Устройство для непрерывного выдавливания Советский патент 1993 года по МПК B21C23/00 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к деформированию материала с помощью процесса непрерывного выдавливания.

Наиболее близким к предложенному по достигаемому результату и количеству общих существенных признаков является устройство для непрерывного выдавливания, в котором исходный материал задается в кольцевые пазы, выполненные в приводном колесе, перемещается в калибры, образованные кольцевыми пазами приводного колеса и обращенной к кольцевым пазам криволинейной поверхностью неподвижного башмака с внутренней камерой и с выполненными в нем сквозными с выходом в камеру отверстиями. По направлению движения металла в калибрах между их стенками смежно с башмаком установлены ограничители перемещения металла, которые заставляют металл изменить направление перемещения и потечь через выполненные в башмаке сквозные отверстия в его внутреннюю камеру, где осуществляется формообразование изделия с помощью аксиально установленных во внутренней камере матрицы и оправки, образующих между собой зазор для течения металла вдоль продольной оси оправки.

Недостатком устройства является отсутствие равномерности, плавности и непрерывности течения металла между приводным колесом и матрицей из-за неопределенности параметров и формы выполненных в башмаке сквозных отверстий, что в конечном результате снижает качество получаемых изделий.

Сущность изобретения заключается в том, что сквозные отверстия башмака выполнены в форме усеченного конуса с мень- шими диаметрами оснований, обращенными к кольцевым пазам, равными максимальному расстоянию между стенками кольцевых пазов, и с углом конусности, находящимся в интервале от 5 до 45°, причем наиболее эффективный угол конусности находится в интервале от 10 до 30°, а оптимальный угол - от 15 до 20°. Указанные форма и параметры сквозных отверстий обеспечивают непрерывность течения металла, а также его оптимальное давление на стенки сквозных отверстий.

Устройство снабжено установленной в камере башмака соосно матрице распределительной плитой с выступами, вершины которых расположены в соответствующих, проходящих через ось сквозных отверстий плоскостях, и пазами для концентрирова- ния металла в зоне зазора между оправкой и матрицей. Спрофилированная таким образом распределительная плита предназначена для равномерного распределения ПОТОКЕ металла вокруг оправки.

В устройстве, содержащем по меньшей

мере одно приводное колесо, выполнено четное количество кольцевых пазов, а соединительный элемент, посредством которого оправка крепится к башмаку, выполнен в виде болта, установленного между ближайщими к середине колеса кольцевыми пазами. Выполнение количества кольцевых пазоэ больше одного на расстоянии один от другого обеспечивает возможность сокращения расстояния между колесом и матрицей при одновременном сохранении равномерного распределения потока металла, в зоне зазора между оправкой и матрицей, а также возможность выдавливания изделий с относительно большим поперечным сечением, так как увеличивается объемный расход исходного материала.

В башмаке выполнен канал для подачи смазывающей жидкости внутрь прессованного изделия, а болт выполнен с радиальным каналом и кольцевым пазом, соединяющимся с выполненным в башмаке каналом для подачи смазывающей жидкости, и с внутренним осевым каналом для прохода по нему смазывающей жидкости,

сообщенным с радиальным каналом.

Матрица может быть установлена по свободной в радиальной направлении посадке, а устройство в этом случае снабжено установленными на равных угловых расстояниях один от другого с возможностью взаимодействия с матрицей центрирующими винтами, при этом в башмаке выполнены резьбовые отверстия для размещения в них центрирующих винтов. Обеспечение возможности центровки матрицы позволяет повысить качество получаемых изделий.

Внутренняя камера башмака может быть выполнена в форме усеченного конуса, коническая поверхность которого сопряжена с соответствующими коническими поверхностями сквозных отверстий, с углом конусности, равным углу конусности смежных с ней конических поверхностей сквозных отверстий. Такое выполнение

внутренней камеры башмака обеспечивает плавность и равномерность процесса выдавливания материала.

Внутренняя камера башмака может быть выполнена из основной и выходной частей, при этом угол конусности основной части камеры меньше угла конусности выходной ее части. Такое выполнение внутренней камеры башмака дает возможность изготавливать изделия с большими размерами поперечного сечения при обеспечении непрерывности процесса выдавливания.

