Устройство для штамповки металла в твердожидком состоянии Советский патент 1993 года по МПК B22D18/02 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к штамповке метал- 18 в твердожидком состоянии, и предназна- 1ено для изготовления формообразующих деталей оснастки - пресс-форм и штампов.

Целью изобретения является повышение качества отливок и расширение техно- югических возможностей устройства путем эасширения номенклатуры отливок как по габаритам, так и по материалам.

Н фиг.1 показано устройство, вид сверку; на фиг.2 - вертикальный разрез устройства, разрез А-А на фиг.1, на этапе, когда

вакуумная камера с металлоприемником с выведены из зоны прессования для подачи в металлоприемник металла (металлического порошка); на фиг.З - вертикальный разрез устройства, перпендикулярный разрезу, показанному на фиг.2, разрез Б-Б на фиг.1, слева - на этапе, когда устройство подготовлено для передачи металла из металлопри- емника в камеру прессования и в полость матрицы, справа - устройство на этапе, когда получена отливка; на фиг,4 - вертикальный разрез устройства, разрез В-В на фиг.1, слева - на этапе, когда устройство

со со

00

о

fc

u

подготовлено для аварийного снятия отливки с пуансона, справа - на этапе, когда от- лиака снята с пуансона; на фиг.5 - развертка телескопического кожуха; на фиг.6 - горизонтальный разрез опоры, разрез Г-Г на фиг.2, опора повернута на 45° относительно фиг.2; на фиг.7 - диафрагма, вид сверху.

Устройство состоит из станины 1 с неподвижными нижней 2 и верхней 3 попереч- ными, подвижными в вертикальном направлении нижней А л верхней 5 траверсами, подвижным в горизонтальном направлений столом 6, установленным на нижней поперечине 2, на которой закреплен цилиндр 7 с выталкивателем 8. На верхней поперечине 3 закреплены цилиндр 9 со штоком 10 и цилиндры 11 со штоками 12. На станине 1 закреплены направляющие брусья 13. Шток 10 цилиндра 9 соединен с траверсой 5, а штоки 12 цилиндров 11 - с траверсой 4. На столе 6 установлена вакуумная камера 14. образованная основание 15 и телескопическим кожухом 16, цилиндрами 17,18 со штоками 19,20 и уплотнительными кольцами 21. Телескопический кожух 16 состоит из наружной 22, промежуточной 23 и внутренней 24 труб. Труба 22 снабжена фланцем 25, труба 23 - фланцем 26, труба 24 - фланцем 27. Труба 23 надета на трубу 24, а труба 22 - на трубу 23. На фланце 26 промежуточной трубы 23 закреплены цилиндры 17,18. Штоки 19 цилиндров 18 закреплены на фланце 25 наружной трубы 22, а штоки 20 цилиндров 17 - на фланце 27 внутренней трубы 24. Вакуумная камера 14 соединена с вакуумным насосом (который не показан) через отверстие 28. На основании 15 закреплены штыри 29 механизма аварийного снятия отливок с пуансона, взаимодействующие с отверстиями 30 верхней траверсы 5, На штыри 29 надеты наконечники 31, перекрывающие отверстия 30 в моменты аварийного снятия отливок с пуансона. Устройство снабжено опорой 32, установленной на основании 15, металло- приемником 33 с нагревательным элементом 34 в виде индуктора. Металлоприемник 33 установлен на ползуне 35, а последний закреплен на стержне 36, установленном в осевое отверстие 37 опоры 32. В опоре 32 выполнены вертикальные пазы 38 и радиальное отверстие 39, в которое помещены шарик 40 и пружина 41, а также ввинчен винт 42. На стержне 36 выполнено углубление 43 для фиксирования стержня 36 шариком 40. На верхнем торце опоры 32 размещена шайба 44. На нижней траверсе 4 закреплена камера 45, облицованная теплоизоляционным материалом 46, облицованная теплоизоляционным материалом 46.

матрица 47 и диафрагма 48,50, на стыке которых выполнены вертикальные отверстия 51. На верхней траверсе 5 закреплена плита 52 с пуансоном 53. В металлоприемнике 33 (на фиг.З) показан металлический порошок 54, а в матрице 47 (на фиг.3,4) показана прессованная отливка 55 с пресс-остатком 56. Детали 33,4.4 выполнены из теплоизоляционных материалов, например

0 из керамики. Детали 23,34,47,52 выполнены водоохлаждаемыми (водоохлаждение не показано). Стол 6 снабжен приводом горизонтального перемещения, который на чертеже не показан.

