Способ прессования металлических оболочек Советский патент 1993 года по МПК B21C37/00 

Изобретение относится к прессованию металлических оболочек с регулированием их толщины, главным образом, к технологии наложения металлических оболочек на кабельные изделия на прессах периодического действия.

Цель изобретения - экономия выпрес- ссшываемого металла путем более точной корректировки зазора между матрицей и до- рном.

Для достижения поставленной цели в способе прессования металлических оболочек, при котором слитки выпрессовывают пресс-штемпелями через помещенные в головку пресса дорн и матрицу, установленные с зазором, который корректируют в

зависимости от давления на пресс-штемпеле, а перед окончанием прессования формируют импульс на уменьшение скорости пресс-штемпеля, в изотермической стадии экструдирования, начиная с момента формирования импульса, измеряют приращение хода и скорости пресс-штемпеля, а корректировку зазора производят по соотношению:

ДЈ К(ДРп-гл:0 ДН-ДРГ),(1) где К - коэффициент, зависящий от конст-. рукции пресса, К (0,0001-0,004) мм/т;

ДРП - приращение давления на пресс- штемпеле, т;

т- напряжение трения на боковой поверхности слитка, мм/т;

0

о

00 4 Ы

ел

ДН - приращение хода пресс-штемпеля, мм;

ДРГ - изменение сопротивления головки, при изменении скорости прессования, т;

АЈ- изменение величины зазора, мм.

Под изотермической понимается стадия прессования, в которой колебания тепловыделения настолько малы, что практически не приводят к изменению температуры прессового инструмента.

При прессовании с изменяющейся скоростью температура инструмента может не изменяться в следующих 4-х случаях, при кратковременности изменений, незначительности величины изменений, сочетании первого и второго случаев, компенсации колебаний тепловыделений с помощью соответствующего подогрева или охлаждения.

Изотермической, как будет .показано ниже, является непродолжительная (30-40 с), но важная (для расхода металла) фаза торможения в конце цикла прессования. Она относится к третьему случаю. В этой фазе скорость прессования уменьшается в 3-5 раз, а толщина на 7%. Эксперименты показывают, что в этой стадии температура инструмента (матрицы) практически не изменяется. Это подтверждается и следующим расчетом..

Можно принять, что изменение температуры:

АТ АаД1п v,

(2)

где ДТ - изменение установившейся температуры в зоне инструмента;

о - напряжения в этой же зоне:

v - скорость прессования;

А - константа, зависящая от прессуемого металла и конфигурации зоны.

При этом указанные напряжения могут быть представлены в виде

02 «Л ( 1 +2/9

V2 V1 V2 + V1

), О)

где Д,- константа, / 0,05-0,20;

О2 , ел - напряжения при скорости V2 и

V1.

Из этих формул следует, что при уменьшении скорости прессования в 3-5 раз прирост температуры уменьшается на 5-7%, т.к. он должен был бы составить через 100 с не 145°С (как получено в эксперименте), а Т38°С.

Таким образом, расчеты и эксперименты показывают, что в стадии торможения если и есть изменение температуры, то они

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

практически незначимы, а фаза торможения (если она наступает через достаточно продолжительное время 100с) является изотермической.

Корректировка зазора по соотношению (1) заключается в увеличении зазора, когда левая часть соотношения больше правой (при этом Ј уменьшается) и наоборот.

Соотношение (1) основано на следующем,

Усилие Рп на пресс-штемпеле равно сумме усилий, необходимых для преодоления сопротивления на всех участках пути металла, который приводится, в движение указанным пресс-штемпелем:

Рп Ркр+Рг+Рз,

где Ркр - усилие на преодоление трения по стенкам контейнера, Р«р глгОН,

РГ, РЗ - усилия на преодоления сопротивления течения металла в головке пресса и кольцевом .зазоре.

Выражая Р3черездругие составляющие и переходя к разности усилий, получаем выражение, заключенное в скобки, То есть выражение . в скобках дает величину изменения усилия в кольцевом зазоре.

