Способ формования изделий Советский патент 1993 года по МПК B21J5/00 B21D22/02 

Изобретение относится к технологии использования энергии химических реакций для процесса формования изделий и может быть использовано в самых различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что по способу формования, включающему создание большого количества сжатых нагретых газообразных продуктов химических реакций, преимущественно окисления, воздействие ими на рабочую среду, которой формуют заготовку, расположенную на формообразующей поверхности, извлечение готовой детали, сжатые нагретые газообразные продукты формируют в одну или несколько управляемых направленных истекающих струй и формование осуществляют образующимися при этом усилиями, энергиями.

С целью обеспечения процесса формования заготовки в пластическом состоянии ее нагревают тепловой энергией газообразных продуктов. С целью уменьшения длительности технологического процесса формования заготовок в пластическом состоянии с готового изделия осуществляют теплоотвод при помощи охлажденных истекающих газообразных продуктов. С целью ускорения извлечения изделия из формообразующей поверхности на нее воздействуют давлением, создаваемым охлажденной истекающей струей газообразных продуктов. С целью получения изделий сложной конфигурации формование осуществляют давлением формообразующих элементов на заготовку при помощи реактивной силы, возникающей при истечении одной или нескольких управляемых направленных струй газообразных продуктов, при этом реактивную силу реверсируют. С целью изготовления изделий сложной конфигурации из тугоплавких материалов давление формования на заготовку осуществляют одной или несколькими истекающими управляемыми направленными струями нагретых газообразных продуктов. С целью управления изсо

С

00

со

I

о

;-N

СО

готовления изделий формование осуществляют при помощи разрежения между заготовкой и формообразующим элементом, которое создают путем захвата воздуха из полости одной или несколькими истекающими струями нагретых газообразных продуктов. С целью обеспечения формования деталей из трудноформируемых материалов усилие реактивной тяги, образующееся при истечении одной или нескольких управляемых направленных струй газообразных продуктов, форсируют.

На фиг.1 представлена схема нагрева заготовки до температуры пластичности материала; на фиг.2 - схема формования заго- товки рабочей средой (например, пуансоном) и формообразующим элементом; на фиг.З - схема формования заготовки одной или несколькими истекающими нагретыми направленными струями газообразных продуктов; на фиг.4 - схема формования заготовки разрежением, создаваемым между формообразующим элементом и заготовкой; на фиг.5 - схема теплоотвода с отформованного изделия истекающими охлажденными газообразными продуктами; на фиг.6 - схема извлечения готового изделия из формообразующего элемента; на фиг.7 - конкретный пример осуществления заявляемого способа.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью химических реакций создают большое количество сжатых нагретых газообразных продуктов и формируют из них одну или несколько управляемых направленных истекающих струй 1 с давлением Pi и температурой Тт, заготовку 2 фиксируют элементами 3. Формование осуществляют за счет сил и энергий, образующихся при истечении одной или нескольких управляемых нагретых направленных струй газообразных продуктов, рабочих сред 4, формообразующих элементов 5.

Для формования заготовки в пластическом состоянии ее нагревают тепловой энергией Ti газообразных продуктов (фиг.1).

Для уменьшения длительности технологического процесса формования заготовки в пластическом состоянии с готового изделия осуществляют теплоотвод при помощи охлажденных истекающих газообразных продуктов с температурой Т2 (фиг.5).

Для ускорения извлечения изделия из формообразующей поверхности на нее воздействуют давлением 2, создаваемым охлажденной истекающей струй газообразных продуктов (фиг.6).

Для получения изделий сложной конфигурации формование осуществляют давлением формообразующих элементов на заготовку при помощи реактивов силы F,

возникающей при истечении одной или нескольких управляемых направленных струй газообразных продуктов, при этом реактивную силу реверсируют (фиг.2).

Для изготовления изделий сложной конструкции из тугоплавких материалов давление формования на заготовку осуществляют одной или несколькими истекающими направленными управляемыми струями нагретых газообразных продуктов с

давлением Рз и температурой Тз (фиг.З).

