Устройство для выдавливания длинномерных изделий Советский патент 1993 года по МПК B21C23/08 B21J5/04 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для гидроэкструзии материалов, в частности металлов, и может быть использовано в металлургической, химической промышленности для производства полых или сплошных цилиндрических изделий.

Целью изобретения является повыше- ние качества получаемых изделий.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства для прессования длинномерных изделий; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид сверху на матрицу с линзовидными вые упами; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З: на фиг.5 - продольный разрез общего вида контейнера с размещенной биметаллической заготовкой и инструментом; на фйг.6 - продольный разрез устройства для прессования длинномерных изделий со сплошным поперечным сечением; на фиг.7

- разрез В-В на фиг.5.

Устройство (фиг.1) для выдавливания длинномерных изделий (гидромеханическо г6 прессования) содержит контейнер 1. матрицу 2 с рабочим отверстием, заходным ко- нусом и с уплотнительным кольцом 3, расположенную соосно с контейнером и жестко связанную с ним, опорное кольцо 4, пресс- штемпель 5, заготовку 6 из мономэтериала в исходном состоянии через шайбу 7 траверсами 8 и 9, жестко соединенными цилиндрическими направляющими 10 с установленной на них с возможностью ступательного перемещения параллельно оси контейнера кареткой 11, имеющей полость, на поверхности которой выполнена несамотормозящая винтовая нарезка под захват 12, установленный в полости каретки соосно с матрицей и имеющий полость для размещения конца изделия (заготовки), а на внешней поверхности захвата выполнены выступы с роликами, входящими в винтовую нарезку каретки 11 (или соответствующая винтовая резьба), опорным подшипником 13., осуществляющим несамотормозящую винтовую нарезку каретки 11 и захвата 12. Полость в захвате 12 расположена сверху, обращена к заготовке 6, на ее рабочей поЈ

00

о

ел ел

верхности выполнены радиальные углубления, ограничена конической поверхностью втулки 14, жестко прикрепленной (например, резьбой) к захвату, предназначена для вдавливания и захвата изделия (заготовки). Радиальные углубления могут быть выполнены также и на внутренней рабочей поверхности втулки 14 в случае фиксации ее в корпусе захвата с помощью замкового соединения. Захват конца изделия может быть выполнен и иным образом. Устройство (фиг.1) содержит гидроцилиндр, включающий поршень 15, связанный с кареткой 11, размещенный внутри рабочего цилиндра 16, оснащенного каналами 17 и 18 для впуска (выпуска) рабочего агента и жестко прикрепленного к траверсе 9 с помощью шайбы 19 и гайки 20, предназначенный для перемещения каретки 11.

На фиг.2 изображен поперечный разрез А-А на фиг.1 захвата 12, содержащего конусную часть с радиальными углублениями 21, заполненными материалом заготовки 6 после ее выдавливания из контейнера 1.

На фиг.З изображены линзовидные выступы 22 матрицы 2.

На фиг.5 изображен продольный разрез общего вида контейнера 1 с размещенными в нем биметаллической заготовкой из металлов, из которых 6 - основа, 23 - плакирующий, матрицей 2, уплотнительным кольцом 3, опорным котьцом 4, пресс-штем пелем 5, стопором 24 матрицы 2, ограничительной шайбой 25 с продольными каналами, кольцевой графитовой таблеткой 26, пресс-шайбой 27 с уплотнительным кольцом 28.

На фиг.б изображен продольный разрез устройства для прессования длинномерных изделий со сплошным поперечным сечением, в котором выдавливание заготовки 6 производится без пресс-штемпеля 5.

На фиг.7 - поперечный разрез Б-Б на

.6 с радиальными углублениями 21 на рабочих поверхностях Захвата 12.

Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом.