Во-вторых соотношение Обосновано на том, что в изотермических условиях самопроизвольное изменение зазора происходит вследствие только упругих деформаций инструмента, которые по закону Гука линейно связаны с давлением.

Из анализа выражения (1) следует, что в изотермических условиях при постоянной скорости прессования, когда изменения сопротивления головки и кольцевого зазора равны нулю, изменение усилия на пресс- штемпеле Д РП т ж D Д Н .

Другими словами, когда уменьшение давления на пресс-штемпеле равно уменьшению усилия на преодоление трения на боковой поверхности слитка,корректировки зазора (в отличии от прототипа) не требуется.

При импульсном изменении скорости, когда

Д Н 0, Av 0, то ДР3 ДРп - ДРг

То есть корректировку зазора следует осуществлять пропорционально разности изменения давления на пресс-штемпеле и в головке.

Чтобы учесть указанное изменение давления в головке пресса в формуле (3) достаточно умножить обе части равенства на торцевую поверхность пресс-штемпеля. После преобразований получаем:

АР3+ АРГ P(v2) Р (vi) у

V2 VI

V2 + V1

где Р (vi) -давление на входе в головку при скорости vi, в качестве которой может быть выбрана любая характерная скорость, например, скорость до начала торможения,

у - экспериментально определяемый параметр.

Величину параметра у предлагается определить по формуле:

,. Р ( Уа ) - Р ( УЛ.) V2 +vi

Р ( V2 )V2 - V1

где P(v2), P(vi)- давления на пресс-штемпеле в конце его хода при скоростях V2 и vi.

Компоненту ДРГ приращения усилия в головке пресса можно выделить из суммы компонент АР3+ ЛРГ, как часть пропорциональную логарифму вытяжки (1п/гг 3), осуществляемой из слитка втоловку. При этом

APr P(vi) v rvz -f V1

lHЈi ln/

где (л-суммарная вытяжка.

Величину параметра К предлагается определять по формуле

v АЈ

(6)

где АРЗ - изменение усилия в зазоре, обусловившее его изменение на величину Лк.

Изменение зазора в начале и конце фазы торможения может быть измерено непосредственно, а может быть определено через изменение средних толщин оболочки по формуле:

(),

где 5Н , 5К - средние толщины в начале и конце торможения;

m - параметр связи между толщиной и зазором, величина этого параметра обычно известна из техдокументации (так например, для пресса П6043, m 1,54);

АРз - может быть определено непосредственным измерением или расчетом по выражению в скобках для формулы (1),

Пределы значения коэффициента К могут быть определены для случая, когда изменение усилия и зазора происходит от нуля. Тогда формула (6) преобразуется к виду

V

те

Д| Рз

где Д| - величина упругого сжатия инструмента под действием усилия Рз.

В приложении 6 показано, что К (0,0001+0,004) мм/т.

5Величину т предлагается определять по формуле:

10

т ДРл

уГОЛТ

(7)

где разность ДРП - разность давлений при перемещении пресс-штемпеля с постоянной скоростью на величину Н.

Соответствие предложенного способа

15 критерию существенные отличия обусловлены тем, что все признаки являются необходимыми и достаточными для уменьшения расхода металла при прессовании оболочек. П р и м е р 1. (по прототипу). На прессе

20 П958 через дорн и матрицу прессуют алюминиевую оболочку кабеля МКПА 4x4x1,05, За 40 мм до конца хода пресс-штемпеля выдается команда на уменьшение производительности насосов. Плавно уменьшается

25 скорость прессования и зазор между до- рном и матрицей. Уменьшается на 7% толщина оболочки. Чтобы она не вышла за допустимый предел на участке торможения ее приходится поддерживать на 7% выше в

30

течение всей прессовки.

Пример 2. На том же прессе прессуют ту же оболочку.

