УСТАНОВКА ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СБОРНЫХ ЗАГОТОВОК БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2008 года по МПК B23K20/02 B21C23/22 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

Известен гидравлический пресс с системой управления, включающей управляющую планку с двумя конечными выключателями (см. например паспорт на пресс РУЕ-1081).

Известна установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки, имеющей донную часть, и заготовки сердечника, содержащая гидравлический пресс и устройство для калибровки сборных заготовок (см. a.c. SU 1258657 от 23.09.1986, В23К 20/00, 4с.) - прототип.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной установки для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, является получение в ряде случаев изделий невысокого качества. Это обусловлено тем, что на начальном этапе калибровки сборных заготовок, состоящих из заготовки оболочки и заготовки сердечника, при обжатии донной части оболочки происходит ее деформирование вследствие действия изгибающих моментов, При этом донная часть оболочки выпучивается, принимая форму сферы, с образованием между торцом заготовки сердечника и внутренней поверхностью заготовки оболочки полости, заполненной воздухом. Использование сборных заготовок, имеющих после сборки некачественное сопряжение внутренней поверхности донной части заготовки оболочки и торцовой поверхности заготовки сердечника, приводит к увеличению указанной полости с воздухом. Некачественное сопряжение может быть обусловлено действием таких факторов как неплоскостность внутренней поверхности донной части заготовки оболочки, выполнение тороидальных участков заготовки сердечника с неполным радиусом, перекос последней при сборке с заготовкой оболочки и др. При последующей термодиффузионной обработке находящийся в сборной заготовке воздух проявляется на глухом торце и/или образующей либо в виде вздутий, либо в виде неприлегания оболочки к сердечнику, фиксируемого при проведении приборного контроля. Данный вид несоответствия для биметаллических изделий является недопустимым.

Основной задачей, на решение которой направлена заявленная установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, является повышение качества биметаллических изделий.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной установки, является снижение газонасыщенности сборных заготовок и уменьшение количества биметаллических изделий, имеющих несоответствия по неприлеганию оболочки к сердечнику, за счет обеспечения качественного сопряжения торцовой поверхности заготовки сердечника и внутренней поверхности донной части заготовки оболочки при их сборке и предотвращения деформации донной части оболочки на начальном этапе калибровки сборных заготовок.

Указанный технический результат достигается тем, что известная установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком, содержащая гидравлический пресс и устройство для калибровки сборных заготовок, согласно изобретению, снабжена системой управления гидравлическим прессом, имеющей управляющую планку и конечные выключатели, пневмоцилиндром, съемным наконечником и системой управления пневмоцилиндром, включающей распределитель сжатого воздуха, два пневмодросселя и дополнительный выключатель, электрически связанный с распределителем сжатого воздуха и установленный между конечными выключателями системы управления гидравлическим прессом, устройство для калибровки сборных заготовок выполнено в виде установленных на рабочем столе гидравлического пресса корпуса, матрицы, съемника и направляющей втулки, а также пуансона, закрепленного в подвижной плите пресса, пневмоцилиндр смонтирован в нижней части проема станины гидравлического пресса соосно его ползуну с возможностью перемещения штока через рабочий стол пресса, съемник и матрицу устройства для калибровки сборных заготовок, съемный наконечник размещен на торце штока пневмоцилиндра и выполнен с плоским торцем, имеющим площадку диаметром, не менее диаметра цилиндрического участка донной части сборной заготовки, а упомянутые пневмоцилиндр и шток с наконечником выполнены длиной, обеспечивающей при полном выводе штока из пневмоцилиндра установку сборной заготовки на площадку торца наконечника.

Оснащение установки пневмоцилиндром с заявленными признаками позволяет осуществить как осевую поддавку сборных заготовок после их сборки, обеспечивая качественное сопряжение контактируемых поверхностей заготовки оболочки и заготовки сердечника, так и проведение с противодавлением начального этапа калибровки сборных заготовок, обеспечивая получение последних без деформации донной части оболочки.

Наличие системы управления пневмоцилиндром с дополнительным выключателем, электрически связанным с распределителем сжатого воздуха и установленным между конечными выключателями, позволяет управлять работой пневмоцилиндра, осуществляя реализацию противодавления на требуемом этапе деформирования сборных заготовок.