Для упрощения изготовления изделие формование осуществляют при помощ1 разрежения с давлением Р между заготовкой и формообразующим элементом, кото рое создают путем захвата воздуха и; полости одной или несколькими истекаю щими струями нагретых газообразных продуктов (фиг.4).

Для обеспечения формования изделий из труднодеформируемых материалов реактивную силу F, возникающую при истечени / одной или нескольких управляемых направленных струй газообразных продуктов, формируют.

Затем отформованную деталь извлекают.

Пример осуществления заявляемого способа.

в устройстве для осуществления способа имеется двухконтурный турбореактивный двигатель 1 (фиг.7), обслуживающие егс системы запуска 2, топливопитания 3, автоматического и ручного регулирования 4, пожаротушения 5. Двигатель соединен с управляемым усилителем (мультипликатором) 6 давления реактивной тяги, который связан с пуансоном 7. Пуансон связан черег направляющие колонки 8 с жестко установленной матрицей 9. От воздухозаборника 1С двигателя к формообразующим поверхностям матриц проведен трубопровод низкого давления 11с краном управления 12. За выходным устройством двигателя, содержащим управляемые реактивные сопла 13, форсажные камеры 14, реверсивные заслонки 15, расположен регулируемый газо- заборник 16 одной или нескольких газовых струй. От газозаборника также проложен

управляемый кранами 17 газовод 18 к термошкафу 19, оснастке формования давления газов, состоящей из матрицы 20 и камеры высокого давления 21, матрице 9. Формуемая заготовка обозначена позицией 22.

Двигатель 1 запускают при помощи системы запуска 2,топливопитания 3, автоматического и ручного регулирования 4. Двигатель через воздухозаборник 10 интенсивно засасывает воздух, необходимый для его работы, и создает разрежение Р2 в трубопроводе низкого давления. Из выходного устройства двигатель отбрасывает истекающие с большим давлением PI и скоростью порядка 500-800 м/с газовые струи продук- тов сгорания, нагретые до температуры 600- 800°С, в зависимости от режимов работы двигателя. Регулируемым газозаборником 16 улавливают часть истекающих газовых струй продуктов сгорания.

В зависимости от материала заготовки 22, параметров его формообразования на одном устройстве, осуществляют несколько процессов предварительного и окончательного формования.

1.Заготовка из высокопрочного титанового сплава ОТ4/ГОСТ 19807-74/, лист толщиной 1,5-2 мм. Заготовку закрепляют между матрицей 20 и камерой высокого давления 21. При помощи газовода 18 подводят нагретые газовые струи к поверхностям заготовки и нагревают ее до пластического состояния (550-700°С). Через трубопровод низкого давления 11 создают разрежение в полости между заготовкой и поверхностью матрицы, а в камеру высокого давления подают истекающие с большой скоростью и давлением газовые струи продуктов сгорания. В результате осуществляется формование детали.

2.Заготовка из того же материала, что и в п. 1, толщина 1,5-2 мм. Необходимо изготовить деталь сложной конфигурации. Уловленные газозаборником нагретые газовые струи направляют на заготовку и доводят ее до пластического состояния (550-700°С). Заготовку размещают на матрице 9. Через тру- бопровод низкого давления создают разрежение в полости между заготовкой и поверхностью матрицы. Затем заготовку несколько раз предварительно вытягивают пуансоном 7 и окончательно формуют между формообразующими поверхностями пуансона и матрицы с давлением 25-30 МПа при помощи форсированной реактивной силы, возникающей от истечения струй продуктов сгорания.

3,Заготовка листовая из фенопласта, наполненного сажей ПМ-15 на 12% объема связующего (Ж-6-010-60), толщиной 2-2,5 мм. Заготовку разогревают до 100± 5°С в термошкафу 19, который создает рабочую температуру при помощи нагретых газов продуктов сгорания, подводимых газоводом. Размещают ее на матрице 9. Предварительно вытягивают пуансоном 7 и разрежением, подводимым трубопроводом низкого давления в полость между формообразующими поверхностями пуансона и матрицы с давлением 0,8-1 МПа, при помощи форсированной реактивной силы, возникающей при истечении струй продуктов сгорания, окончательно формуют.

