Матрица для прессования

СОК)3 СОВЕГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУГГЛИК 1 с В 21 С 25/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ГПО ИЗОГРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬ ГИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение о таллов давлением и но при прессов прутков и труб из вок, носится к обработке меможет быть использованиии цилиндрических иметаллических эагото(21) 4660712/27(56) Справочник по специальным функциямПод ред. М. Абрамовица и И. Стиган,М.: Наука, 1979, с. 354-355, рис. 14,2,Гуляев Ю. Г. и др. Математическое моледирование процессов ОМД. Киев: Наукова думка. с, 128-129.Медведев М. И, и др. Совершенствование процесса прессования труб - М.: Металлургия. 1986, с. 144, рис. 55,(54) МАТРИЦА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ(57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть испольэовано при прессовании цилиндрических Цель изобретения - повышение качества изделий путем увеличения надежности соединения слоев биметалла.Нэ чертеже показана матрица для прессования, продольное сечение,Профиль очка матрицы содержит цилиндрические заходной 1 и выходной 2 участки,О 1657248 А 1 прутков и труб из биметаллических заготовок, Цель изобрегения повышение качества изделий путем увеличения надежности соединения слоев биметалла, Грофиль очка матрицы, включающий цилиндрические заходной и выходнои участки и рдсположенныи между ними рдбочий участок с выпукло-вогнутои поверхностью, имеет образующую рабочео участка, изменяющуюся в соответствии с волновой функцией Кулона. Благодаря д 1 ому начальная часть рабочего участка состовляет около 75его протяженности. Именно на этои части рабочего участка при прессовании исходной заготовки ее радидльндя деформация происходит при относительно небольших сдвиговых деформациях. На конечной части рабочего участка при небольшой его протяженности, несмотря на наличие более существенных сдвиговых деформаций, относительно проскальзывания слоев биметаллической заготовки не происходит, т.к. на предедущем участке слои прочно соеняются в единое целое. 1 ил., 2 табл. с расположенным между ними рабочим участком 3 с выпукло-вогнутой поверхностью профиля. Профиль рабочего участка 3 характеризуется расстоянием (радиусом) Яо от образующей эаходного цилиндрического участка, равным соответствующему начальному расстоянию от образующей рабочего участка до продольной оси Е матрицы, рас-, стоянием (радиусом) В 1 от образующей выходного цилиндрического участка, равным соответствующему конечному расстоянию от образующей рабочего участка до про 1657248дольной оси Е матрицы, текущим значением расстояния (радиуса) В от образующей рабочего участка до продольной оси 2 матрицы протяженностью Ео вдоль продольной оси матрицы 2 рабочего участка матри цы, условным углом конусности матрицы ау, определяемым как угол наклона хорды, проходящей через граничные точки образующей рабочего участка матрицы, к продольной оси матрицы Е 10ау= аГСсд ( )2точкой а перегиба профиля рабочего участка матрицы, координата Еа которой определяется в соответствии с условием- "-4:-Ы-о, (2)д;гсредним условным углом конусности(ау Р)1 начальной части (7 а=-Юо) рабочего участка 20 матрицы, определяемым в соответствии с условиемсаи) (3)Б г,-г, 1 аг.25иъ которого следует, чтох,-к.(ш ),: сгсЯ - ,(4)30средним условным углом конусности Цг конечной части (062 Еа) рабочего участка матрицы, определяемым аналогично (М)1, в соответствии с выражением(о ) г= огсз(5)Вид зависимости, опйсывающей профиль образующей рабочего участка матрицы для прессования, обусловлен следующими соображениями, Представим значение те кущего радиуса образующей рабочего участка матрицы в следующем виде:В=ВО - ЛВ, (6)где Л В=Во - В - текущее значение обжатия заготовки по радиусу на рабочем участке 45 матрицы, мм.