Устройство для горячего изотермического деформирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 1)4 В 06 13/О ГОСУДАРС ПО ИЗОБР ПРИ ГННТ ЕННЫИ НОМИТЕТТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ССР 2 щ и мических усл ныхвиях вок в изо изобретен онной наде я - повышение эксп е луата и сок сти у на иэ троиства отовление подштампо- расположезатр нагрева ьн приз я униве елями(71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССР 9 806225, кл. В 21 3 13/02, 21.11.74. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕГО ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к конструкциям устройств для иэотермического деформирования. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и сокращение затрат на изготовление устройства, В устройстве для горячего изотермического деформирования, содержащем опорные охлаждаемые плиты с штамповым блоком, состояим иэ двух половин в виде пакетов з теплоизоляционной керамической Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при изготовлении штампованвиду отсутствия выборокой плите и вертикального литы, подштамповой плиты с нагре телями, металлические прокладки иштамповый инструмент, а также боковой нагреватель и теплоизоляционныйкожух, каждая подштамповая плита выполнена в виде набора призм из жаропрочной керамики, В каждой призмеразмещен нагревательный элемент. Наторцах призм расположены токоподводящие контактные пластины, соединенныес концами нагревательного элемента.Все прокладки соединены с источникомэлектрического тока. Нагревательныеэлементы объединены в групйы, снабженные индивидуальными системамитерморегулирования. Контроль и регулирование температуры осуществляетсяс помощью датчика температуры, например термопар, расположенных как внепосредственной близости от формообразующих поверхностей, так и в зоне расположения нагревателей. Удаление отштампованного изделия производится с нижней или верхней половиныустройства, 1 з.п, ф-лы, 4 ил. На фиг. 1 показано устройство, осевой разрез; на фиг. 2 - варианты конструкции универсального подштампового нагревателя на фиг. 3 - узе 1 на фиг. 1 (универсальные подштамп вые нагреватели, вариант компановки на фиг. 4 - сечение А-А на фиг, 3.Устройство для изотермического д формирования (фиг. 1) состоит из ниж ней неподвижной и верхней подвижной половин, в каждой иэ которых имеетс стальная опорная плита 1, набор ме3 15056 таллических прокладок 2-4, расположенных одна над другой, Формообразующие элементы 5-8 деформирующего инструмента, выполненные из жаропрочного спла ва, причем центральные формообразующие элементы 6 и 8 посредством тяг 9, зацентрированных во втулках 10, связаны соответственно с нижним и верхне толкателями пресса и имеют 1 О воэможность возвратно-поступательного перемещения. Втулки 10 одновременно являются центрирующим элементом для прокладок 2-4 и опорной плиты 1. С целью выравнивания температурного поля на Формообразующих элементах 5-8 устройство оснащено теплоизоляционными подштамповыми плитами 11, выполненными в виде набора призм из жаропрчной. неэлектропроводной кера мики, например, на основе окиси алюминия и подштамповых подогреваемых плит 12, опирающихся одной плоскостью на металлическую прокладку 4, а другой - на токопроводящую пластину 13, 25 электрически изолированную от других деталей устройства с помощью керамической неэлектропроводной втулки 14 и теплоизоляционной подштамповой плиты 11. Токопроводящие пластины 13 и ЗО опорные плиты 1 посредством шин 15 и 16 с клеммами соединены с источником постоянного или переменного тока, имеющего плавную регулировку напряжения. Набор прокладок 2-4, токоподводящей пластины 13, теплоизоляционной подштамповой плиты 11, подштамповой подогреваемой плиты 12, Формообразующих элементов 5 или 7 крепится к опорной плите 1 с помощью металли О ческого корпуса 17, Фланца 18 и болтов 19, Соосно нижней и верхней половинам устройства расположен боковой нагреватель 20, например, индукционного типа, выполненный в виде отдельного блока и опирающийся через подставку 21 и электроизоляционное кольцо 22 на нижнюю опорную плиту 1. С целью уменьшения конвективных тепловых потоков устройство оснащено5 О системой телескопических теплоизоляционных кожухов 23-25.