СБОРНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК B21C25/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкции прессового инструмента для прессования труб и прутков.

Известна матрица, у которой рабочая поверхность изготавливается и реставрируется путем наплавки твердого сплава с последующей механической обработкой в заданные размеры (Технология прессования металлов, Щерба В.Н., Райтбарг Л.X., М.: Металлургия, 1995 г., стр. 121-122).

Недостатком известной матрицы является высокая трудоемкость и сложность наплавки. Кроме того, в процессе наплавки в матрице возникают большие остаточные напряжения, вызывающие при изготовлении и эксплуатации появление трещин как в наплавленном материале, так и в материале матрицы.

Известна сборная матрица, содержащая корпус и матричную вставку, которая запрессовывается в корпус через бандажирующее кольцо (Горячее прессование труб и профилей, Манегин Ю.В., Притолянов А.Е., Шпиттель и др., М.: Металлургия, 1980 г., стр. 90-92, рис.25д).

Недостатком известной матрицы является низкая стойкость рабочей поверхности матрицы при высокой стойкости калибрующей матричной вставки. Кроме того затруднена замена самой матричной вставки, что исключает возможность быстрого ремонта и использования деталей одной матрицы для сборки другой матрицы и сужает технологические возможности.

Заявленная сборная матрица совпадает с данной матрицей по следующим существенным признакам:

- матрица составная;

- содержит матричную вставку с повышенной прочностью;

- материал рабочей части матрицы выполнен из высокопрочного материала, а основная часть матрицы из инструментальной стали.

Известна сборная матрица, включающая корпус, съемное матричное кольцо с переходными и калибрующими участками и фиксатор (там же, стр. 89-92, рис.25г) - прототип.

Конструкция заявленной матрицы совпадает с конструкцией данной матрицей по следующим существенным признакам: матрица сборная содержит корпус, съемное матричное кольцо и фиксатор.

В данной матрице обеспечивается быстрая смена матричной вставки.

Однако рабочая поверхность корпуса имеет низкую стойкость, кроме того, исключается возможность использования корпуса для прессования прутков и труб различного диаметра, что требует большого количества матриц, под каждый размер необходима своя матрица.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является:

- снижение стоимости прессового инструмента;

- уменьшение эксплуатационных затрат;

- расширение технологических возможностей при прессовании труб и прутков в мелкосерийном производстве.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в унификации корпуса матричного узла для нескольких типоразмеров прессуемых изделий, в простоте разборки матрицы и замене изношенных деталей на кондиционные, в удобстве восстановления рабочих поверхностей изношенных деталей и возможности использования различных способов применения смазочных материалов при прессовании.

Указанный технический результат достигается тем, что в сборной матрице для прессования, содержащей корпус, съемную матричную вставку и фиксатор, на корпусе выполнены концентричные ступенчато-расположенные проточки, с установленными в них съемными кольцами, контактирующими между собой, на которых выполнена рабочая поверхность матрицы, торцевая поверхность наружного кольца опирается на корпус, а внутреннее съемное кольцо торцевой поверхностью контактирует со съемной матричной вставкой, съемная матричная вставка опирается на упорную втулку.

Выполнение в корпусе концентричных ступенчато-расположенных проточек, на которые устанавливаются съемные кольца, формирующие рабочую поверхность матрицы, позволяет иметь по одному корпусу под каждый контейнер при прессовании. При смене типоразмера прессуемого изделия необходимые размеры матрицы обеспечиваются путем подбора и замены съемной матричной вставки. Кроме того, выполнение съемных матричных колец, съемных матричных вставок и корпусов, унифицированных по посадочным поверхностям, позволяет использовать те же съемные матричные кольца для сборки матриц под разные контейнеры, что снижает их номенклатуру. При ремонте конструкция разбирается, а вышедшие из строя детали заменяются или реставрируются методом наплавки.

В сборной матрице для прессования матричная вставка, съемные кольца и корпус выполняются из различных материалов.

Исходя из условий работ, требования к материалам корпуса, съемных матричных колец и матричной вставки различаются. Как правило, корпус матричной вставки изготовляется из конструкционных сталей, а матричная вставка и кольца - из высоколегированных сталей, жаропрочных сплавов или металлокерамических материалов. Причем стойкость вставки из-за более тяжелых условий работы значительно ниже стойкости сменных колец. Путем рационального подбора материалов достигается снижение затрат при изготовлении прессового инструмента.

В сборной матрице для прессования геометрическая форма рабочей поверхности матрицы выбирается из оптимизации условий смазки при прессовании и осуществляется путем подбора сменных колец.

Выполнение рабочей поверхности матрицы гладкой позволяет прессовать с применением твердых смазок изделия с низкой склонностью к налипанию. Прессование изделий на матрице с прерывистой рабочей поверхностью позволяет прессовать изделия с повышенной склонностью к налипанию с применением твердых смазок. Выполнение рабочей поверхности матрицы ступенчатой позволяет прессовать изделия при высоких температурах с применением стеклосмазок.

В сборной матрице для прессования съемные кольца по боковой поверхности контактируют с корпусом съемной матричной вставки и между собой по коническим поверхностям, имеющим угол конуса меньше, чем угол трения, а со съемной матричной вставкой больше, чем угол трения.

