трубчатых заготовок. Сущность изобретения: устройство содержит верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную плиты, подвижную в осевом направлении матрицу, связанные с соответствующими плитами верхний и установленный на подкладном кольце нижний кольцевые пуансоны, выталкиватель , основной нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитолроводйм, размещенный на базовой вставке дополнительный нагреватель, установленный в полости кольцевых пуансонов и концентрично основному нагревателю и выполненный в виде цилиндрического индуктрра с магнитопроводом, паз которого обращен навстречу основному нагревателю , а наибольший диаметр не превышает диаметра внутренних поверхностей кольцевых пуансонов, и теплоизолятор, а также связанные соответственно с матрицей и выталкивателем толкатели привода их осевого перемещения. Основной и дополнительный нагреватели установлены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего кольцевого пуансона и соединены параллельно и сонапрайленяо Ширина паза магнитопровода дополнительного нагревателя более чем в 1,25 раз превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими поверхностями пуансонов в зоне их сопряжения. Ширина паза магнитопровода основного нагревателя не меньше величины, равной суммарной ширине паза и высоте фланца магнитопровода дополнительного нагревателя . Число витков дополнительного нагревателя не меньш е числа витков основного нагревателя. 1 ил.& kA -м о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 21 J 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ о, Ql

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887715/27 (22) 05.12.90 (46) 07.10.92 Бюл. N. 37 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И, Н. Сушко, B. А. Штакун, Р, Н. Сушко и Г. Ю. Рудковская (56) Авторское свидетельство СССР

Rh 1632598, кл, В 21 J 1/06, 1988. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМ ФЛАНЦЕМ ИЗ

ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: обработка металлов давлением, технология изготовления деталей из трубчатых заготовок. Сущность изобретения: устройство содержит верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную плиты, подвижную в осевом направлении матрицу, связанные с соответствующими плитами верхний и установленный на подкладном кольце нижний кольцевые пуансоны, выталкиватель, основной нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, размещенный на базовой вставке

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к технологии штамповки из трубчатых заготовок и может быть использовано в машино-, приборо-, и авиастроении для изготовления кольцевых тонкостенных соединительных или корпусных деталей. дополнительный нагреватель; установленный в полости кольцевых пуансонов и концентрично основному нагревателю и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, паз которого обращен навстречу основному нагревателю, а наибольший диаметр не превышает диаметра внутренних поверхностей кольцевых пуансонов, и теплоизолятор, а также связанные соответственно с матрицей и выталкивателем толкатели привода их осевого перемещеййя. Основной и дополнительный нагреватели установлены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего кольцевого пуансона и соединены параллельно и сойаправленйо.

Ширина паза магнитопровода дополнительного нагревателя более чем в 1,25 раз превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочйми йоверхйостями пуансонов в зоне их сопряжения. Ширина паза магнитопровода основного нагревателя не меньше величины, равной суммарной ширине паза и высоте фланца магнитопровода дополнительного нагревателя, Число витков дополнительного нагревателя не меньше числа витков осйовного нагревателя. 1 ил.

Цель изобретения — улучшение условий эксплуатацйи штампа, расширение технологических возможностей, снижение затрат электроэнергии, повышение стойкости матрицы; производительности труда и качества изделий, 1766565

На чертеже показано устройство, реализующее способ: слева от оси — в момент нагрева заготовки вне матрицы; справа от оси — в момент установки матрицы в положении, соответствующем началу деформирования (штриховой линией обозначено нижнее положение матрицы, занимаемое последней при-ee"осевом возвратно-поступательйом перемещенйи в процессе совместного нагрева матрицы и заготовки, штрихпунктирной — ее верхнее положение).

Устройство содержит верхнюю подвижную 1 и нижнюю неподвижную 2 плиты, матрицу 3, закрепленные на соответствующих плитах верхний 4 и нижний 5 кольцевые пуансоны, теплоизолятор 6, наружный (основной) 7 нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы 3 и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, внутренний (дополнительный) нагреватель 8, установленный в полости кольцевых пуансонов 4, 5 и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, наибольший диаметр которого не превышает диаметра внутренних поверхностей пуансонов 4, 5, а также выталкиватель 9. Матрица 3 установлена подвижно в осевом направлении и соединена с толкателями 10 силового привода. Выталкиватель 9 связан с толкателями пресса 11. Нагреватели 7 и 8 размещены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего пуансона 5 и соединены параллельно и сонаправленно. LUирина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя 8 более, чем в 1,25 раэ превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы 3 и рабочими поверхностями пуансонов 4, 5 в зоне их сопряжения

Пд> 1,25 (Нв+ Нн), где Пд — ширина паза магнитопровода внутреннего (дополнительного) индукционного нагревателя 8, Н, Н вЂ” высоты верхней и нижней кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими поверхностями, соответственно, верхнего и нижнего кольцевых пуансонов;

Ширина паза магнитопровода наружного индукционного нагревателя 7 не меньше величины, равной суммарной ширине паза и башмака магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя 8:

По Пд+ Бд, где По — ширина паза магнитопровода наружного (основного) индукционного нагревателя 7;

Пд, Бд — соответственно ширина паза и башмака магнитопровода внутреннего (дополнительногого) индукционного нагревателя

Способ осуществляют следующим образом.