Использование наконечника с заявленными признаками обеспечивает действие усилия противодавления на всей площади цилиндрического участка донной части оболочки, способствуя предотвращению ее деформации при калибровке.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной установки для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Изучение известных технических решений в данной и смежных областях техники не позволило выявить признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен внешний вид установки (пунктирными линиями показано положение штока пневмоцилиндра при его полном выводе).

На фиг.2 изображено положение штока пневмоцилиндра при загрузке сборных заготовок в направляющую втулку устройства для калибровки.

На фиг.3 изображено положение штока пневмоцилиндра на конечном этапе обжима донной части оболочки сборной заготовки.

Установка для калибровки сборных заготовок содержит гидравлический пресс 1 с системой управления, включающей электрический шкаф 2, управляющую планку 3, конечные выключатели 4 и 5 и дополнительный выключатель 6, а также устройство для калибровки сборных заготовок 7 и пневмоцилиндр 8 с системой управления его работой. Устройство для калибровки сборных заготовок состоит из корпуса 9, матрицы 10, съемника 11, направляющей втулки 12 и пуансона 13. Корпус, матрица, съемник и направляющая втулка установлены на рабочем столе 14 пресса, а пуансон закреплен в подвижной плите 15 пресса. Система управления пневмоцилиндром включает дополнительный выключатель 6, установленный на управляющей планке 3 между конечными выключателями 4 и 5, распределитель сжатого воздуха 16, соединенный с магистралью сжатого воздуха, и два пневмодросселя 17. Пневмоцилиндр, распределитель сжатого воздуха и пневмодроссели соединены между собой гибкими шлангами 18. На торце штока 19 пневмоцилиндра размещен съемный наконечник 20 грибовидной формы, торец которого выполнен плоским. Площадка на торце наконечника выполнена диаметром, не менее диаметра цилиндрического участка донной части сборной заготовки.

Установка работает следующим образом.

После включения системы управления пневмоцилиндром распределитель сжатого воздуха 16 подает сжатый воздух в донную часть пневмоцилиндра 8, при этом шток 19 пневмоцилиндра поднимается вверх, проходит через отверстие в рабочем столе пресса, а также через корпус 9, съемник 11 и очко матрицы 10 и занимает относительно матрицы такое положение, при котором торец наконечника располагается примерно в средней части рабочего участка матрицы. В направляющую втулку 12 загружают сборную заготовку, состоящую из заготовки сердечника 21 и заготовки оболочки 22. Сборная заготовка устанавливается на торцовую площадку наконечника 20 штока 19, не касаясь поверхности рабочего участка матрицы 10. К открытому торцу заготовки сердечника 21 прикладывают усилие деформирования посредством пуансона 13. Вследствие приложения противодавления к глухому торцу сборной заготовки сначала происходит увеличение усилия пресса до величины усилия противодавления. При этом в случае некачественного сопряжения внутренней поверхности донной части заготовки оболочки и торцовой поверхности заготовки сердечника осуществляется осевая поддавка сборной заготовки, в процессе которой донная часть заготовки оболочки 22 плотно прилегает к торцу заготовки сердечника 21. После того как усилие пресса превысит усилие противодавления, начинается перемещение сборной заготовки в зону деформирования, где производится ее калибровка посредством проталкивания через матрицу 10. По окончании обжатия донной части оболочки сборной заготовки дополнительный выключатель 6 замыкает свои контакты, распределитель 16 переключается и подает сжатый воздух под крышку пневмоцилиндра 8, при этом противодавление снимается, и шток 19 пневмоцилиндра отводится в исходное положение. Дальнейшую калибровку сборной заготовки производят посредством вытяжки с утонением стенки оболочки без противодавления. По окончании процесса калибровки конечный выключатель 5 замыкает свои контакты, ограничивая перемещение плунжера пресса вниз. Сборная заготовка отделяется от пуансона либо с помощью съемника, либо под собственным весом, поступает на транспортирующее устройство, расположенное под рабочим столом 14 (условно не показано), и удаляется из рабочей зоны установки. При подъеме плунжера пресса в исходное положение конечный выключатель 4 замыкает свои контакты, ограничивая перемещение плунжера пресса вверх, и вновь переключает распределитель 16, который подает сжатый воздух в донную часть пневмоцилиндра 8, при этом шток 19 пневмоцилиндра поднимается вверх. Рабочий цикл повторяется.

