Устройство для выдавливания с наложением ультразвуковых колебаний Советский патент 1983 года по МПК B21D22/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в чавстности выдавливанием с нгшоженйем ультразвуковых колебаний. Известны устройства для обработки металлов давлением в ультразвуковом поле, в которых матрица и пуансон установлены на торцах волноводов стержневой системы продольных колебаний 13Известные устройства имеют ряд недостатков, ограничивающих область их применения. Например, они имеют большие габариты в направлении оси деформирования, что требует специали зированного оборудования, усилие дефоркшрования, передаваемое через фла яец, ограничено максимально допустимой толщиной фланца из условия эффективности «акустической развязки колебательной система от массы магаины, стержневая система продольных ко лебаний может быть возбуждена максимум двумя магнитострикционными преобразователями, что ограничивает мощ ность колебаний, используемую для и тенсификации технологического процес са. Известно устройство, в котором ультразвуковые колебания подводятся к матрице (обойме, контейнер) , нормально ее образующей посредством нескольких радиально расположенных по периметру магнитострикционных преобразователей. При этом матрица (обойма, контейнер) имеет резонансные размеры по высоте и диаметру, что позволяет изолировать колебательную систему от пассивных элементов машины с помощью опорных колец, размещенных в узловой окружности стоячей радиальной ультразвуковой волны 2. Недостатком этого устройства являются значительные потери акустической энергии из-за больших габаритных размеров цилиндрической обоймы, невозможность концентрации ультразвуковой энергии в очаге деформации (например, с помощью биконических или ступенчатых концентраторов), невозможность акустической развязки колебательной системы описанным выше способом при условии использования в. ней матрицы (обоймы, контейнера) резонансного размера, при котором отсутствует узловая окружность радиаль ных колебаний. Известно такое устройство для выдавливания с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее пуансон, матрицу, установленную в обойме резонансного размера, преобразователи ультразвуковых колебаний, расположен ные по периметру обоймы, резонансную поддержку на изгибных колебаниях и плиту 3. Недостатком этого устройства, ограничивсшлцим область его применения является невозможность его применени я прямого выдавливания и выдавлива ния с действием активных сил трения. При осевом нагружении поддержки на изгибных колебаниях изменяют свою собственную частоту, что нарушает резонансный режим работы поддержки и системы в целом и приводит к нербратимым потерям акустической энергии Цель изобретения - повышение проч ности конструкции, снижение потерь акустической энергии на внутреннее трение и повышение эффективности работы. Поставленная цель достигается тем что устройство для выдавливания с наложением ультразвуковых колебаний, содержащее, пуансон, матрицу, установленную в обойме резонансного размера, преобразователи ультразвуковых колебаний,, расположенные по периметру обой1 ь1, резонансную поддержку на изгибных колебаниях и опорную плиту, снабжено поддержкой на продольных колебаниях, выполненной в виде ступенчатой опоры резонансной длины, закрепленной на опорной плите, а ре зонансная поддержка на изгибных коле баниях подвешена по периметру обоймы и установлена своей нижней частью концентрично по отношению к поддержке на продольных колебаниях с возмож ностью перемещения вдоль оси. На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез (в случае прямого выдавливания); на фиг.2 - то же, в случае обратного выдавливания. Устройство содержит .обойму 1 резонансного размера, матрицу 2, пуансон 3, резонансные поддержки на продольных 4 и на изгибных 5 колебаниях ультразвуковые преобразователи 6 и опорную плиту 7. Устройство работает следующим образом. Под действием усилия и при возбуж дении радиальных колебаний от преобразователей б происходит выдавливание заготовки 8. Осевое усилие воепринимается резонансной поддержкой н продольных колебаниях 4, а поддержка на Изгибных колебаниях 5 удерживает обойму в горизонтальной плоскости, совершая колебания и не изменяя своей собственной частоты. При использовании устройства для прямого выдавливания резонансная под держка на продольных колебаниях 4 вы полняется полой с отверстием, в кото рое поступает выдавливаемый материал заготовки 8, при этом матрица 2 устанавлиБается на верхний торец поддержки. Если устройство используется для обратного выдавливания, то резонансная поддержка на продольных колебаниях 4 выполняется сплошной и устанав- ливается в отверстие матрицы 2. Под действием активных сил трения на стенку при обратном выдавливании матрица 2 перемещается вверх за выдавливаемам материгшом заготовки 8, увлекая за собой обойму 1 с резонансной поддержкой на изгибных колебаниях 5, тем самым обеспечивается дополнительное снижение деформирующего усилия. Резонанрная поддержка на продольных колебаниях 4 имеет эпюру колебательных смещений | вдоль оси Z 9 а на изгибных 5-10. Изобретение предлагаемой конструкции позволит повысить производительность процесса выдавливания за счет снижения потребных усилий на пластическую деформацию повышается износостойкость инструмента, скорость деформирования, возникает возможность деформирования малопластичных и труднодеформируемых материалов), уменьшить акустические потери на внутренНее трение и повысить прочность констру||сции по сравнению с базовым объектом. Формула изобретения Устройство для выдавливания с наложением ультразвуковых колебаний, содержсцдее пуансон, матрицу, установленную в обойме резонансного размера, преобразователи ультразвуковых колебаний , расположенные по периметру обоймы, резонансную поддержку на изгибных колебаниях, и опорную плиту, отличающееся тем, что, с целью повышения прочности конструкции, снижения потерь акустической энергии на внутреннее трение и повышения эффективности работы, оно снабжено поддержкой на продольных колебаниях, выполненной в виде ступенчатой опоры резонансной длины, закрепленной на опорной плите, а резонансная поддержка на изгибных колебаниях подвешена по периметру обоймы и установлена своей нижней частью концентрично по отношению к поддержке на продольных колебаниях с возможностью перемещения вдоль оси. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Северденко В.П., Клубович В.В. и Степаненко А.В. Обработка металлов давлением с ультразвуком. Минск, 1973, с. 81-94. 2.Авторское свидетельство СССР 301186, кл. В 21 С 23/00, 1968. 3.Авторское свидетельство СССР 614851, кл. В 21 D 22/02, 1976 (прототип).