Первоначально в контейнер 1 устанавливают матрицу 2, фиксируемую в нем стопором 24 (фиг.4) и уплотняемую кольцом 3, затем устанавливают заготовку 6 из мономатериала или из биметалла (6,23), когда основа 6 вложена внутрь плакирующего материала 23 с открытым заходным торцом (фиг.4) и осаживают ее внутри конуса матрицы, уплотняя зазор между заготовкой и матрицей с помощью пресс-шайбы 27. При этом заходный внутренний конус заготовки так- же осаживается вниз на некоторое расстоя- ние, уменьшая диаметр заходного

отверстия. После этого на верхний торец матрицы 2 устанавливаютопорное кольцо 4, на верхнем торце которого размещают последовательно ограничительную шайбу 25 с

продольными каналами и кольцевую графитовую таблетку 26. Вместо графита может применяться его заменитель, хорошо передающий гидростатическое давление и обладающий низким коэффициентом трения,

0 например дисульфид молибдена, хлорид серебра, нитрид бора, индий. Затем вводят в контейнер через осевые каналы таблетки 26 и ограничительной шайбы 25 во внутреннюю полость заготовки 6 или (6, 23) пресс5 штемпель 5, имеющий на конце калибровочную оправку и два заходных конуса, плавно переходящих друг в друга и служащих для осадки заготовки вниз и уплотнения зазора между пресс-штемпелем и

0 заготовкой, а на противоположной стороне - кольцевой бурт, который упирается в конце движения пресс-штемпеля в ограничительную шайбу 25, фиксируя калибровочную оправку пресс-штемпеля относительно5 соответствующего калибровочного пояска матрицы. С помощью специального замка (не показан) заданное в конце движения положение пресс-штемпеля 5 фиксируется, подготовив контейнер с инструментом для

0 выдавливания заготовки через кольцевой зазор, образованный калибровочными пояском матрицы и оправкой пресс-штемпеля, с помощью гидростатического давления, развиваемого деформирующейся таблет5 кой 26 под действием усилия пресс-шайбы 27, уплотняемой в. контейнере кольцом 28. Таблетка 26, деформируясь, затекает и заполняет свои.м материалом имеющиеся кольцевые зазоры, между заготовкой,

0 пресс-штемпелем, опорным кольцом 4 и все пустоты внутри контейнера. При гидромеханическом прессовании заготовка выдавливается через указанный кольцевой зазор с помощью жидкого агента, получае5 мого от таблетки 26, одновременно смазывающего все трущиеся поверхности, улучшая однородность напряженного состояния выдавливаемого материала. Если выдавливается заготовка мономатериала,

0 то получаем в качестве изделия трубу без планирования ее стенок, а если биметалла (6,23), то в качестве изделия получаем трубу, стенки которой изнутри и снаружи покрыты плакируемым материалом 23. Линзовидные

5 выступы 22 (фиг.З) матрицы 2 способствуют лучшей деформируемости материала и его проработке в зоне усиленной деформациии.. Кроме этого они играют роль захватов внутри контейнера 1 при прикладывании крутящего момента сил к выдавливаемому

изделию. Изделие, получаемое в результате выдавливания заготовки из контейнера 1, своим выходящим концом попадает в полость, образованную конической поверхностью захвата 12, радиальными углублениями 21 (фиг.2), выполненными по образующим конуса, конической поверхностью втулки 14, в которой конец изделия развальцовывается и заполняет ее при поджатой каретке 11 с помощью гидроцилиндра, включающего поршень 15, на который снизу подается давление рабочего агента в цилиндр 16 по каналу 18 выпуска агента над поршнем, производимого по каналу 17.

Захват 12, поджимаемый кареткой 11, опорным подшипником 13 и поршень 15, создает противодавление выходящему из контейнера 1 изделию, которое передается рабочему агенту в цилиндре 16 под поршнем 15. Превышение давления в цилиндре 16 над его величиной в начальный момент, когда захват 12 упирается через опорный подшипник 13 в каретку 11, служит сигналом для выпуска рабочего агента по каналу 18 и его впуска по каналу 17. Давление, подаваемое на поршень 15 сверху, приводит его в движение сверху вниз, а вместе с ним и каретку 11 и связанную с ней резьбовым сцеплением (нарезкой)захват 12, жестко захватывающий развальцованный конец изделия с помощью радиальных углублений 21 (фиг.2)