Пневмодроссели 17 служат для регулирования скорости перемещения штока пневмоцилиндра. Усилие пневмоцилиндра выбирают достаточным для деформации донной части заготовки оболочки, но не превышающим усилие продольной устойчивости заготовки сердечника.

Использование предлагаемой установки позволяет осуществить осевую поддавку сборных заготовок после сборки (перед калибровкой) в случае некачественного сопряжения контактирующих поверхностей заготовки оболочки и заготовки сердечника, позволяет сохранить прилегание указанных поверхностей в процессе перемещения сборной заготовки в зону рабочего участка матрицы калибровки, а также нейтрализовать действие изгибающих моментов при обжатии донной части оболочки сборных заготовок на начальном этапе калибровки. Реализация заявленных свойств снижает газонасыщенность сборных заготовок и обеспечивает получение биметаллических изделий требуемого качества.

Заявленное изобретение может быть также использовано при вытяжке с утонением стенки изделий типа стаканов. Реализация установки с заявленными признаками позволяет нейтрализовать действие изгибающих моментов при обжатии донной части стаканов на начальном этапе деформирования, способствуя проведению вытяжки с утонением стенки стаканов без выпучивания их донной части. В этом случае вместо заготовки сердечника внутрь стакана вводят пуансон и проталкивают стакан через матрицу.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:

- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно: при изготовлении биметаллических изделий, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов;

- для заявленного изобретения в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных средств и методов;

- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком. Установка содержит гидравлический пресс с системой управления, устройство для калибровки сборных заготовок и пневмоцилиндр с системой управления. Последняя включает распределитель сжатого воздуха, два пневмодросселя и дополнительный выключатель. Указанный выключатель электрически связан с распределителем сжатого воздуха и установлен между конечными выключателями системы управления прессом. Устройство для калибровки выполнено в виде установленных на рабочем столе пресса корпуса, матрицы, съемника и направляющей втулки, а также пуансона, закрепленного в подвижной плите пресса. Пневмоцилиндр смонтирован в нижней части проема станины пресса соосно его ползуну. Шток пневмоцилиндра перемещается через рабочий стол пресса, съемник и матрицу устройства для калибровки сборных заготовок. На торце штока размещен съемный наконечник, имеющий плоский торец с площадкой. Диаметр площадки не менее диаметра цилиндрического участка донной части сборной заготовки. В результате обеспечивается повышение качества полученных изделий. 3 ил.

Установка для калибровки сборных заготовок биметаллических изделий, состоящих из заготовки оболочки с донной частью и заготовки сердечника и имеющих донную часть с цилиндрическим участком, содержащая гидравлический пресс и устройство для калибровки сборных заготовок, отличающаяся тем, что она снабжена системой управления гидравлическим прессом, имеющей управляющую планку и конечные выключатели, пневмоцилиндром, съемным наконечником и системой управления пневмоцилиндром, включающей распределитель сжатого воздуха, два пневмодросселя и дополнительный выключатель, электрически связанный с распределителем сжатого воздуха и установленный между конечными выключателями системы управления гидравлическим прессом, устройство для калибровки сборных заготовок выполнено в виде установленных на рабочем столе гидравлического пресса корпуса, матрицы, съемника и направляющей втулки, а также пуансона, закрепленного в подвижной плите пресса, пневмоцилиндр смонтирован в нижней части проема станины гидравлического пресса соосно его ползуну с возможностью перемещения штока через рабочий стол пресса, съемник и матрицу устройства для калибровки сборных заготовок, съемный наконечник размещен на торце штока пневмоцилиндра и выполнен с плоским торцем, имеющим площадку диаметром, не менее диаметра цилиндрического участка донной части сборной заготовки, а упомянутые пневмоцилиндр и шток с наконечником выполнены длиной, обеспечивающей при полном выводе штока из пневомоцилиндра установку сборной заготовки на площадку торца наконечника.