5 Устройство работает следующим образом. Стол 6 перемещают в правое положение (как показано на фиг.2) и в металлоприемник 33 засыпают металлический порошок. Стол 6 перемещают в левое

0 положение, при этом совмещают вертикальную ось металлоприемника 33 с осью камеры 45. Цилиндрами 17, 18 поднимают трубы 22,23 кожуха 16 и герметизируют стык между траверсой 4 и фланцем 25 трубы 22.

5 Включают вакуумный насос и через отверстие 28 высасывают воздух из полости камеры 14 (в камере 14 создают разрежение 5 10-3 мм рт.столба). Подают напряжение на индуктор 34 и разогревают металлический

0 порошок 54 до температуры твердожидкого состояния. Отключают индуктор 34, подают давление жидкости в поршневую полость цилиндра 9, опускают траверсу 5, а последняя перемещает вниз траверсу 4. Нижний

5 торец камеры 45 нажимает на верхний торец металлоприемника 33, при этом шарик 40 сжимает пружину 41 и выходит из углубления 43 стержня 36, стержень 36 опускается (в это время выталкиватель 8 утоплен в

0 нижнем положении и не препятствует движению вниз стержня 36).

При опускании металлоприемника 33 твердожидкий металл перемещается из металлоприемника 33 в камеру 45, а затем

5 через отверстия 51 диафрагмы 48 - в полость матрицы 47 и оформляет отливку. После заполнения полости матрицы на металл возрастает давление до 5-10 кгс/мм2, .под которым происходит кристаллизация жид0 кой фазы металла. После получения отливки 55 поднимают траверсу 5, а траверсу 4 составляют в нижнем положении, при этом происходит снятие отливки 55 с пуансона 53. Если усилия цилиндра 9 на подьем тра5 версы 5 сказывается недостаточно для снятия отливки 55 с пуансона 53 (усилие обратного хода цилиндров, как правило, в несколько раз меньше усилия прессования), то поднимают траверсы 4,5. На верхние торцы штырей 29 надевают наконечники 31 и

версы 4,5 опускают. Траверса 5 доходит наконечников 31 и останавливается, а верса 4 продолжает опускаться под деист ием большого прямого усилия прессова- ни i цилиндров 11, при этом происходит тие отливки 55 с пуансона 53, затем под- чают матрицу 47 и извлекают из нее от- жу 55 с пресс-остатком 56 и диафрагмой и пресс-форму готовят для получения

сн ни ли 48

следующей отливки. Использование в

качестве исходного

материала порошка и доведение его до Т8 фдожидкого состояния позволяет получать отливки с минимальной химической не эднородностью (с той же неоднородностью, которая имеется в порошке). Твердо- жидкая масса без дендритов свободно затекает через отверстия 51 в диафрагме 48 олость матрицы при относительно малом влении (3-5 кгс/мм2). Вакуумирование металла при его нагреве очищает границы зе эен порошка от окислов и других химиче- х соединений. Совместное использова- е вакуума и избыточного давления зволяет получать качественные (беспори- uie) отливки с высокими механическими ойствами (с высокой пластичностью и арной вязкостью).

Нагрев порошка индукционными токами возможен в металлоприемнике, прони- емом для электромагнитных излучений, ким материалом является керамика. Но рамика не выдерживает больших напряжений растяжения, следовательно, она не п игодна для камеры прессования, это обусловлено введением в устройство дополнительного узла-камеры прессования, но удлинило путь металла из металло- иемникз 33 в матрицу 47 пресс-формы. Потребовалось удлинение хода металло- иемника 33 по опоре 32, а это повлекло создание кожуха с большим изменением ею высоты. Создание кожуха заявляемой конструкции позволяет решить поставлен- е задачи (при тех же габаритах пресса кожух с большим изменением высоты по- оляет получать более крупные отливки по сравнению с устройством, снабженным кожухом с малым изменением высоты).