Таким образом, изделие подвергается двум одновременным воздействиям при выдавливании заготовки из контейнера 1 - кручению и растяжению. Поскольку темпе ратура изделия по выходе из контейнера порядка 600-700°С, то пластические деформации в изделии при кручении и растяжении достигаются при меньших усилиях, чем при температурах порядка 20°С. Поэтому предлагаемое устройство осуществляет энергосберегающую технологию получения .изделий. Угол кручения и скорость растяжения изделия задаются соответственно шагом резьбы винтовых линий (нарезки) на поверхностях каретки 11 и захвата 12 и скоростью подачи рабочего агента в рабочий- цилиндр 16. Оценка упрочнения изделия производится последующими испытаниями внутренним давлением или одноосным растяжением и сравнением пределов текучести1 изделий, полученных без и с применением кручения и растяжения изделия. Влияние кручения материала на повышение его прочности без растяжения изделия отмечено по авт.св. СССР № 1381174,

Позиции 7,8,9,10 и 20 служат для жесткого крепления рамы, образованной 8, 9 и 10, к корпусу контейнера, а также крепления цилиндра 16 к траверсе 9. Позиция 10 выполняет кроме того роль цилиндрических направляющих для каретки 11, скользящей по ним. Линзовидные выступы (фиг.З) спо- 5 собствует лучшей деформируемости материала и играют роль захватов внутри контейнера при приложении крутящего момента.

После полного выдавливания заготовки 10 из контейнера 1 и сбрасывания давления в цилиндре 16 втулка 14 и изделие извлекаются. Развальцованная часть изделия отрезается на пресс-ножницах, опорное кольцо 4, пресс-штемпель 5, ограничительная шайба

15 25, пресс-шайба 27 извлекаются из контейнера 1 и производится зарядка контейнера следующей заготовкой, как это описано выше. Втулка 14 устанавливается в захват 1-2, который с помощью каретки 11 и поршня 15

0 подводится в исходное состояние к матрице 2 для приема конца загртовки (изделия) и операции повторяются (фиг. 1-4).

Сказанное выше относится и к прессованию длинномерных со сплошным

5 поперечным сечением (фиг.5,6). В зтом случае пресс-штемпель не применяется и выдавливание заготовки из мономатериала осуществляется через все поперечное сече ние рабочего отверстия матрицы. Благодаря

0 выполненным радиальным углублениям на рабочей поверхности полости захйата 12 и образующемуся бурту изделия на его выходном конце на начальном этапе выдавливания производят надежный захват конца

5 изделия с возможностью осуществления его поворота относительно каретки 11 вокруг оси матрицы и приложения растягивающего усилия от поршня 15 к каретке 11-, связанной с захватом 12 несамотормозящей нарезкой.

0 Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет повысить прочность длинномерных изделий за счет создания в мих пласти- ческой деформации при сложном

5 нагружении, а так же коррозийную стойкость полых длинномерных изделий за счет плакирования их стенок антикоррозийным материалом при выдавливании биметаллических заготовок и как следствие их качест0 во и эксплуатационную надежность.

Формула изо б ре те н и я Устройство для выдавливания длинномерных изделий, содержащее контейнер 5 для размещения заготовки со средством создания усилия выдавливания, матрицу с за- ходным конусом и рабочим отверстием, расположеннуюсоосно с контейнером и жестко связанную с ним, каретку, расположен- ную с возможностью перемещения

параллельно оси контейнера, цилиндрические направляющие перемещения каретки, жестко связанные с контейнером, гидроцилиндр перемещения каретки и захват для заготовки, установленный соосно с матрицей и имеющий полость для размещения конца заготовки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, захват установлен с возможностью поворота относительно каретки вокруг оси матрицы и связан с кареткой несамотормозящей нарезкой, на поверхности заходного конуса матрицы выполнены линзовидные выступы, а на рабочей поверхности полости захвата выполнены радиальные углубления.

Использование: в оснастке для выдавливания, Сущность изобретения: устройство содержит контейнер с матрицей, каретку с захватом и гидроцилиндр перемещения каретки. Последняя установлена на связанных с контейнером направляющих, Захват имеет возможность -поворота относительно каретки. На поверхности матрицы выполнены линзовидные выступы. На рабочей поверхности захвата выполнены выступы. Заготовку устанавливается в контейнер и выдавливается через матрицу. Захват связывается с выходящим концом заготовки и при перемещении каретки закручивает выходящую часть вокруг своей оси, 7 ил,

штт.

Фиг Л

18

ФигЛ

Фиг. 5

Редактор М.Кузнецова

Фиг

. .....

Составитель Ю.Афиногеновt Техред М.Моргентал Корректор О.Густи