Матрицу 3 нагревают до температуры деформации с двух сторон индукционным способом нагревателями 7 и 8. Трубчатую заготовку устанавливают в штамп на выталкиватель 9. Затем до установки заготовки в матрице 3, одновременно опуская матрицу

3 и выталкиватель 9, выводят матрицу из зоны нагрева штампа и вводят заготовку в указанную зону. При этом заготовку вводят в полость наружного нагревателя 7, а внутрь заготовки вводят внутренний нагреватель 8.

По окончании вывода матрицы 3 иэ зоны нагрева штампа осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы 3 и двухсторонний индукционный нагрев заготовки нагревателями 7 и 8 в течение времени выравнивания температур между заготовкой и матрицей 3, после чего заготовку устанавливают в матрице путем подъема последней обратно в зону нагрева штампа, и нагрев заготовки продолжают совместно с двухсторонним индукционным нагревом матрицы.

При обработке неферромагнитных материаnos с температурой деформирования, превышающей температуру начала магнитных превращений материала матрицы (точка

Кюри), например, титановых сплавов, нагрев заготовки вне матрицы осуществляют до температуры, не меньше температуры, соответствующей началу магнитных превращений материала матрицы. В процессе совместного нагрева матрицы и заготовки осуществляют возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно ее положения, соответствующего началу деформирования. с амплитудой, превышающей величину, равную разности между высотой матрицы и шириной активной зоны внутреннего индукционного нагревателя 8:

Ам> Нм-0,8 Пд, где AM — амплитуда осевого перемещения матрицы:

HM — высота матрицы;

0,8 Пд- ширина активной зоны внутреннего индукционного нагревателя;

Пд — ширина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;

При этом величины одностороннего смещения матрицы относительно упомянутого положения определяют из выражения ос> С+ Бд+ 0,1 Пд, где А — одностороннее смещение матрицы относительйо своего положения, соответст1766565 6 вующего началу деформирования (Аосв, Аосн — односторонние смещения матрицы, соответственно; вверх и вниз от упомянутого положения);

С вЂ” расстояние от торцевой поверхности матрицы, установленной в положении, соответствующем началу деформирования, до магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя. (Св, Сн — расстояния соответственно от верхней и нижней торцевых поверхностей матрицы до упомянутого магнитопровода);

Пд, Бд — ширина паза и башмака магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;

Таким образом:

A =A«,+ А

Аосв> Сн+ Бд+ 0,1Пд;

Аосн>Св+ Бд+ 0,1Пд;

По окончании нагрева заготовки дотем-пературы деформации осуществляют ее деформирование с одновременным подогревом изнутри нагревателем 8, Готовое изделие удаляют из штампа выталкивателем 9.

Пример. Производят штамповку кольцевой детали с внутренним фланцем из трубчатой заготовки высотой Н=34 мм с наружным и внутренним диаметрами, соответственно 179 мм и 203 мм из сплава ВТ-14.

Устройство содержит подвижную в осевом направлении матрицу высотой HM=92 мм, соединенную с толкателями гидропривода, два кольцевых пуансона, основной нагреватель, выполненный в виде четырехвиткового цилиндрического индуктора с

С-образным магнитопроводом, ширина паза которого составляет По=65 мм, дополнительный нагреватель, выполненный также в виде четырехвиткового индуктора с С-образным магнитопроводом, ширина паза и башмака которого составляет соответственно Пд=45 мм и Бд=14 мм. Нагреватели установлены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего кольцевого пуансона и соединены параллельно и сонаправленно. Высоты формообразующих полостей, образованных матрицей и рабочими поверхностями пуансонов, составляют Нв-Нн=17 мм. До установки заготовки в штамп матрицу нагревают с двух сторон до температуры деформации, составляющей т=1000 С. Заготовку устанавливают в штамп на выталкиватель, после чего, не вводя ее в матрицу, одновременно выводят последнюю из зоны нагрева штампа и вводят заготовку в упомянутую зону. После этого осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы и двухсторонний индукционный нагрев заго4,5= 20,5 (MM) и Аонс> Св+ Бд+ 0,1

20 Пд=17+14+4,5=35,5 (мм)).

