Инструмент для работы при высоком давлении Советский патент 1976 года по МПК B21C25/02 B21C27/00 

1

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, например, к прессованию.

Известна конструкция инструмента для работы при высоком давлении, содержащего внутренний трубчатый контейнер или инструмент из твердого сплава или кера1мики и один или несколько слоев обмотки из высокопрочной ленты или проволоки, выполненных с обеспечением во внутреннем трубчатом контейнере больших предварительных напряжений 1.

Недостатком устройства является ограниченная стойкость рабочих элементов, не позволяющая повышать рабочие давления.

Известен также инструмент для прессования, содержащий втулку (матрицу) с обмоткой из жаропрочного материала, охватывающей последнюю с предварительным натягом

2.

Недостатком такого инструмента является его невысокая прочность, невозможность повышения рабочих давлений, а также необходимость охлаждения обмотки при деформировании с нагревом, например, в изотермических условиях. Эти недостатки обусловлены уменьшением натяга между обмоткой и матрицей вследствие их нагрева при лолугорячем, горячем или изотермическом деформировании.

Цель изобретения- обеспечение возможности повышения рабочих давлений за счет повышения прочности инструмента и исключения необходимости его охлаждения. Для этого обмотка предлагаемого инструмента выполнена из материала с коэффициентом линейного температурного расширения на 10-20% меньшим, чем коэффициент линейного температурного расширения материала матрицы.

В этом случае повышение температуры при деформировании с нагревом вызывает расширение матрицы и охватывающей ее обмотки, однако, в отличие от известных конструкций, увеличение внутреннего диаметра обмотки будет меньшим, чем увеличение наружного диаметра матрицы, так как коэффициент линейного температурного расширения материала проволоки или ленты обмотки меньше, чем у материала матрицы. Эта разница в размерах

создает дополнительный натяг между матрицей и обмоткой, вызывающий возникновение дополнительных сжимающих напряжений. Наличие этих напряжений позволяет увеличить допустимые рабочие давления деформирования и повысить прочность инструмента.

Пример. Инструмент для изотермического выдавливания медных или алюминиевых сплавов. Матрица изготовлена из высокопрочной щтамповой стали марки 5ХНМ (0,5-

0,6% С; 0,5-0,8% Мп; 0,5-0,8% С; 1,4- 1,8% Ni; 0,15-0,3% Mo; не более 0,35% Si). Коэффициент линейного температурного расширения материала матрицы ,5-10На матрицу с предварительным натягом намотана обмотка из Проволоки из высокопрочной стали 4Х8В2 с составом: 0,35-0,45% С; 0,2-0,4% Мп; 7,0-9,0% Сг; 2,0-3,0% W; не более 0,35% Si; «е более 0,25% Ni. Материал обмотки имеет коэффициент линейного температурного расширения ,9-10. Наружный диаметр матрицы и соответствующий ему внутренний диаметр обмотки равен 100 мм. Оптимальная температура работы инструмента 700°С. Увеличение диаметра матрицы при нагреве до этой температуры равно: Ай„ а4г- 14,5-10-6-100-700 1,015 мм АС М--увеличение диаметра матрицы а - коэффициент линейного температурного расширения, rfo - исходный диаметр; t - температура нагрева матрицы Увеличение внутреннего диаметра обмотки при нагреве до 700°С равно: Мо aodot 12,9 10-6.100 700 0,903 мм При этом дополнительный натяг между матрицей и обмоткой составляет: д 1,015-0,903 0,1 мм. Такое выполнение предлагаемого инструмента позволяет исключить «еобходимость применения охлаждения обмотки, т. к. нагрев в этом случае не снижает, а наоборот увеличивает предварительный натяг в матрице,что позволяет увеличить рабочее давление деформирования и повысить прочность инструмента. Формула изобретения Инструмент для работы при высоком давлении, содержаш,ий матрицу из жаропрочного материала с обмоткой, охватываюш,ей .матрицу с .предварительным натягом, отличаюш, и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности повышения рабочих давлений за счет повышения прочности инструмента и исключения необходимости его охлаждения, обмотка выполнена из материала с коэффициентом линейного температурного расширения на 10-20% меньшим, кем коэффициент линейного температурного расширения материала матрицы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Франции № 2153644, М. Кл. В 21С 37/00, 1971 г. 2.Авт. св. СССР № 445491, М. Кл.. В 21С 27/00, 1971 г.