Установка БСТ-1 для высокотемпературной газовой экструзии Советский патент 1992 года по МПК B21J5/04 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к устройствам для горячего прессования металла методом газовой экструзии.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет увеличения сортамента обрабатываемых металлов и сплавов и повышение качества изделий путем улучшения механических характеристик.

На фиг.1 представлена установка, разрез, вид спереди; на фиг,2 и 3 - температурные режимы высокотемпературной газовой экструзии в установке предложенной конструкции.

Установка состоит из полого цилиндрического корпуса 1 в виде отрезка толстостенной трубы,выполненного с заходным и выпускным торцами (на фиг.1 верхним и нижним соответственно). Внутри корпуса 1 коаксиально установлены монтажные шайы 2 и теплоизолирующие втулки 3, при том каждая шайба 2 смонтирована в зазоах между теплоизолирующими втулками . Со стороны заходного торца корпуса 1 азмещена газовводная шайба 4 с каналом для подачи рабочего газа. У выпускного нижнего) торца корпуса 1 коаксиально разещены матрица 6 с матрицедержателем 7. В матрицедержателе 7 выполнены посадочное место .для матрицы 6 и канал противоавления 8. Внутри корпуса 1 размещены последовательно и коаксиально термические устройства в виде автономных электро- нагревателей 9, которые электрически соединены стоковводами 10, запрессованными в каналы монтажных шайб 2. В корпусе 1 также выполнены отверстия 11, расположенные соосно соответствующим зазорам между теплоизолирующими втулками 3. Через отверстия 11 выведены свободные концы токовводов 10.

Выпускной (нижний) торец корпуса 1 снабжен камерой противодавления в виде цилиндрического стакана 12. Внутри стакана 12 размещены термические устройства 13, выполненные в виде соосно установленных чередующихся электронагревателей и охлаждающих устройств.

Рабочий канал матрицы 6 заперт деформируемой заготовкой 14, а канал 5 для подачи рабочего газа в полость корпуса 1 связан с каналом 8 противодавления посредством газового редуктора 15.

Установку пбд гота вливают к работе следующим образом. В матрицедержателе 7 герметично устанавливают деформирующую матрицу 6, в рабочем канале которой герметично закрепляют заготовку Т4 из материала, предназначенного для экструдиро- вания профиля. Затем матрицу б вводят внутрь корпуса 1 и монтируют необходимое число нагревателей 9, используя монтажные шайбы 2 и теплоизолирующие втулки 3. Комбинируя в различных сочетаниях монтажные шайбы 2 с нагревателями 9 и тепло- изолирующими втулками 3, задают необходимый режим нагрева заготовки 14. Затем к входному торцу корпуса 1 присоединяют цилиндрический стакан 12с термическими устройствами. Заходной торец корпуса 1 герметизируют газоводной шайбой 14. Канал 5 подключают к источнику высокого давления, а канал противодавления 8 соединяют с каналом 5 посредством газового редуктора 15. Концы токовводов 10, выведенные через отверстия 11, соединяют с источником электропитания. Затем установку сжимают с помощью гидравлического пресса с усилием Р, за счет чего достигается полная герметизация сборки.

Установка работает следующим образом.

Через канал 5 в полость корпуса 1 подают рабочий газ под давлением Рраб. В камеру противодавления 13 через канал 8 подают газ под давлением Рпрот. либо от отдельного источника, либо от основного источника через газовый редуктор 15, создавая внутри стакана 12 противодавление

заданной величины Рпрот Рраб. После этого к автономным электронагревателем 9 посредством токовводов 10, выведенных через отверстия 11, подают электрический ток и нагревают заготовку 14 согласно заданного режима в ее частях, находящихся вне матрицы 6. Одновременно включают термические устройства 13 термической обработки горячедеформированного материала согласно режима деформационно-термиче:

ского производства проэкструдированного профиля. Затем подают электрический ток в электронагреватель 9, в котором размещена заходная часть матрицы 6 и заготовки 14. После разогрева заготовки 14 до температуры деформации давление газа внутри корпуса 1 повышают до тех пор, пока не начнется его экструзия через матрицу 6. Затем корректируют работу всех автономных нагрева- телей 9 (по показаниям контактных

термопар) до достижения оптимального (С точки зрения получения заданных физики механических свойств) стабильного экстру8- дирования по заданному режим деформационно-термического производства.

