ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОЛЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК B21D22/10 B21C37/29 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к холодной штамповке с использованием давления эластичной среды, и может быть использовано при получении особотонкостенных элементов трубопроводных систем.

Известно устройство для гидравлической штамповки полых осесимметричных цилиндрических деталей, содержащих матрицу, пуансоны осевого сжатия и подпорный вкладыш из эластичного материала с цилиндрическим осевым отверстием для размещения деформируемой части заготовки (а.с. СССР N 1348025, B 21 C 37/29, 1987).

В известном устройстве благодаря эластичному вкладышу, обеспечивающему подпор наружной поверхности деформируемой части заготовки, в процессе раздачи заготовки создается неодинаковое давление подпора наименьшее в центре вкладыша и наибольшее в месте перехода заготовки в раздаваемую часть. Это позволяет избежать седлообразности в центре раздаваемой части заготовки.

Однако, создание наибольшего давления подпора наружной поверхности заготовки на участках перехода в раздаваемую часть одновременно затрудняет здесь течение материала заготовки в процессе ее осевой осадки и может привести к потере его устойчивости. Это, в частности, не позволяет использовать известное устройство при изготовлении особотонкостенных изделий.

Кроме того, неодинаковое давление подпора и геометрические параметры эластичного подпорного вкладыша приводят к недоштамповке изделия до заданной формы.

Известен инструмент для листовой штамповки, содержащий эластичную цилиндрическую часть и металлические втулки (а.с. 845975, B 21 D 22/10, 1979, прототип), предназначенный для формообразования осесимметричных изделий.

Использование металлических втулок в известном инструменте позволяет ограничить деформирование эластичной цилиндрической части в заданном диапазоне и получить необходимую эпюру перемещений. В результате заготовка принимает нужную форму без использования матрицы.

При этом в процессе деформирования заготовки на участке перехода в раздаваемую часть подпор ее наружной поверхности отсутствует и на внутренней поверхности возникает перепад давления эластичной среды. Это приводит к возникновению дополнительных растягивающих напряжений и, как следствие, к потере устойчивости материала (утонению, разрыву).

Таким образом, известная конструкция инструмента не может быть использована при изготовлении сложных осесимметричных изделий из особотонкостенных заготовок.

Конструкция заявляемого инструмента позволяет снизить перепад внутреннего давления эластичной среды на участках перехода заготовки в раздаваемую часть. Тем самым расширить номенклатуру изготавливаемых изделий, получая особотонкостенные, сложной конфигурации детали с диаметрами раздаваемых частей, соответствующих (1,2-1,5) диаметра заготовки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном инструменте для формообразования полых осесимметричных изделий, содержащем эластичную цилиндрическую часть и металлические втулки, последние выполнены сужающимися, установлены с двух концов эластичной цилиндрической части, охватывая ее своими широкими концами, выполнены с возможностью раздачи при формообразовании со стороны сужающихся частей, охваченных в свою очередь материалом эластичной части.

В заявляемой конструкции инструмента выполнение втулок сужающимися и с возможностью раздачи при сжатии эластичной части позволяет составляющую создаваемого внутреннего давления расходовать на деформирование сужающихся частей втулок. В результате внутреннее давление на противолежащую этим частям поверхность заготовки снижается, а по мере их раздачи оно плавно увеличивается. При этом, поскольку в месте сужения втулки охвачены эластичным материалом цилиндра одновременно осуществляется эффективный внутренний подпор заготовки и процесс деформирования протекает устойчиво.

На чертеже показан инструмент для формирования полых осесимметричных деталей, слева перед началом формообразования, справа в конце.

Формообразование изделий осуществляется в устройстве для штамповки, включающем разъемную матрицу 1 и пуансоны осевого сжатия 2, 3. Инструмент содержит эластичную цилиндрическую часть 4, концевые участки 5 которой охвачены широкими концами металлических втулок 6, выполненных сужающимися к центральному участку 7 эластичной части 4. В местах сужения 8 металлические втулки 6 охвачены материалом центрального участка 7 эластичной цилиндрической части 4.

В процессе формообразования изделий инструмент работает следующим образом.

Инструмент собирают и помещают во внутреннюю полость трубчатой заготовки 9, размещая местами сужения 8 металлических втулок 6 на участках перехода заготовки в раздаваемую часть. Заготовку 9 с инструментом устанавливают в ручье матрицы 1, к торцам заготовки 9 подводят пуансоны 2, 3 и осуществляют осевое сжатие заготовки, создавая внутреннее давление эластичной среды цилиндрической части 4.

На концевых участках 5 эластичной цилиндрической части 4 давление наполнителя передается на внутреннюю поверхность металлических втулок 6, и давление на соответствующие участки трубной заготовки 9 снижается. При этом на участках, не принимающих участие в формообразовании, внутреннее давление снижается до минимума. На участках перехода заготовки в раздаваемую часть внутреннее давление частично расходуется на деформирование сужающихся участков 8 металлических втулок 6 и по мере их раздачи оно возрастает, приближаясь в конце формообразования к внутреннему давлению в центральном участке 7 эластичной цилиндрической части 4, соответствующему давлению в центре раздаваемой заготовки.

Таким образом, в процессе формообразования заготовки по ручью матрицы внутреннее давление в ней по участкам распределяется дифференцированно в зависимости от величины раздачи.

Это позволяет, в частности, снизить перепад внутреннего давления эластичной среды на участках перехода заготовки в раздаваемую часть и избежать потери устойчивости материала (разрыв, утонение).

Геометрические параметры металлических втулок задают в зависимости от геометрических размеров заготовки и формируемого изделия.

Например, при формообразовании изделия типа "крестовина" диаметром 80x80 из трубчатой заготовки из титанового сплава ОТ4-0 длиной 150 мм, диаметром 80 мм и толщиной стенки 0,5 мм, металлические втулки выполняют из сплава АМГ-2М с толщиной стенки 1,0 мм длиной 35 мм с длиной сужающегося участка 12 мм, максимальным диаметром 79 мм и минимальным диаметром 60 мм.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к холодной штамповке с использованием давления эластичной среды, и может быть использовано при получении особотонкостенных элементов трубопроводных систем. Сущность: в трубчатой заготовке 9 устанавливают инструмент, размещая концевые участки 5 местами сужения 8 металлических втулок 6 на участках перехода ее в раздаваемую часть, центральным участком 7 эластичной цилиндрической части 4 на участке максимальной раздачи и помещают заготовку в ручей матрицы 1 устройства для штамповки. В процессе осевой осадки заготовки создают внутреннее давление эластичной среды, которое по внутренней поверхности заготовки распределяется дифференцированно в зависимости от степени раздачи. Это позволяет изготавливать особотонкостенные изделия сложной конструкции при одновременном сокращении брака. 1 ил.

Инструмент для формообразования полых осесимметричных изделий, содержащий эластичную цилиндрическую часть и металлические втулки, отличающийся тем, что металлические втулки выполнены сужающимися, установлены с двух концов эластичной цилиндрической части, охватывая ее своими широкими концами, выполнены с возможностью раздачи при формообразовании со стороны сужающихся частей, охваченных в свою очередь материалом эластичной части.