На фиг,1 представлены участок приводного колеса с выполненными в нем двумя кольцевыми пазами и участок башмака с его внутренней камерой и установленными в ней матрицей и оправкой, радиальное сечение; на фиг.2 - распределительная плита, расположенная во внутренней камере башмака, в плане; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вариант крепления матрицы; на фиг.Ь - вариант оправки, предназначенной для получения многополосного профиля; на фиг,6 - распределительная плита, расположенная во внутренней камере башмака, вариант в плане; на фиг.7 - сечение Б-Б на фиг.6; на фиг.8 - профиль, полученный в результате выдавливания с помощью устройства, показанного на фиг.5; на фиг.9 - устройство с конусной формой внутренней камеры башмака; на фиг. 10 - вариант оправки, предназначенной для получения многополосного профиля, в устройстве, показанном на фиг.9; на фиг.11 - сечение В-В на фиг.10; на фиг.12-профиль, полученный в результате выдавливания с помощью устройства, показанного на фиг.10.

Устройство на фиг.1, предназначенное для получения алюминиевой трубы, содержит приводное колесо 1 с двумя выполненными в нем на расстоянии один от другого кольцевыми пазами 2, неподвижный башмак 3 с внутренней камерой 4, образующей с обращенной к кольцевым пазам 2 приводного колеса 1 криволинейной поверхностью общие калибры для перемещения по ним металла. В неподвижном башмаке 3 выполнены сквозные с выходом в камеру 4 отверстия 5, удлиненные преимущественно в направлении их продольных осей, расположенных в плоскостях симметрии кольцевых пазов 2, и имеющие форму усеченного конуса с меньшими диаметрами оснований, обращенными к кольцевым пазам и равными максимальному расстоянию между стенками кольцевых павов. По направлению движения металла в калибрах в кольцевых пазах 2 между их стен ками смежно с башмаком установлены ограничители перемещения металла. В камере 4 башмака 3 расположены оправка 6, распределительная плита 7, устанавливающее кольцо 8, матрица 9 для выдавливания и опоры 10 матрицы. Матрица 9 и оправка 6 установлены аксиально и образуют между собой обращенными одна к другой поверхностями зазор 11 для течения металла вдоль продольной оси оправки 6. Оправка 6 связана с башмаком 3 посредством соединительного

элемента в виде болта. 12, размещенного между кольцевыми пазами 2. Распределительная плита 7 (фиг.2 и 3) профилируется таким образом, чтобы распределять поток 5 металла равномерно вокруг оправки. Она выполнена с выступами 13, вершины которых расположены в соответствующих проходящих через оси сквозных отверстий плоскостях, которые разделяют поток ме0 талла, поступающий от соответствующих сквозных отверстий 5, и с пазами 14 для концентрирована примыкающих разделенных потоков металла в зоне зазора 11 между оправкой 6 и матрицей 9. В башмаке

5 3 выполнен канал 15 для подачи смазываю щей жидкости внутрь прессованного изделия. В болте 12 выполнены кольцевой паз 16, который через радиальный канал связан с каналом 15 для подачи смазочной жидко0 сти, а также внутренний осевой канал 17 для прохода по нему смазочной жидкости, сообщающийся с радиальным каналом и с каналом 18, выполненным в оправке 6. В зависимости от потребности жидкость вы5 пускается из канала 15, выполненного е башмаке 3, через каналы 17, 18 внутрь машины для выдавливания. Смазочный материал используется для облегчения последующей операции извлечения при ис0 пользовании плавающей оправки. В качестве смазочного материала могут быть использованы либо пар, либо азот для замедления окисления внутри машины для выдавливания. Труба 19 получается в процессе

5 выдавливания. Матрица 9 для выдавливания может находиться в камере 4 башмака 3 по свободной в радиальном направлении посадке (фиг.4). В этом -случае устройство снабжено шестью центрирующими винтами

0 20, находящихся на равном угловом расстоянии друг от друга, размещенных в выполненных в матрице 9 резьбовых отверстиях с возможностью взаимодействия с матрицей 9. При сборке на закрепленной во внут5 ренней камере 4 башмака 3 оправка 6 устанавливаются кольцо 8 и распределительная плита 7. Затем устанавливается матрица 9 и при наличии в устройстве центрирующих винтов 20 осуществляется центровка матри0 цы относительно оправки. Для этого три чередующихся винта 20 находятся в контакте с матрицей 9 и регулируются так, чтобы матрица 9 и оправка 6 выставились коаксиально относительно друг друга и кольцевой зазор

5 11 между оправкой б и матрицей 9 имел постоянную ширину по всему сечению. Затем три других винта 20 соответственно затягиваются, чтобы дополнить воздействие первоначальных трех винтов для фиксирования матрицы 9. И, наконец, опора 10 матрицы вворачивается в кэмеру 4 башмака 3, чтобы соединить матрицу 9 с распределительной плитой 7 и установочным кольцом 8.

