Инструмент для прямого прессования труб и полых профилей

(54) ИНСТРУМ СОВАНИЯ ТР (57) Изобретен таллов давлен ту для горяче О,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4736471/27 (22) 08.09.89 (46) 23.12.91. Бю (71) Государств тельский, проек ститут сплаво. металлов "Гипро (72) В.Н.Золкин (53) 621.777,07 (О (56) Перлин И.Л. лов, М,: Металлу л. Гч". 47 енный научно-исследоватный и конструкторский инв и обработки цветных цветметобработка"и В.Г.Шуйский 88.8)Теория прессования металргия, 1964, с. 15, рис. 1 б; ЕНТ ДЛЯ ПРЯМОГО ПРЕСУБ И ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ ие относится к обработке меием, в частности к инструмено прессования труб и полых профилей преимущественно с отверстиями малого диаметра. Целью изобретения является увеличение стойкости инструмента и снижение энергоемкости при прессовании профилей и труб с отверстиями малого диаметра. При прессовании профилей и труб заготовка 10 перемещается вместе с иглой 4 под действием пресс-шайбы 3. При прес- совании на иглу 4 интенсивно воздействует второй очаг деформации, расположенный под пресс-шайбой 3. В игле установлены теплопроводящая вставка 7 длиной 0,50,8 диаметра контейнера и теплопоглощающая вставка 9, которые обеспечивают локализацию зоны охлаждения в области максимальной деформации второго очага, 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для горячего прессования труб и полых профилей, преимущественно с отверстием малого диаметра.Цель изобретения - увеличение стойкости инструмента при прессовании профилей и труб с отверстиями малого диаметра и снижение энергоемкости за счетуменьшения усилия прессования путем локализации зоны охлаждения в области максимальной деформации под пресс-шайбой.На фиг.1 представлен предлагаемый инструмент с иглой, снабженной теплоотводящей вставкой иэ медного сплава, продольный разрез; на фиг.2 и 3 - иглы предлагаемого инструмента с дополнительными теплопоглощающими вставками, продольные разрезы.Инструмент содержит контейнер 1 с матрицей 2, в полости которого установлена пресс-шайба 3 с иглой 4, выполненной в виде хвостовика 5 и рабочей зоны с полостью 6, в которой размещена теплоотводящая вставка 7 иэ сплава на основе меди, В этой же полости перед или за теплопроводящей вставкой может быть дополнительно размещена теплопоглощающая вставка 8 из материала с высокой теплоемкостью. Полость 6 со стороны хвостовика может быть закрыта заглушкой 9,При прессовании профилей и труб заготовка 10 (фиг.1) перемещается вместе с иглойф 4 под действием пресс-шайбы 3, Периферийные заторможенные трением слои заготовки срезаются в угловой зоне контейнера и пресс-шайбы. В результате, кроме пластической зоны у матрицы, возникает дополнительный очаг деформации под пресс-шайбой, представляющий собой щелевую затопленную струю металла, направленную к оси прессования. Место слияния этой струи с осью прессования строго расположено на расстоянии от пресс-шайбы, равном 0,45 диаметра контейнера, По существу, при прямом прессовании с трением по контейнеру происходит истечение с двумя очагами деформации: первый расположен у матрицы, второй - под пресс-шайбой,Установлено, что на и рессовую иглу второй очаг деформации воздействует так сильно, что чаще всего в этой области происходит обрывность игл, Особенно это касается случаев прессования с высоким трением и захолаживанием по контейнеру, когда кольцевая струя наиболее интенсивна. Практика показывает, что все сужения и обрывы игл укладываются в узкий диапазон и практически не выходят за пределы расстояния, равного 0,20,7 диаметра контейнера,Выполнение в игле осевой полости 6 и размещение в ней теплоотводящей вставки изсплава на медной основе или другого материала с высокой теплопроводностью длиной 0,50,8 диаметра контейнера с началом от пресс-шайбы обеспечивают перекрывание области