Подштамповая плита 12 выполнена в виде набора призм 26 фиг. 2) из жаропрочной керамики, каждая из которых имеет отверстие в центральной части для размещения нагревателя 27, ось симметрии которого совпадает с направлением приложения деформирую 52 4 щего усилия. На опорных поверхностях призм 26 размещены контактные пластины 28, соединенные с концами нагревательных элементов 27, например, спомощью сварки или пайки высокотемпературным припоем, Нагревательныйэлемент 27 может быть конструктивновыполнен в виде стержня (фиг, 2 а),спирали (Фиг. 26). Возможно изготовление нагревателя 27 из карбида кремния, дисилицида молибдена или другогонеметаллического материала, используемого при производстве нагревателей фиг. 2 в), В последнем случаеконтактные пластины 28 и нагреватель27 представляют собой одно целое иполучаются путем спекания массы, запрессованной в призмы 26 по известной технологии изготовления, йапример, карбид-кремниевых нагревателей.Опорные контактные поверхности пластин 28 в этом случае необходимо металлиэироватьПри изготовлении нагревательныхэлементов 27 в виде спирали пространство между ее витками необходимозаполнить электроизоляционным материалом 29 (фиг. 26), например, периклазом с целью предотвращения межвиткового замыкания, Изготовленныетаким образом керамические призмы26 с размещенными в них нагревательными элементами 2 и контактнымипластинами 28 являются универсальны"ми подштамповыми нагревателями имогут быть использованы практическив любой конструкции устройств дляизотермического деформирования. Подогреваемые подштамповые плиты 12имеют высокую несущую способностьза счет незначительного уменьшенияопорной поверхности, воспринимающейусилие деформирования в связи с расположением элементов 27 вдоль осиприложения нагрузки и применениянагревателей малого диаметра. С целью обеспечения равномерной передачи деформирующего усилия,на керамические призмы 26 контактные пластины 28 подлежат шлифованию. Разницав высоте универсальных штамцовыхнагревателей не должна превышатьО,1 мм,Керамические призмы 26 могут иметьоснование практически любой конфигурации. Наиболее технологичным является цилиндрическая Форма плизм 26.Однако для обеспечения максимальногоиспользования опорной поверхностии высокой универсальности призмы 26рационально изготавливать в виде шестигранников (фиг. 3). В зависимости5от требуемой мощности, вьделяемой вподогреваемой подштамповой плите 12,набор может состоять из призм 26,имеющих нагреватели 27, и без них,что позволяет регулировать равномерность температурного поля на поверхности формообразующих элементов 5-8.Возможно также подключение универсальных подштамповых нагревателейк источнику питания группами, имеющими раздельную регулировку напряжения и обратную связь от датчика температуры, размещенного в данной группе,Устройство для иэотермического 2 Одеформирования работает следующим образом.Нагрев формообразующих элементов5-8 осуществляется с помощью боковогонагревателя 20, который вьделяет 2550-907 требуемой мощности для обеспечения заданной скорости подъема температуры. Подогреваемые плиты 12 подсоединены к источнику питания посредством шин 15 и 16, токоподводящих З 0пластин 13 и прокладки 4. В универсальных подштамповых нагревателяхвыделяются остальные 10-507 требуемоймощности.Электрическая цепь составленаследующим образом, Шина 16 соединенас опорной плитой 1, которая контакти-рует посредством болтов 19 и фланца18 с металлическим корпусом 17, фланцем электрическим соединенным с формообразующей вставкой 5 (или 7), которая выполнена из жаропрочного сплава и опирается на металлическую подкладку 4, с которой контактирует одна из опорных поверхностей подогреваемой подштамповой плиты 12. Другаяопорная поверхность подогреваемойплиты 12 контактирует с токоподводящей пластиной 13, которая посредствомшины 15 с клеммами соединена с источником тока. Опорная плита 1 можетбыть подключена к нулевому проводу("земле", "минусу") источника питания, а токоподводящие шины 15 (азначит, и токоподводящая пластина13) к фазе ("плюсу) источника тока.