Предположим, чтоЛ )(=,-)Р. Й Г ), (7) где Р(. (11 Я,) - текущее значение регулярной 50 , волновой функции Кулона1 огдэ, подставляя ) в (6), получаютВ:В.-(В,-В,)Г Д, У ). (8)Вынося Во за квадратичную скобу, получаютВ= Во 1 - (1 - В 1/Во) Е(.Щ Г. 55При этом значение индексаи характеристик 1,регулярной волновой функции Кулона должны обеспечить выполнение следующих граничных условий; при Е= 0 В= В); (9)при =к, - В= В .(10)При 1 =157/Ео+ 1; 3 = 10; р = 20 граничные условия (9) и (10) удовлетворяются тождественно, так как Р( (10, 20)=1; Р)б(10, 20)=0.Выбор функции Кулона основан на следующих физических соображениях. При прессовании биметаллической заготовки, представляющей собой два коаксиально собранных цилиндрических патрубкэ иэ различных материалов, нэ рабочем участке 3 матрицы металл претерпевает деформацию, которая может быть разделена на составляющие; осевую составляющую е общей деформации, характеризуемой величиной интенсивности Г, радиальную составляющую е) общей деформации, характеризуемой величиной интенсивности Г, сдвиговую составл я ющую у ( общей деформации, характериз емой величиной интенсивности Г(Г= Зе+ у ).Наличие сдвигов деформаций у , в зоне сочленения компонентов биметаллической пары при недостаточной прочности их соединения приводит к их взаимному проскальзыванию, В результате этого явления прочность соединения слоев на готовом изделии может быть весьма незначительной (вплоть до полного расслоения компонентов, составляющих пару в изготавливаемом биметаллическом изделии).сЧем большим (при прочих равных условиях) углом конус ности у " характеризуется отрезок рабочего участка матрицы, тем большие сдвиговые деформации у, наблюдаются на этом отрезке рабочего участка матрицы. Наличие значительных сдвиговых деформаций у )( особенно нежелательно в начале рабочего участка матрицы, прилегающего к ее заходному участку 1, так как на этом отрезке рабочего участка слои биметаллической пары практически не испытали радиальной деформации еи их сцепление недостаточно прочно, По мере осуществления радиальной деформации слои прочно соединяются между собой и на отрезке рабочего участка 3, прилегающего к выходному участку 2, возможно наличие значительных сдвиговых деформаций у хк без опасности проскальзывания слоев. Именно укаэанные соображения использованы при конструировании профиля матрицы, рабочий участок 3 которой можно условно разделить на два отрезка: начальную и конечную части рабочего участка.Для матрицы вследствие специфики предложенной профилировки ее рабочего участка имеет место следующее соотношение:Еа = 0,25 Л, (11)Условие (11), обеспечиваемое видом функции Кулона, приводит к тому, что начальная часть рабочего участка составляет 757 ь его протяженности и радиальная де формация исходной заготовки проходит при относительно небольших сдвиговых деформациях у хг на 75 длины рабочего учасстка, так как (й)ау 7, на конечной части рабочего участка сдвиговые деформации бо лее значительны, чем на начальной части, однако это не приводит к проскальзыванию слоев, так как вследствие значительной радиальной деформации на начальном участке слои прочно соединяются в единое целое, 15Таким образом, готовое изделие при использовании данной матрицы отличается высоким качеством соединения слоев, характеризуемым напряжением сдвига слоев биметаллического изделия, 20Эффективность использования матрицы данной конструкции подтверждена при опытном прессовэнии биметаллических труб наружным диаметром 92 мм и толщиной стенки 8 мм, 25Используют сборную из двух коаксиально установленных и сваренных между собой по торцам патрубков со следующими параметрами;Материал внешнего патрубка 30 40 Х 4 НМТФ 10 АДиаметр Х толщина стенки внешнего патрубка, мм 152 19,5Матерйал внутреннего патрубка сталь 20 Диаметр Х толщина стенки внутреннего 35 патрубка, мм 132 26 о 2Обработка всех поверхностей обоих патрубков Ка=6,3 мкмПрессование биметаллических заготовок осуществляют с помощью матриц семи 40 типов.