соударения струи и отвод тепла из нее в менее нагруженные и менее разогретые участки иглы или в пресс-шайбу, Диаметр осевой полости определяется в каждом конкретном случае в зависимости от размеров прессуемых полуфабрикатов. При этом инженерными методами рассчитывается необходимая прочность сечения иглы с учетом повышенной термостойкости при отводе тепла и прочности самой теплоотводящей вставки, Если длина теплоотводящей вставки будет меньше 0,5 диаметра контейнера, то полное перекрывание области соударения струи не произойдет, и не обеспечится отвод тепла от второго очага деформации, Увеличение длины теплоотводящей вставки свыше 0,8 диаметра контейнера нецелесообразно, так как не обеспечивает дополнительных преимуществ, К теплоотводящей вставке из сплава на основе меди дополнительно может быть установлена теплопоглощающая вставка, выполненная из материала с высокой теплоемкостью, например иэ натрия,Теплопроводность натрия при 200400 С (температура работы прессового инструмента) находится,в пределах 53,657,7 ккал/м ч град, а меди 312326 ккал/м ч град, т,е; медь в несколько раэ превышает натрий по теплопроводности. То же самое относится и к ее сплавам (например, БрХЦр, что позволяет использовать медь и медные сплавы в качестве вставки хорошо отводящей тепло из эоны сильного разогрева и одновременно улучшающей жесткость иглы, поскольку полость иглы в таком случае имеет подпор, Теплоемкость натрия при 200400 С находится в пределах 0,3120,326 ккал/кг град, в то время как теплоемкость меди составляет 0,0950,097 ккал/кг град, т.е, медь значительно уступает по теплоемкости натрию.Такое соотношение теплопроводности и теплоемкости материалов позволяет испольэовать их по разному назначению: вставку иэ медного сплава - для теплоотвода и придания жесткости игле, а вставку натрия - для накопления излишней тепловой энергии и регулирования направления потока. Если вставка из натрия расположена в передней части компенсатора, тепло 1699673вой поток сюда будет больше, чем к хвастовику иглы (фиг.2), Можно вставку из натрия поместить в зоне пресс-шайбы (фиг,3), что обеспечит преимущественный отток тепла в эту зону и позволит разместить здесь значительный объем натрия. Использование двух вставок из теплоемкого материала за и перед теплоотводящей вставкой ускорит теплоотдачу. В зависимости от .температуры прессования, длительности контакта иглы и металла, толщины и длины иглы объем теплопоглощающей вставки из натрия может иметь различную величину и выбирается из конкретных условий прессования и требований к прочности иглы. В случаях, когда длительность прессования незначительна и достаточно просто накопить тепло в игле с последующим использованием охлаждения перед очередным циклом прессования, в полость иглы достаточно поместить только одну вставку из теплопоглощающего материала.Для усиления теплоотдачи в одном из направлений можно с противоположной стороны от теплоотводящей вставки (за областью действия второго очага деформации) поместить вставку, выполненную из тепло- изоляционного материала. Например, если в варианте, показанном на фиг.2, вместо теплопоглощающей вставки 8 поместить вставку из теплоизоляционного материала, тепловой поток в оставшуюся рабочую часть иглы уменьшается. Иглы для предложенного инструмента изготавливаются из инструментального сплава ДИ 22. Полость в иглах получают сверлением перед закалкой.Вставка в полости иглы вставляется по скользящей посадке, при этом вставка выполняется в виде стержня. Оставшаяся часть полости в хвостовике иглы закрывается заглушкой из стали, Сборка инструмента осуществляется следующим образом: в пресс-шайбу 3 вставляется игла 4, пресс- шайба с иглой навинчивается на прссштемпель пресса (не показан), в переднюю часть контейнера 1 пресса устанавливается матрица 2, и в контейнер подается нагретая заготовка 10. После этого осуществляется прессование.