Проэкструдированный профиль после матрицы 6 проходит последовательно черед термические устройства 13. где происходит его термическая обработка по заданному

режиму. За счет противодавления внутри стакана 12 поддерживается оптимальное напряженное состояние деформированного материала в очаге деформации, формируются заданная текстура деформации и физикомеханические свойства профиля. Усилие экструзии матрицы 6 воспринимается матрицедержателем 7, который через стакан 12 прижат к рабочему элементу пресса предварительного сжатия установки. Газовводная

шайба 4, замыкающая полость высокого давления в корпусе 1, прижата вторым рабочим элементом пресса предварительного сжатия. Монтажные шайбы 2 и связанные с ними электронагреватели 9 удерживаются в

заданном положении теплоизолирующими втулками 3, которые снижают теплопотери установки.

Для прекращения процесса экструзии давление в корпусе 1 снижают, после чего

отключают электропитание секций 9 электронагревателя.

Предложенное устройство дает возможность реализовать деформационно- термическое производство профилей с оптимальными для конкретного материала температурами разогрева, продолжительностью выдержки, скоростью деформации, механическими напряжениями (за счет противодавления) и термическое упрочнение или смягчение готового профиля по заданному режиму (фиг.2).

В таблице приведены результаты экс- трудирования профилей из различных металлов и сплавов в установке известной и предложенной конструкции на пруток диаметром 2,0 мм.

Из таблицы следует, что предложенная установка для высокотемпературной газовой экструзии обеспечивает производство профилей из широкого сортамента металлов и сплавов (включая NbsAI), что подтверждает ее более широкие технологические возможности, В предложенной установке достигается более стабильная скорость экс- трузии, что стабилизует и качество профилей, т.к. скорости нагрева, время выдержки и охлаждения постоянны в течение всего процесса. Готовый профиль имеет более высокие механические свойства, стабильные по его длине.

Формула изобретения

1. Установка для высокотемпературной газовой экструзии, содержащая цилиндрический полый корпус, выполненный с заход- ным и выходным торцами, в котором коаксиально установлены матрицедержа- тель с матрицей, цилиндрический электронагреватель с токовводами и токопроводя- щими элементами, теплоизолирующую втулку, газовую шайбу, размещенную со стороны заходного торца корпуса, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения сортамента обрабатываемых металлов и сплавов и повышения качества изделий путем улучшения механических характеристик, она снабжена дополнительными электронагревателями с токовводами, установленными последовательно вдоль оси корпуса, выполненными в виде ряда автономных термических устройств, камерой противодавления, установленной с выпускного торца корпуса, выполненной в виде цилиндрического стакана, охлаждающими устройствами, установленными в чередующемся порядке с термическими устройствами в камере противодавления соосно с осью корпуса, дополнительными теплоизолирующими втулками, соосно смонтированными внутри корпуса, при этом корпус выполнен с отверстиями, расположенными соосно с соответствующими зазорами между теплоизолирующими втулками.

2.Установка по п.1, отличающаяся тем, чтотоковводы выполнены в виде монтажных шайб с запрессованными в них токо- проводящими элементами, при этом каждая шайба смонтирована в соответствующем зазоре между теплоизолирующими втулками.

3.Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена газовым редуктором, посредством которого полость корпуса связана с камерой противодавления.

Использование: в металлургии, для горячего прессования металла методом газовой экструзии. Сущность изобретения: установка содержит цилиндрический полый корпус, выполненный с заходным и выпускным торцами, в котором коаксиально установлены матрицедержатель с матрицей, цилиндрический электронагреватель с токо- вводами и токопроводящими элементами, теплоизолирующую втулку, газоводную шайбу, размещенную со стороны заходного торца корпуса. Установка снабжена дополнительными электронагревателями с токо- вводами, установленными последовательно вдоль оси корпуса, выполненными в виде ряда автономных термических устройств, камерой противодавления, установленной с выпускного торца корпуса, выполненной в виде цилиндрического стакана, охлаждающими устройствами, установленными в чередующемся порядке с термическими устройствами в камере противодавления соl осно оси корпуса, дополнительными теплоизолирующими втулками, соосно смонтированными внутри корпуса с зазорами, при этом корпус выполнен с отверстиями, расположенными соосно соответствующим зазорам между теплоизолирующими втулками, газовым редуктором, посредством которого полость корпуса связана с камерой противодавления, а токовводы выполнены в виде монтажных шайб с запрессованными в них токопроводящими элементами, при этом каждая шайба смон тирована в соответствующем зазоре между теплоизолирующими втулками. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. сл с х| 00 о ю

Примечание. В числителе - производство на установке известной конструкции, в знаменателе - на предложенной установке.

PtS2.4

1200

1000

800

| 400 &200

яоо

ъ

3i000 800

J

&

600

I 400

k гоо

фиг. 2

ФигЗ