По окончании нагрева заготовки до за25

35

40 ным диаметром, меньше наружного диамет45 ра поковки, а также улучшить условия

55

10 товки в течение 13 с до температуры т810 С, соответствующей. температуре начала магнитных превращений матрицы, выполненной из сплава ЖС6-К, Затем заготовку устанавливают в полости матрицы и продолжают ее нагрев до температуры

100 С совместно с двухсторонним индукционным нагревом матрицы. При этом осуществляют осевое возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно своего положения, соответствующего началу деформирования, с амплитудой А"= 58 мм (А > HM-0,8. Пд= 92 — 0,8 - 45=56 (мм)), причем величины одностороннего смещения матрицы вверх и вниз относительно упомянутого положения составляют соответственно Аосв 21,5 мм и

Аосн-36,5 мм (Аосв> Сн+ Бд+ 0,1 ° Пд= 2+14+ данной температуры осуществляют ее деформирование с одновременным подогревом изнутри внутренним индукционным нагревателем. Отштампованноеизделие удаляют из штампа выталкивателем.

Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет снизить затраты электроэнергии за счет исключения необходимости в процессе нагрева заготовки выдерживать матрицу в зоне высоких температур, равных температуре деформации, повысить производительность труда за счет осуществления двухстороннего индукционного нагрева заготовки как вне матрицы, так и в полости последней, повысить стойкость матрицы и качество изделий за счет исключения перегрева матрицы и заготовки, в зоне сопряжения с матрицей, в процессе нагрева заготовки до температуры деформации, расширить технологические возможности процесса за счет обеспечения возможности обработки заготовок с наружэксплуатации штампа за счет возможности применения не более двух индукционных нагревателей.

Формула изобретения

1. Способ изготовления полых деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок, включающий индукционный нагрев матрицы до температуры деформации, установку заготовки в зоне перегрева штампа, установку заготовки в матрице, ввод внутрь заготовки индукционного нагревателя, нагрев заготовки до температуры деформации и последующее ее деформирование с одновременным воздействием на заготовку изнутри индукционными токами высокой

1766565

50

55 частоты, о т. л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации штампа, расширения технологических возможностей, снижения затрат электроэнергии, повышения стойкости матрицы, производительности труда и качества изделий, до установки заготовки в матрице осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы и двусторонний индукционный нагрев заготовки в течение времени выравнивания температур между - заготовкой и матрицей, а затем нагрев заготовки продолжают совместно с двусторонним индукционным нагревом матрицы, причем в процессе совместного нагрева матрицы и за готовки осу ществля ют возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно ее положения, соответствующего началу деформирования, с амплитудой, превышающей величину, равную разности между высотой матрицы и шириной, активной зоны внутреннего индукционного нагревателя, и при этом величины одностороннего смещения матрицы относительно упомянутого положения onpepeaierca из выражения

Аос> С+ Бд+ 0,1 - Пд,. где Ао — одностороннее смещение матрицы относительно своего положения, соответствующего началу деформирования;

С вЂ” расстояние от торцевой поверхности матрицы, установленной в положении, соответствующем началу деформирования, до магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;

Бд — ширина башмака магнитопровода внутреннего индукционого нагревателя;

Пд — ширина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обработке неферромагнитных материалов с температурой деформирования, превышающей температуру началз магнитных превращений материала матрицы (точка КЮри), например, титановых сплавов, нагрев заготовки вне матрицы

5 осуществляют до температуры, не меньше температуры, соответствующей началу магнитных превращений материала матрицы.

3. Устройство для изготовления полых

10 деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок, содержащее верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную плиты, матрицу, закрепленные на соответствующих плитах верхний и нижний кольцевые

15 пуансоны, теплоизолятор, наружный нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы и выполненный в виде цилиндрического индуктора, а также внутренний нагреватель, установленный в

20 полости кольцевых пуансонов концентрично наружному нагревателю и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, наибольший диаметр которого не превышает диаметра внутренних повер25 хностей пуансонов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что матрица установлена подвижно в осевом направлении, а нагреватели размещены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего пу30 ансона и соединены параллельно и сонаправленно, при этом ширина паза магнитопровода внутреннего нагревателя более чем в 1,25 раз превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих поло35 стей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими поверхностями пуансонов в зоне их сопряжения, а наружный нагреватель снабжен магнитопроводом, ширина паза которого не меньше

40 величины, равной суммарной ширине паза и башмака магнитопровода внутреннего нагревателя, 1766565

Составитель И.Сушко

Техред М.Моргентал Корректор А,Козориз

Редактор

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

Заказ 3502 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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