Предложенный инструмент опробован при прессовании на вертикальном прессе усилием 600 тс прямоугольных профилей размером 52 х 23 мм с центральным круглым отверстием диаметром 14 мм из сплава БрХЦр для МГД генератора ГРЭС, Размер заготовок под прессование в холодном состоянии;ф 113 мм, длина 180 мм. Изготовлен инструмент, содержащий контейнер диаметром 115 мм, матрицу, пресс-шайбу и набор игл диаметром 14,7 мм, включающий45 50 55 Формула изобретения 1, Инструмент для прямого прессования труб и полых профилей, содержащий контейнер с мэтрицей, иглу, состоящую из рабочего и хвостового участков, пресс-шай-, бу с рабочей плоскостью, размещенную нэ хвостовой части иглы, о тл и ч э ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения стойкости инструмента при прессовании профилей и труб с отверстиями малого диаметра и снижения энергоемкости процесса за счет уменьшения усилия прессования путем локализации зоны охлаждения в области максимальной деформации под пресс-шайбой, а также увеличения стойкости, инструмент снабжен теплоотводящей вставкой длиной 0,5.0 Я диаметра контейнера, расположенной в игле соосно последней, при этом верхний торец вставки установлен нэ уровне рабочей плоскости пресс-шайбы. пять сплошнцх игл (без осевой полости) М 1-5, пять игл с осевыми полостями диаметром 7,5 мм в области второго очага деформации М 6 - 10 и две иглы с осевыми 5 полостями по всей длине рабочей зоны дляводяного охлаждения (прототип) М 11-12,В иглы М 6 - 10 в осевые полости быливставлены медные вставки различной длины, в игле М 10 в хвостовой части добавочно 10 была помещена вставка из натрия объемомз300 м, Длина вставки соответствует частирабочего участка иглы с началом у прессшайбц. Далее производили прессование с использованием предложенного инстру мента, при этом иглы перед прессовэниемкаждой заготовки охлаждали в масле.Результаты прессования приведены втаблице.Данные таблицы показывают, что при менение в прессовом инструменте вставокна иглах в области очага деформации под пресс-шайбой позволяет более равномерно распределить тепловую нагрузку по длине иглы, повысить прочность иглы и, соответст венно, всего инструмента, упростить посравнению с водоохлаждэемыми иглами технологию охлаждения иглы. Кроме того, расширяются технологические возможности прессования нэ предложенном инстру менте при одновременном улучшении егостойкости. Снижаются тепловые потери в областях заготовки за пределами очага деформации под пресс-шайбой и, соответственно, высвобождается усилие 35 прессования.При прессовании сплавов типа БрХЦрувеличивается стойкость инструмента за счет увеличения стойкости игл в три и более раз.401699673 3, Инструмент по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что теплопроводящая вставка выполнена из сплава на основе меди,4. Инструмент по пп.1 и 2, о т л и ч а ю 5 щ и й с я тем, что теплопоглощающая вставка выполнена из натрия,Прессовой инструмент со вставками в полости иглы Прессовой инструмент с иглами без полости Показатель 04 ди"аметраконтейнера 08 диаметраконтейнераа 0,67 диаметраконтей"нера 05 ди,67 диаметра аметра контей" контейнера нера Длина вставки, мм Сужениеи разрыв иглы Сужение и разрыв иглы Сужение иглы Характер разрушения игль 4 разрыв иглыв хо,е первой прессов-,ки Количествопрессовок довыхода изстрояат. 4 3 Э 4 5 4 18 17 20 г 6 0 0 30 Составитель В. ВолковРедактор И. Ванюшкина Техред М.Моргентал ектор Э. Лончако Заказ 4425 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и Ьткрытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г а, 101 2. Инструмент поп,1,отл ичаю щийс я тем, что он снабжен теплопоглощающей вставкой, размещенной в игле с возможностью взаимодействия с одним из торцов теплоотводя щей вставки. Прессовоиинструмент сполостью вигле дпя водяного охлаждения