Снабжение устройства механизмом а 5эрийного снятия отливок с пуансона заяв- л чемой конструкции позволяет быстро отделять отливки от пуансона, т,е. не допускать большого обжатия пуансона от- л 4вкой, а это позволяет при одном и том же у ;илии пресса снимать с пуансона отливки с более глубокими полостями и больших размеров, т.е. данный существенный признак устройство расширяет номенклатуру изготовляемых отливок.

Выполнение опоры пресс-формы с осевым и радиальными отверстиями и вертикальными пазами позволяет поднимать металлоприемник на большую высоту, ис- 5 пользуя для этого выталкиватель пресса. Снабжение опоры стержнем, изготовленным из электропроводного материала (например из стали или графита) позволяет нагревать в металлоприемнике не только

0 металлические.порошки, ной различные неметаллические материалы и получать не только отливки из металла, но и заготовки из композиционных материалов. Вихревые токи в порошке наводятся хорошо когда

5 между частицами имеется плотный контакт и частицы порошка не имеют окисной пленки на поверхности, т.е. когда порошок, насыпанный в металлоприемник, имеет хорошую устойчивую электропроводность

0 (от одной частицы к другой частице порошка). При наличии на поверхности каждой частицы порошка окисной пленки масса порошка, насыпанная в металлоприемник, не имеет хорошей устойчивой электропровод5 ности. Электропроводный ферромагнитный стержень 36 (например из стали, покрытый слоем хрома), размещенный в центре метал- лоприемникэ 33, разогревается вихревыми токами индуктора и нагревает порошок. При

0 нагреве порошка в условиях вакуума окис- ная пленка каждой частицы порошка разлагается на чистый металл и газы, которые отсасываются вакуумным насосом, а масса порошка становится высокоэлектропровод5 ной, и вихревые токи начинают наводиться во всем объеме порошка, что приводит к выравниванию температуры во всем обьеме порошка. Снабжение опоры подпружиненным фиксатором позволяет удерживать ме0 таллоприемник в верхнем положении при опущенном выталкивателе пресса, а это позволяет стол 6 с установленными на нем опорой и металлоприемником перемещать в горизонтальном направлении. Это в свою

5 очередь позволяет увеличить габариты прессованных отливок без увеличения габаритов устройства, т.е. позволяет расширить технологические возможности устройства (получать более крупные отливки из более

0 широкой номенклатуры материалов). Формула изобретения 1. Устройство для штамповки металла в твердожидком состоянии, содержащее станину с нижней и верхней поперечинами,

5 подвижные в вертикальном направлении нижнюю и верхнюю траверсы, подвижный в горизонтальном направлении стол, пресс- форму, состоящую из опоры, матрицы и пуансона, отличающееся тем, что, с

целью повышения качества отливок и расширения технологических возможностей, оно снабжено вакуумной камерой, металле- приемником с нагревательным элементом, камерой прессования и механизмом аварийного снятия отливок с пуансона, при этом стол установлен на нижней поперечине станины, вакуумная камера, механизм аварийного снятия отливок с пуансоном и опора пресс-формы закреплены на столе, металлоприемник установлен на опоре, а камера прессования и матрица закреплены на нижней траверсе пресса.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что вакуумная камера выполнена в виде основания, телескопического кожуха, состоящего из трех труб с фланцами, и цилиндров, при этом цилиндры закреплены на фланце средней трубы и половина из них через один закреплена своими штоками на фланце наружной трубы, а другая половина

цилиндров закреплена своими штоками на фланце внутренней трубы.

3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что механизм аварийного снятия

отливок с пуансона выполнен в виде штырей, установленных на основании вакуумной камеры и съемных наконечников, при атом в верхней траверсе выполнены отверстия под штыри, а съемные наконечники установлены на штырях с возможностью перекрытия отверстий.

4. Устройство по п.1 .отличающееся тем, что оно снабжено стержнем с закрепленным на нем ползуном и подпружиненным фиксатором, при этом в опоре пресс-формы выполнены вертикальные пазы под ползун, осевое и радиальное отверстия, стержень установлен в осевом отверстии опоры, а подпружиненный фиксатор - в радиальном отверстии с возможностью взаимодействия со стержнем.

Фиг.1

7

1838044

А-А

М 36 Л Л

пх#

шшшшшш жшшшшшшш

Фиг.I

6-5

Фиг.З

Ы

Ј2

01

П

Li

81

Ы

9-9 wjsesi

58

40