В главный цилиндр пресса устанавливают датчик давления типа Сапфир. На по35 движную траверсу пресса, жестко связанную с пресс-штемпелем, а также на храп-ключ, связанный с матрицей и предназначенный для изменения зазора, устанавливают фотоэлектрические датчики типа

40 ВЕ-196. На корпусе пресса устанавливают конечный выключатель, дающий сигнал за 40 мм до конца хода пресс-штемпеля. Все датчики и конечник связывают с логическим микропроцессорным контроллером Ломи45 конт. Ломиконт связывают с приводом храп-ключа. В момент срабатывания конеч- ника (если это срабатывание происходит более чем за 100 с после начала прессования) Ломиконт: фиксирует давление и скорость

50 прессования, начинает считывание и суммирование импульсов с фотоэлектрических датчиков, дает команду на перемещение храп-ключа в сторону увеличения зазора. После срабатывания конечника Ломи55 конт: преобразует накопленные импульсы в перемещение ( ДН) и скорость (у) пресс- штемпеля, а также Рп в поворот храп-ключа, вычисляет значение в правой части соотношения (1), причем ДРП вычисляется в зависимости от величины сигнала от датчика давления, а ЛРГ - по формуле (5), сравнивает значение правой и левой частей соотношения (1), если значение в левой части больше, чем в правой, выдает команду на останов храп-ключа, в противном случае на его движение.

Значение параметра у определили по формуле (4)

v 1664-1200 Ґ 3.2 + ОД n nfi ---Т6$Г- х 3,2-0,4-036 Значение параметра т определили по формуле (7)

г - 1870-J690 10-з . . Т/ММ2 180(366-79) 1и 1-1 т/мм

Значение параметра определили по формуле (5)

ДРГ 1664 0.36 т.

где In r 3; In /и 6 для прессования из 2-х контейнеров диаметром 180 мм оболочки кабеля МКПА 7 х 4 х 1,05 диаметром 26,2 мм и толщиной 1,6 мм.Значение параметра К определили по формулам (6) и (6-1)

т((5н-дк)

к

АРпГЛГО ДН-АРг

1,54 ( 1.6 - 1,49 )

1690-1200-1,11 Я ir J 180(408-36б)-233

0.00073

Достигну

бйомия

алюминия.

Формула изобретения

Способ прессования металлических оболочек, при котором слитки выпрессовывают пресс-штемпелями через помещенные в головку пресса дорн и матрицу, установленные с зазором, который корректируют в зависимости от давления на пресс-штемпеле, а перед окончанием прессования формируют импульс на уменьшение скорости пресс-штемпеля,отличающийся тем, что, с целью экономии прессуемого материала путем более точной корректировки зазора, в изотермической стадии прессования,

начиная с момента формирования импульса; измеряют длину приращения хода и скорости пресс-штемпеля, а корректировку зазора производят по соотношению

Де К(АРп-глгОАН-ДРГ),

где К - (0,0001+0,004) мм/т;

г - напряжение трения на боковой поверхности слитка, т/мм2; D - диаметр контейнера, мм;

АН - приращение хода пресс-штемпеля, мм; . ..

Д Рг - изменение сопротивления головки, т;.

А Рп - изменение давления на пресс- штемпеле, т;

Де- изменение величины зазора, мм,

Использование: может быть использовано в технологии наложения металлических оболочек кабелей. Сущность: заготовку выпрессовывают пресс-штемпелями через помещенные в головки пресса дорн и матрицу, установленные с зазором. В изотермической стадии прессования, начиная с момента формирования импульса на уменьшение скорости пресс-штемпеля, дополнительно измеряют приращение хода и скорости пресс-штемпеля. Затем корректируют зазор по соотношению: As К (ДРП - - глО ДН - АР г), где К (0,0001 - 0,004) мм/т, г - напряжение трения на боковой поверхности слитка, т/мм2, D - диаметр контейнера, мм, АН - приращение хода пресс-штемпеля, мм, ДРГ - изменение сопротивления головки, т, ДРП - изменение давления на пресс-штемпеле, т, A F- изменение величины зазора.