4.Заготовка листовая из оргстекла АО- 120 (ТУ 5-19-244-84) толщиной 2-2,5 мм. Заготовку разогревают до 135± 5°С в термошкафу и размещают ее между матрицей 20 и камерой высокого давления 21. Окончательно формуют по формообразующей поверхности матрицы.

5.Заготовка как в п.4. Разогревают ее в термошкафу до 135 ±5°С и размещают на матрице 9 или матрице 20 и окончательно

формуют атмосферным давлением путем создания в полости между заготовкой и матрицей разрежения при помощи трубопровода низкого давления и т.д.

После того, как заготовка окончательно отформована, ее охлаждают, а затем извлекают готовую деталь давлением, образуемым при подаче истекающей охлажденной газовой струи продуктов сгорания в пространство между заготовкой и формообразующей поверхностью матрицы.

Осуществление заявляемого способа использования энергии химических реакций для процесса формования изделий обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

расширение технологических возможностей формования по причине использования для осуществления различных операций способа одного источника энергии ;

возможность осуществления способа автономно, независимо от внешних источников энергии;

возможность упраления направлением, величиной и продолжительностью усилия формования при изготовлении изделий сложной конфигурации из труднодеформируемых и тугоплавких материалов.

Создание экологически чистого способа формования при применении в качестве источника энергии реакции окисления водорода.

Формула изобретения 1. Способ формования изделий, по которому заготовку помещают в формообразую- щий инструмент, создают большое количество сжатых нагретых газообразных продуктов химических реакций, преимущественно окисления, и формование осуществляют за счет энергии упомянутых газообразных продуктов, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет одновременного осуществления нескольких различных операций формования от одного источника энергии, сжатые нагретые газообразные продукты формируют в одну или несколько управляемых направленных истекающих струй и формование осуществляют за счет сил и энергий, возникающих при истечении последних.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что перед формованием заготовку нагревают посредством тепловой энергии управляемых направленных истекающих струй сжатых нагретых газообразных продуктов.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длительности технологического процесса, после формования с готового изделия осуществляюттепло- отвод управляемыми направленными истекающими струями сжатых нагретых газообразных продуктов.с которых предварительно отбирают тепловую энергию.

4.Способ поп.1,отличающийся тем, что формование ведут с вакуумирова- нием, которое осуществляют путем захвата воздуха из полости формообразующего инструмента управляемыми направленными

истекающими струями сжатых нагретых газообразных продуктов.

5.Способ по п.1,отличающийся тем, что после формования изделие извлекают из формообразующего инструмента, воздействуя на него управляемыми направленными истекающими струями сжатых нагретых газообразных продуктов.

6.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью изготовления изделий

сложной конфигурации из тугоплавких материалов, формование заготовки осуществляют путем непосредственного воздействия на нее одной или нескольких управляемы направленных истекающих струй сжаты нагретых газообразных продуктов.

7.Способ поп.1,отличающийс тем, что, с целью изготовления изделие сложной конфигурации, формование осуще

ствляютза счет приложенной к формообра зующему инструменту реактивной силы возникающей при истечении одной или не скольких управляемых направленных исте кающих струй сжатых нагреты)

газообразных продуктов, при этом реактив ную силу реверсируют.

8.Способ по пп.1 и 7, отличающий- с я тем, что, с целью обеспечения формова ния деталей из труднодеформируемых мате

риалов, формование осуществляют за сче форсированной реактивной силы.

Использование: процесс формования изделий. Сущность изобретения: в качестве источника энергии, необходимой для воздействия на рабочую среду с целью формования заготовки, расположенной на формообразующей поверхности, используется энергия химических реакций, например реакции окисления водорода. При реакции образуется большое количество сжатых нагретых газообразных продуктов. Эти продукты формируют в одну или несколько управляемых нагретых истекающих струй и все операции формования изделий осуществляют за счет возникающих при этом сил и энергий. 7 з.п,ф-лы, 7 ил.

Р„т

СП

V

. фиг.13

Фиг.З

-5

Щи. 5

(Риг. 6