Устройство, показано на фиг.5, подобно устройству, показанному на фиг,1. Однако оно предназначено для получения многополосного профиля 21, имеющего толщину стенки 0,8 или даже 0,4 мм (фиг.8), Оправка 22 в данном устройстве снабжена головкой 23, по форме соответствующей внутренней части многополосного профиля 21, с прорезями 24, вытянутыми поперек головки для образования внутренних перегородок профиля 21. Зазор между оправкой 22 и матрицей 25 выбирается соответствующим толщине стенки выдавливаемого профиля, а деформирующая поверхность 26 матрицы 25, обращенная к оправке 22, соответствует наружной части многополосного профиля. Распределительная плита 27 имеет немного иную форму, чем распределительная плита 7 на фиг. 1. Она имеет увеличенные выступы 28 (фиг.6 и 7) и паз 29 круговой формы.

Устройство, показанное на фиг.9, предназначено для получения тонкостенной трубы 30 большого диаметра. Внутренняя камера башмака в указанном устройстве состоит из трех подводящих блоков. Внутренние полые части первого подводящего блока 31 и второго подводящего блока 32, составляющие основную часть камеры, выполнены в форме усеченных конусов, конические поверхности 33 и 34 которых сопряжены между собой и с соответствующими коническими поверхностями 35 и 36 сквозных отверстий 5. с ууюм конусности, равным углу конусности смежных с ними конических поверхностей 35.и 36 сквозных отверстий 5, чтобы обеспечить плавно расходящуюся поверхность. Внутренняя полая часть третьего подводящего блока 37, представляющего собой выходную часть камеры, выполнена также в форме усеченного конуса, но с большим углом конусности, чем внутренние полые части первого 31 и второго 32 подводящих блоков и расположена вокруг наружной поверхности оправки 38. Оправка 38 установлена на матрице 39 посредством перемычки 40 с образованием зазора 41 для течения металла вдоль продольной оси оправки 38. Причем третий подводящий блок 37 и матрица 39 крепятся во внутренней камере башмака с помощью опорного кольца 42 матрицы.

Устройство, показанное на фиг.10 и 11, предназначено для выдавливания многополосного профиля 43. Данное устройство подобно устройству, показанному на фиг.9, однако отличается формой оправки 44, которая предназначена для получения многополосного профиля 43, имеющего поперечное сечение эллиптической формы с удлиненной большой осью, и выполнена так

же, как и оправка 22 на фиг.5. Устройство содержит приводное колесо 1 с кольцевыми пазами 2, башмак 3 с внутренней камерой 4 и с выполненными в нем сквозными отверстиями 5, а также ограничитель 45 перемещения металла. Камера состоит из двух подводящих блоков 46 и 47, внутренние полые части 48 и 49 которых выполнены в форме усеченного конуса с углом конусности, равным углу конусности смежных с ними конических поверхностей сквозных отверстий 5. Камера имеет поперечное сечение эллиптической, формы. В камере расположена оправка 44 для получения многополосного профиля, которая размещена на матрице.50 на перемычках 51 и образует с матрицей зазор 52 для т чения металла. Большая ось поперечного сочения эллиптической формы камеры совпадает с продольной осью оправки 44.

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

Для того, чтобы выдавить тонкостенную (между 0,8 и 3 мм) алюминиевую трубу 19 большого диаметра (вплоть до 100 и даже

150 мм), материал, перемещаемый по кольцевым пазам 2 в результате вращения приводного колеса 1,. после его контакта с ограничителями перемещения металла направляется через сквозные отверстия 5 во

внутреннюю камеру 4 башмака 3. Потоки металла из сквозных отверстий 5 наталкиваются, на соответствующие им выступы 13 распределительной плиты 7, которые их разделяют и по наклонным поверхностям

которых потоки металла перемещаются к пазам 14 распределительной плиты 7, которые способствуют слиянию разделенных потоков и равномерному концентрирова- нию их в зоне кольцевого зазора 11 между

оправкой 6 и матрицей 9. В результате течения металла в зазор 11 вдоль продольной оси оправки 6 выпрессовывается труба 19. ; Было обнаружено, что эффективными углами конусности сквозных отверстий 5 является интервал от 5 до 45° при предпочтительной величине этого интервала от 10 до 30°, а оптимальный интервал от 15 до 20°. Указанные интервалы конусности, а также использование в устройстве количества кольцевых пазов и смежных с ними сквозных отверстий больше одного способствуют уменьшению давления на кони ::- ские поверхности сквозных отверстий. Еще большего уменьшения давления можно достичь при использовании большего количества кольцевых пзэов и смежных с ними сквозных отверстий, пока это не приведет к чрезмерному усложнению требований подвода исходного материала или к чрезмерному увеличению необходимой мощности.