Углы конусов, сопрягаемых поверхностей, выбираются из условий надежной фиксации съемных колец при прессовании и удобства снятия матричной вставки в процессе разборки.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показано сечение сборной матрицы с гладкой рабочей поверхностью; на фиг.2 - с прерывистой рабочей поверхностью; на фиг. 3 - то же, со ступенчатой поверхностью.

Матрица содержит корпус 1, съемные матричные кольца 2, съемную матричную вставку 3 и упорное кольцо 4. На корпусе выполнены концентричные ступенчато расположенные проточки 5. Съемные матричные кольца 2 сопрягаются с корпусом 1 и между собой по коническим поверхностям 6, имеющими угол конуса γ1 меньше, чем угол трения. Съемная матричная вставка сопрягается с внутренним съемным матричным кольцом по конической поверхности 7, имеющей угол конуса γ2 больше, чем угол трения, и удерживается в матрице с помощью упругого элемента 8. Съемная матричная вставка опирается на упорное кольцо 4. Рабочая поверхность матрицы в зависимости от условий смазки выполняется гладкой, прерывистой 9 или со ступенчатой поверхностью 10.

Съемная матричная втулка может быть выполнена за одно целое с упорным кольцом.

Матрица работает следующим образом. В корпус матрицы 1 запрессовывается по конической поверхности наружное съемное матричное кольцо, затем последующие, расположенные ближе к оси матрицы, устанавливается упорное кольцо 4 и съемная матричная вставка 3. При переходе на прессование другого размера в матрице заменяется упорное кольцо и съемная матричная вставка.

Прессование изделий производится обычным образом.

Примеры конкретного выполнения.

На прессе 3150тс имеется ряд контейнеров ⊘170, ⊘200, ⊘230, ⊘280 мм, под каждый из которых изготовлен соответствующий корпус и унифицированный ряд съемных матричных колец с наружным диаметром 130, 160, 190, 220, 250 мм.

Материал съемных матричных колец и съемных матричных вставок ХН62, упорного кольца 3х2В8, материал корпуса 5ХНМ.

Пример 1. Для прессования прутков ⊘128 мм из сплава ВТ1-0 используется сборная матрица под контейнер ⊘280 мм, имеющая съемные матричные кольца ⊘160, ⊘190, ⊘220, ⊘250, съемная матричная вставка ⊘129 мм и упорное кольцо с внутренним диаметром ⊘130 мм.

Пример 2. Для прессования прутков ⊘128 из сплава ВТ20 используется сборная матрица под контейнер ⊘230 с теми же съемными кольцами ⊘160 и ⊘190 мм, съемной матричной вставкой ⊘129 мм и упорным кольцом ⊘130 мм.

Таким образом, предлагаемая сборная матрица позволяет снизить затраты при ее изготовлении за счет унификации и взаимозаменяемости корпуса матричного узла для нескольких типоразмеров изготовляемых изделий, упрощения механической обработки, операций наплавки и оптимального подбора материала. Снижение эксплуатационных затрат достигается за счет расширения технологические возможности при прессовании прутков и труб, а также высокой ремонтопригодности и приведение типоразмеров используемых корпусов матриц к рациональному минимуму.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкции прессового инструмента для прессования труб и прутков. Сущность: сборная матрица для прессования содержит корпус, съемную матричную вставку и фиксатор, на корпусе выполнены концентричные ступенчато расположенные проточки с установленными в них съемными кольцами, контактирующими между собой, на которых выполнена рабочая поверхность матрицы, торцевая поверхность наружного кольца опирается на корпус, а внутреннее съемное кольцо торцевой поверхностью контактирует со съемной матричной вставкой, съемная матричная вставка опирается на упорную втулку. Изобретение обеспечивает возможность унификации корпуса матричного узла для нескольких типоразмеров прессуемых изделий, упрощение эксплуатации и возможности использования различных способов применения смазочных материалов при прессовании. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сборная матрица для прессования, содержащая корпус, съемную матричную вставку и фиксатор, отличающаяся тем, что на корпусе выполнены концентричные ступенчато расположенные проточки с установленными в них съемными кольцами, контактирующими между собой, на которых выполнена рабочая поверхность матрицы, торцевая поверхность наружного кольца опирается на корпус, а внутреннее съемное кольцо торцевой поверхностью контактирует со съемной матричной вставкой, съемная матричная вставка опирается на упорную втулку.2. Сборная матрица для прессования по п.1, отличающаяся тем, что матричная вставка, съемные кольца и корпус выполняются из различных материалов.3. Сборная матрица для прессования по п.1, отличающаяся тем, что геометрическая форма рабочей поверхности матрицы выбирается из оптимизации условий смазки и осуществляется путем подбора сменных колец.4. Сборная матрица для прессования по п.1, отличающаяся тем, что съемные кольца по боковой поверхности контактируют с корпусом съемной матричной вставки и между собой по коническим поверхностям, имеющим угол конуса меньше чем угол трения, а со съемной матричной вставкой больше чем угол трения.