Таким образом, прокладка 4 подключена к источнику питания и имеетпотенциал плиты 1. Контроль и регулирование температуры осуществляется с помощью датчика температуры, например термопар, расположенных как в непосредственной близости от формообразующих поверхностей, так и в зоне расположения нагревателей, Датчики температуры обеспечивают контроль и регулирование работы нагревателя 20 и подогреваемых подштамповых плит 12 с помощью системы терморегулирования,.После выхода температуры формообразующих элементов 5-8 на заданный режим верхняя половина устройства, установленного на гидравлическом ,прессе, поднимается в крайнее верхнее положение. Телескопические кожухи 23-25 препятствуют конвективному теплообмену в процессе перемещения верхней половины устройства. Далее на формообразующие элементы 5 и 6 устанавливается нагретая до температуры деформирования заготовка. Производится штамповка. Удаление отштампованного полуфабриката осуществляется с помощью тяги 9 с нижней или верхнейполовины устройства.Использование предлагаемого устройства позволяет снизить себестоимость штампуемых изделий.Замена материала подштамповых подогреваемых плит из жаропрочного сплава на керамику на основе окиси алюминия, имеющего прочность 19 - 25 кг/мм, позволяет экономить 1800 руб. для устройства,. обеспечивающего штамповку изделий из титановых сплавов диаметром 400-480 мм.Повышаются эксплуатационные характеристики устройства для изотермического деформирования, так как в отличие от прототипа опорная поверхность подштампсвых подогреваемых плит существеньо не ослабляется в связи с тем, что ось симметрии нагревательных элементов совпадает с направлением приложения деформирующего усилия, Стойкость подштамповых подогреваемых плит предлагаемого устройства в 1,5-2,5 раза выше, чем у прототипа, Кроме того, в предлагаемом устройстве имеется возможность регулировки температурного поля на формообразующих элементах путем изменения температуры на нагревателях за счет объединения их в группы, имеющие индивидуальные системы терморегулирования, или комбинирования установки керамических призм с униВер 1505652сальными подштамповыми нагревателями й без них в пределах одной подогреваемой подштамповой плиты.Использование универсальных подштамповых нагревателей нескольких5 типоразмеров позволяет в 1,5-2 раза ократить затраты на изготовление одштамповых подогреваемых плит.10 1 орм ула изобретения1. Устройство для горячего изоГермического деформирования, содержащее противоположные опорные охлаждамые плиты и смонтированный на них тамповый блок, состоящий из двух по- овин, каждая из которых содержит обранные в пакет теплоизоляционную ерамическую плиту подштамповую плиу с размещенными в ней индивидуальыми нагревателями, промежуточные еталлические прокладки и установенный на этом пакете штамповый инстумент, связанный с опорной плитой 25 осредством штамподержателя, а также хватывающий рабочую зону штампового блока боковой нагреватель с теплоизоляционным кожухом, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и сокращения затрат на изготовление устройства, каждая подштамповая плита выполнена в виде набора контактирующих между собой и обращенных торцами к штамповому инструменту Призм из жаропрочной керамики, в каждой из которых размещен вдоль оси симметрии призмы нагревательный элемент, а на каждом конце каждой призмы расположена токоподводящая контактная пластина, соединенная с соответствующим концом нагревательного элемента и контактирующая с одной из упомянутых металлических прокладок штампового блока, при этом указанная проклад" ка электрически изолирована от других деталей устройства, а все прокладки соединены с источником электрического тока.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что нагревательные элементы объединены в группы, снабженные индивидуальными системами терморегулирования.1505652 О.Голов едакт одписное Зака КНТ СС етениям и шская наб открытиям при д, ч/5 Производственно 80/11 осударственно 11303Составитель О.КорабельниковТехред А.Кравчук Корректор О.Кравцова Тираж 5 с 2 комитета по изо Москва, Ж, Р ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101