СПОСОБ Г.А.КУТУШОВА ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ В НЕЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ ЖИДКОСТИ Российский патент 1998 года по МПК B21D26/06 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в обработке металлов давлением при листовой штамповке и волочении.

Известен способ обработки давлением в незамкнутом объеме жидкости, включающий размещение заготовки в жидкости и воздействие на нее ударной волной, возникающей при сближении расположенных в жидкости двух взаимно подвижных элементов.

К недостаткам способа относятся:
необходимость взрыва для получения требуемой высокой скорости подвижного элемента;
трудность автоматизации процесса;
обработка заготовки в зоне пониженного давления, обусловленная необходимостью иметь кроме двух поверхностей в виде оснований цилиндра, ограничивающих рабочую камеру, третью матрицу, расположенную по периферии;
дороговизна процесса, вызываемая относительно высокой стоимостью взрывчатых веществ и повышенными расходами на средство техники безопасности;
повышенная опасность производства.

Задача изобретения состоит в создании способа обработки давлением в незамкнутом объеме жидкости, реализуемого на обычном заводском оборудовании с механическим приводом (молотах, прессах) и обеспечивающего возможность обработки в непрерывном режиме, а также повышение коэффициента полезного действия обработки.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе обработки давлением в незамкнутом объеме жидкости, включающем размещение заготовки в жидкости и воздействие на нее ударной волной, возникающей при сближении расположенных в жидкости взаимно-подвижных элементов, заготовку размещают в зоне наибольшего давления жидкости между взаимно-подвижными элементами, площадь проекции меньшего из которых на плоскость, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, по меньшей мере, в 20 раз превышает площадь зоны обработки заготовки и, по меньшей мере, в 50 раз превышает площадь периферийного зазора между подвижными элементами, сближение которых производят механическим путем.

Кроме того, площадь проекции меньшего из взаимно-подвижных элементов на плоскость, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, выбирают, исходя из обратно пропорциональной зависимости от скорости сближения элементов.

Осуществление обработки в зоне наибольшего давления при указанном отношении площади проекции подвижного элемента к площадям обрабатываемой заготовки и периферийного зазора между подвижными элементами позволяет создать ударную волну с помощью серийного кузнечно-прессового оборудования, широко используемого в промышленности. Обеспечивается возможность:
механизации процесса, как не требующего для его осуществления особых условий;
механизации видов штамповки (например, пробивки отверстий в длинной ленте), для которой известные высокоэнергетические способы штамповки представляют значительную сложность;
штамповки крупно-габаритных деталей на типовом кузнечно-прессовом оборудовании;
волочения без применения волок;
улучшения техники безопасности.

На фиг.1 изображена установка для обработки плоских заготовок; на фиг.2
вид сверху на фиг.1; на фиг.3 установка для обработки удлиненных заготовок; на фиг.4 разрез А-А на фиг.3.

Каждая из установок включает резервуар 1 с жидкостью (водой) 2 и взаимно-подвижные элементы 3 и 4, создающие давление. Верхний элемент 3 связан с ползуном пресса или бабой молота (на чертеже не показаны). Обрабатываемая заготовка 5 помещается на матрицу 6.

Для получения деталей нужной формы из листа (фиг. 1) или для уменьшения поперечного сечения удлиненной заготовки (фиг. 3) элементы 3 и 4 сближают. При этом давление в жидкости повышается, жидкость воздействует на обрабатываемую заготовку, деформируя ее. Элементы 3 и 4 разводят и снова сближают. Повторяя циклы, придают обрабатываемой заготовке необходимые форму и размеры форму матрицы 6 (фиг. 1) или утоняют ее (фиг. 3).

Взаимно подвижные элементы выбирают из условия, что площадь проекции меньшего из них на площадь, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, по меньшей мере, в 20 раз превышает площадь зоны обработки заготовки и, по меньшей мере, в 50 раз превышает площадь периферийного зазора между подвижными элементами.

Периферийный зазор между подвижными элементами представляет собой зазор "З" между боковыми кромками подвижных элементов, в при достаточно больших по ширине габаритах матрицы периферийным зазором является зазор "З¹" (фиг. 1). При уменьшении поперечного сечения заготовок типа прутка или проволоки периферийный зазор представляет собой расстояние в "З²" от обрабатываемой заготовки 5 до подвижных элементов 3 и 4 в сечениях на краях подвижных элементов.

Кроме того, к этой категории относятся зазоры "К3", представляющие собой конструктивные зазоры между подвижными элементами.

Пример осуществления способа.

В случае обработки по схеме фиг. 3 участка медной проволоки ⊘ 5 мм и длиной 100 мм на жидкость по расчету необходимо передать усилие 30 тс, которое можно развить с помощью высокоскоростного молота М 7352Б. Резервуар 1 выполнен при этом в виде бака размерами 1000х300х200 мм. Бак сверху открыт и имеет отверстие для соединения бабы молота с элементами 3. Элементы 3 и 4 представляют собой пуансон (боек) и нижний боек.

В приведенном выше примере заложены следующие данные (при этом конструктивно обжимная камера несколько отличается от изображенной на фиг. 3 и 4): длина пуансона (бойка) 100 мм, ширина 15 мм, зазор между пуансоном (бойком) и направляющими пуансона (бойка) по периметру 0,05 мм, радиальный зазор между заготовкой и отверстием обжимной камеры с двух сторон (при выходе и входе заготовки в камеру) 0,5 мм. Соответственно, общая площадь всех зазоров 29 мм².

Использование: в области обработки металлов давлением при листовой штамповке и волочении. Сущность изобретения: заготовку размещают в жидкости между двумя взаимно подвижными элементами. Последние сближают механическим путем и образующейся при этом ударной волной воздействуют на заготовку, которую располагают в зоне наибольшего давления жидкости. Площадь проекции меньшего из взаимно подвижных элементов на плоскость, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, по меньшей мере, в 20 раз превышает площадь зоны обработки заготовки и, по меньшей мере, в 50 раз превышает площадь периферийного зазора между подвижными элементами. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ обработки давлением в незамкнутом объеме жидкости, включающий размещение заготовки в жидкости и воздействие на нее ударной волной, возникающей при сближении расположенных в жидкости двух взаимно подвижных элементов, отличающийся тем, что заготовку размещают в зоне наибольшего давления жидкости между взаимно подвижными элементами, площадь проекции меньшего из которых на плоскость, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, по меньшей мере в 20 раз превышает площадь зоны обработки заготовки и по меньшей мере в 50 раз превышает площадь периферийного зазора между подвижными элементами, сближение которых производят механическим путем. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь проекции меньшего из взаимно подвижных элементов на плоскость, перпендикулярную направлению перемещения при сближении, выбирают исходя из обратно пропорциоанальной зависимости от скорости сближения элементов.