Когда используется четкое количество кольцевых пазов, закрепление оправки для выдавливания башмака с помощью центрального болта облегчается. Облегчаются также подвод жидкости внутрь изделия и замена оправки с целью получения изделий с различным поперечным сечением.

Возможно использование в устройстве нескольких приводных колес, каждое из которых имеет один или более кольцевых пазов.

В устройстве, показанном на фиг.5, поступающие из сквозных отверстий 5 во внутреннюю камеру башмака потоки металла контактируют с выступами 28 распределительной плиты 27, в результате чего потоки разделяются и направляются к круговому пазу 29. Из кругового паза 29 равномерно сконцентрированный вокруг оправки 22 металл попадает в прорези 24 головки 23 оправки 22 и в зазор между оправкой 22 и матрицей 26, в результате чего выпрессовы- вается профиль 21,

В устройстве, показанном на фиг.9, На- правляемый из кольцевых пазов 2 металл течет через сквозные отверстия 5 и затем плавно через подводящие блоки 31, 32 и 37 конусообразной формы, чтобы плавно и равномерно выдавливаться через кольцеобразный зазор 41 между оправкой 38 и матрицей 39, причем слияние металла осуществляется после прохождения им перемычек 40. В

Формула изобретения .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНО- ТО ВЫДАВЛИВАНИЯ, содержащее приводное колесо с выполненными в нем на расстоянии один от другого кольцевыми пазами, неподвижный башмак с внутренней камерой, образующий обращенной к кольцевым пазам приводного колеса криволинейной поверхностью общие калибры и имеющий сквозные с выходом в камеру отверстия, удлиненные преимущественно в направлении их продольных осей, расположенных в плоскостях симметрии кольцевых пазов, размещенные в кольцевых пазах между их стенками и смежные с башмаком ограничители перемещения металла, установленную во внутренней камере башмака оправку, связанную с башмаком соединительным элементом, м матрицу, образующие между собой

результате выдавливания получэьтск ,.)- стенная трубз 30 большого диаметра. Угол конусности выбирается таким, чтобы в ре зультате расхождения конических поверх- 5 ностей 33 и 34 подводящих блоков обеспечиг-элся диаметр, соответствующий диаметру матрицы 39, а расстояние от кольцевых пазов 2 до матрицы 39 было минимальным при условии поддержании

0 плавного и равномерного процесса выдавливания. Подводящие блоки 31, 32 и 37 обеспечивают эффект плавного увеличения (вытягивания) поперечною сечения поток металла и дают возможность изготаепиайть

S изделия, имеющие размеры поперечного сечения большие, чем могли 5ы быть получены на устройстве, показанном нз фиг.1.

В устройстве, показанном на фиг, 10 и 11, направляемый и кольцзвь;х пазов 2 ме0 талл течет через сквозные стверс: ия 5 башмака, через имеющие внутренние полые части 48 и 49 в форме усеченного конуса подводящие блоки 46 м 47 к зазору 52 для выдавливания, образованному между оп5 равкой 44 и матрицей 50. Выдавливание осуществляется плавно и равномерно при слиянии потока металла после прохождения перамычзк 51. Угол конусности выбирается таким, чтобы получить изделия с .мкогопо0 лосным профилем 43 (фиг. 12) при минимальном расстоянии от кольцевых пазов да матрицы 50, обуславливающем поддержание-плавного и равномерного течения металла в процессе выдавливания.

5

(56) Патент Великобритании 0125788, кл. В 21 С 23/00, 21.11,84.

.ценными одна к другой поверхностями за- зор для течения металла вдоль продольной оси оправки, отличающееся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет обеспечения непрерывности течения металла, сквозные отверстия башмака выполнены в форме усеченного конуса с меньшими диаметрами оснований, обращенными к кольцевым пазам, равными максимальному расстоянию между стенками кольцевых пазов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конические поверхности сквозных отверстий выполнены с углом конусности 5 - 45.