В табл. 1 даны типы матриц,Соблюдают во всех случаях следующие идентичные условия прессования;Температура нагрева заготовки, С 110 Ъ 5. 45 Смазка внешней поверхности заготовки стекло М 2 - 2То же. на внутренней поверхности заготовки стекло 1 Ф 185Смазка оправки Битум 50 Суммарная вытяжка 6,1 Время между извлечением заготовки иэ индукционной печи и началом прессования, с 40"30 55Охлаждение отпрессованной трубы На воздухеИз семи использованных в эксперименте типов матриц четыре типа (1, 3, 6 и 7) имеют выпукло-вогнутый профиль поверхности рабочего участка очка матрицы, благодаря чему имеется возможность оценить влияние различия в положении точки перегиба а образующей рабочего участка на осиматрицы (координата Уа) с помощью кдж дога из семи типов матриц изготовлено 10- 13 изделий, из центральной части каждого из которых (не расстоянии 3 0,25 м от переднего конца трубы) вырезают образцы для испытаний на предмет определения напряжения сдвига слоев биметаллической пары готового изделия путем продавливания пуансоном через матрицу.Для удобства сопоставления результаты измерения напряжений сдвига слоев биметаллического иэделия выражают через величину отношения фактического напряжения сдвига слоев для изделий, полученных на каждом иэ семи испытанных типов матриц, к напряжению сдвига слоев иэделий, отпрессованных с использованием матрицы, имеющей конический профиль рабочего участка (тип 5),Результаты испытаний приведены в табл, 2Как следует из приведенных данных, при прессовании биметэллов с использованием матрицы предлагаемой прочность соединения слоев биметаллической пары в готовом изделии существенно превышает прочность соединения слоев биметаллической пары готовых изделий, полученных при использовании известных матриц.Аналогичные результаты получены при прессовании биметаллических труб иэ следующих материалов: стали 35 и 95 Х 18, 08 Х 18-Н 10 Т и 12 Х, 15 Х 25 Т и сталь 40, 200 Х и ВСт 6 сп, атакже при прессовании биметаллических прутков с сочетаниями сталей: 38 ХА и сталь 20, 15 Г 2 и сталь 25, ШХ 15 и 40 Х 4 НМ 1 Ф 10 А. Формула изобретения Матрица для прессования, преимущественно изделий иэ биметаллов, профиль очка которой включает цилиндрические заходной и выходной участки и расположенный между ними рабочий участок с выпукло-вогнутой образующей профиля его поверхности, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества изделий путем увеличения надежности соединения слоев биметалла, образующая профиля рабочего участка очка матрицы определяется из за-, висимости й=й - ( 1 - (1 - В 1/Во)РЛ р П, где Й - текущее значение расстояния (радиуса) от произвольно выбранной точки на образующей рабочего участка очка матрицы до продольной ее оси; Йо, В 1 - соответственно1657248 Таблица 1 Таблиц начальные и конечные величины расстояний(радиусов); Г(,р) - текущее эначение регулярной волновой функции Кулона, где .=15 г/Ео+1 - индекс регулярной волновой функции Кулона;- 10, р 20 - характеристики регулярной волновой функции Кулона, при этом Е - величина расстояния, измеренного вдоль продольной оси матрицы от поперечного ее сечения в месте сопряжения с началом выходного участка профиля очка до поперечного сечения, проходящего через радиус В, а Ео - протяженность - 5 вдоль продольной оси матрицы рабочего ееучастка.1657248 оставитель Н.А.Шляхинехред М.Моргентал Корректор Редактор О,Голова ск нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 роизво аказ 1676 Тираж 405 ВНИИПИ Государственного комйтета по изобр 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеиям и открытиям при ГКНТ СССРя наб., 4/5