Способ радиальной экструзии, сочетаемой с внутренней вытяжкой с утонением трубы

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения в случае формования из полуфабрикатов, имеющих форму трубы, деталей различной конечной формы или деталей, предназначенных для дополнительной обработки, например обработки резанием. Способ основан на установке трубы, которая может быть предварительно развальцована на одном конце, в соответствующей формы матрицу, где на одной стороне находится пуансон, который удерживается с определенным усилием и внутри которого расположена свободно перемещаемая оправка, в то время как с другой стороны в течение рабочего хода контрпуансон вытягивает разность объемов трубы, которую получают при вытяжке трубы с утонением в направлении перемещения контрпуансона. Материал заполняет исходный зазор между оправкой и трубой, промежуток между трубой и пуансоном и промежуток произвольной формы в пуансоне или в матрице. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов, а именно к области обработки металлов давлением, и может быть использовано при обработке металлических полуфабрикатов, имеющих форму трубы, при получении различных изделий, предназначенных для дополнительной обработки резанием.

Известен способ радиальной экструзии, сочетаемый с внутренней вытяжкой с утонением трубы (DE, патент 959876 B 21 K 21/08, 1956), включающий вытяжку с утонением с внутренней стороны цилиндрической хвостовой части меньшего диаметра и радиальную экструзию на участке трубы между меньшим и большим диаметрами. Недостатком известного способа следует признать ограниченную область его применения.

Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в расширении области применения способа.

Технический результат, получаемый в результате реализации способа, состоит в обеспечении возможности получения деталей с удлиненной цилиндрической хвостовой частью и неоднородным диаметром с сильным утолщением стенки при одновременной сложной форме сечения при использовании стандартной трубной заготовки.

Для обеспечения вышеуказанного технического результата трубу, имеющую предварительно развальцованную верхнюю часть, подвергают вытяжке с утонением с внутренней стороны цилиндрической хвостовой части меньшего диаметра с последующей радиальной экструзией на участке трубы между ее меньшим и большим диаметрами, причем трубу размещают в матрице соответствующей формы, со стороны развальцованной части воздействуют пуансоном и удерживают его с усилием, достаточным для создания гидростатического давления при радиальной экструзии, внутрь трубы вводят оправку, свободно перемещаемую в пуансоне, а с противоположной стороны в трубу вводят контрпуансон, диаметр верхнего торца которого равен диаметру оправки, а на заданной длине от верхнего торца, конически расширяющийся таким образом, что его диаметр больше исходного внутреннего диаметра трубы, при этом вытяжку проводят с утонением и выдавливают излишек материала трубы в направлении перемещения контрпуансона, заполняя этим материалом исходный зазор между оправкой и трубой, между трубой и пуансоном и промежуток произвольной формы. Оправка может быть выполнена в виде удлинения на верхней части контрпуансона, причем удлинение имеет диаметр, соответствующий диаметру оправки.

В дальнейшем реализация способа будет проиллюстрирована с использованием графического материала, где на фиг. 1 схематично изображены начальная и конечная стадии процесса радиальной экструзии, сочетаемого с внутренней вытяжкой трубы с утонением, осуществляемого с целью получения обработкой давлением полой осесимметричной тонкостенной детали неоднородного диаметра, имеющей сложную форму поперечного сечения, а на фиг. 2 приведены характерные формы деталей, которые могут быть получены настоящим способом.

Способ может быть реализован на вертикальном или горизонтальном, гидравлическом или механическом прессе, имеющем по меньшей мере два, или, предпочтительно, три независимых хода.

Трубу 1, верхний конец которой был предварительно развальцован, вставляют в матрицу 3, которая закреплена на столе пресса. Пуансон 4 опускают таким образом, чтобы он контактировал с поверхностью матрицы 3 и оставался удерживаемым определенным усилием F1, обеспечивающим сохранение гидростатического давления, необходимого в зоне A деформации, в которой и происходит радиальная экструзия. Внутри пуансона 4 расположена свободно перемещаемая оправка 5, диаметр которой меньше внутреннего диаметра трубы 1. Вместо свободно перемещаемой оправки может быть использован контрпуансон с соответствующим удлинением на верхней стороне, диаметр которого соответствует диаметру оправки 5. Рабочий ход выполняют контрпуансоном 5, который расширен вдоль участка Lp так, чтобы его диаметр был больше, чем исходный внутренний диаметр трубы. В течение рабочего хода разность объемов, получаемая от утонения стенок трубы, проталкивается вперед к пуансону 4, заполняя сначала исходный зазор между трубой 1 и оправкой 5, а затем под действием гидростатического давления заполняется промежуток B между пуансоном 4 и оправкой 5. Дополнительная экструзия материала в направлении к зоне A, обусловленная дополнительным перемещением вверх контрпуансона 2, вызывает дополнительное увеличение гидростатического давления в зоне A до величины, зависящей от усилия F1, которым удерживается пуансон 4. В этом случае пуансон 4 проталкивают на расстояние, величина которого зависит от дополнительного объема материала, выдавленного пуансоном 2. В зависимости от требуемой формы детали незаполненный промежуток B может быть также образован в матрице 3. Соблюдение точной формы конечной детали, определяемой формой матрицы 3, пуансона 4, контрпуансона 2, оправки 5 и перемещением контрпуансона 2, может быть достигнуто только в том случае, если гидростатическое давление в зоне деформации A, которое ограничено удерживающим усилием F1, достаточно велико. Вследствие высокого гидростатического давления в зоне A может иметь место обратное (относительно направления движения контрпуансона 2) течение материала трубы. Оно может быть предотвращено посредством придания расширенной части контрпуансона 2 соответствующих размеров, в которой участок Lp является существенным для действия силы трения, действующей в направлении движения контрпуансона 2. Кроме того, обратное движение материала может быть предотвращено с использованием неподвижного люнета 6, к которому может быть приложена только сила, не вызывающая аксиальной высадки трубы 1 ниже расширенной части контрпуансона 2.

На фиг. 2 показаны три характерные формы деталей, которые могут быть получены настоящим способом. Поперечные сечения слева от осей симметрии характеризуют заготовки перед обработкой, а справа - после обработки.

Для настоящего способа характерно то, что в процессе обработки длина заготовки практически не изменяется, в то время, когда ее диаметр в отдельных местах увеличивается, а в других уменьшается.

Формула изобретения

1. Способ радиальной экструзии, сочетаемой с внутренней вытяжкой с утонением трубы, имеющей предварительно развальцованную верхнюю часть, включающий вытяжку с утонением с внутренней стороны цилиндрической хвостовой части меньшего диаметра и радиальную экструзию на участке трубы между ее меньшим и большим диаметрами, отличающийся тем, что трубу размещают в матрице соответствующей формы, со стороне развальцованной части воздействуют пуансоном и удерживают его с усилием, достаточным для создания гидростатического давления при радиальной экструзии, внутрь трубы заводят оправку, свободно перемещаемую в пуансоне, а с противоположной стороны в трубу вводят контрпуансон, диаметр верхнего торца которого равен диаметру оправки, а на заданной длине от верхнего торца - конически расширяющийся так, что его диаметр больше исходного внутреннего диаметра трубы, производят вытяжку с утонением и выдавливают излишек материала трубы в направлении перемещения контрпуансона, заполняя этим материалом исходный зазор между оправкой и трубой, между трубой и пуансоном и промежуток произвольной формы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют оправку, выполненную в виде удлинения в верхней части контрпуансона, причем удлинение имеет диаметр, соответствующий диаметру оправки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2