3. Устройство по п.1-, отличающееся тем, что конические поверхности сквозных отверстий выполнены с углом конусности Ш-30 .

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конические поверхности сквозных

отверстий выполнены с углом конусности1 15-20.

5, Устройство по пп, 1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено установленной в камере башмака соосно с матрицей распределительной плитой с выступами, вершины которых расположены в соответствующих, проходящих через ось сквозных отверстий, плоскостях, и пазами для концентрированна металла в зоне зазора между оправкой и матрицей. б. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет получения изделий большего диаметра, внутренняя камера башмака выполнена в форме усеченного конуса, коническая поверхность которой сопряжена а соответствующими коническими поверхностями сквозных отверстий, с углом конусности, равным углу конусности смежных с ней конических тю- верхностйй сквозных отверстий.

7. Устройство по п.б, отличающееся тем, что камера выполнена из основной и выходной частей, при этом угол конусности основной части камеры меньше угла конусности выходной ее части.

8. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееСи тем, что в башмаке выполнен канал для подачи смазывающей жидкости внутрь

,Л Л

fvT N

.Nj.-. , Гч

--К I

прессованного изделия через соединитель. ный элемент и матрицу.

9. Устройство по пп. 1 - 5 и 8, отличающееся тем, что в по меньшей мере одном приводном колесе выполнено четное количество кольцевых пазов, а соединительный элемент выполнен в виде болта, установленного между 6/мх айшими к середине колеса кояьцевыми-пззамм,

Л

10. Устройство по пп. 1 - 5, 8 и 9, отличающееся тем, что болт выполнен с ради- альйУм каналом и колш.евым пазом, соединяющимся с выполненным в бзшмаg ке каналом для подачи смазочной жидкости, а также с внутренним осевым каналом для прохода по нему смазочной жидкости, связанным с радиальным каналом.

11. Устройство no iiп. 1 5, 9 и 10, отли0 чающееся тем, что оно снабжено установленными на равных угловых расе ояниях один относительно другого с возможностью взаимодействия с матрицей центрирующими винтами, при этом в башмаке

Ь выполнены резьбовые отверстия для размещения в них центрирующих винтой.

«„ 18.05.89 по пп, v 20.06.89 по п.1

Приоритет по пунктам: 10;

ь

to

Использование: при обработке металлов давлением, а именно при деформировании материала в процессе непрерывного выдавливаний Сущность: исходный материал вводится в два (или более) находящихся на расстоянии один от другого кольцевых паза, выполненных в приводном колесе. Затем исходный материал перемещается в калибры, образованные криволинейной поверхностью неподвижного башмака с внутренней камерой и самими кольцевыми пазами. В башмаке выполнены сквозные отверстия в форме усеченных конусов с выходом в камеру, смежные с соответствующими кольцевыми пазами. Наиболее эффективные углы конусности сквозных отверстий находятся в интервале 2 5 . 45°, 10 30е, .а оптимальный интервал равен 15 20°. Далее исходный материал направляется ограничителями перемещения металла в сквозные отверстия башмака и затем во внутреннюю камеру башмака Потоки металла во внутренней камере башмака наталкиваются на распределительную плиту, которая с помощью выполненных в ней пазов и выступов равномерно распределяет поток металла вокруг зазора между оправкой и матрицей. Матрица может центрироваться относительно оправки с помощью набора центрирующих винтов. Когда используется четное количество кольцевых пазов, оправка может быть прикреплена к башмаку с помощью болта, размещенного между ближайшими к центру кольцевыми лазами. Смазочные или замедляющее окисление жидкости могут вводиться д внутрь изделия через выполненный в башмаке ка- нал для подачи смазочной жидкости, выполненные в болте радиальный канал, кольцевой паз, внутренний осевой канал и канал в оправке. Камера башмака может был выполнена в форме усеченного конуса в силу чего возникает возможность выдавливания изделий с большим поперечным сечением. На устройстве можно выпрессовывать изделия с многополосным профилен если оправка снабжена головкой по форме соответствующей внутренней части профиля. 10 зя ф-пы.12ил Ј %ш ю CJ

w

6-5

/7

I/

17

-18

1

19

40

OQGp Фи г 8

фиг. 7

3f.

Фт.9

&

41

Фиг. 10

jdoaaaaaDD) Фиь.12

i

M

Л

D)