Способ изготовления полых деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок и устройство для его осуществления

(71) Киевский политех50-летия Великой Окческой революции. Штакун, Р, Н. Суш ельство СС 1/06, 1988 е условий ие техноние затрат кости мати качества Изобрет ботки метал технологии вок и может приборо-, и а кольцевых т или корпусн Цель из эксплуатац логических электроэне рицы;прои изделий, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМ ФЛАНЦЕМ ИЗ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: обработка металлов давлением, технология изготовления деталей из трубчатых заготовок. Сущность изобретения: устройство содержит верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную плиты, подвижную в осевом направлении матрицу, связанные с соответствующими плитами верхний и установленный на подкладном кольце нижний кольцевые пуансоны, выталкиватель, основной нагреватель, установленный со сторонынаружной поверхности матрицы и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, размещенный на базовой вставке ение относится к области обралов давлением; в частности к штамповки из трубчатых заготобыть использовано в машино-, виастроении для изготовления онкостенных соединительных ых деталей. дополнительный нагреватель; установленный в полости кольцевых пуансонов и концентрично основному нагревателю и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, паз которого обращен навстречу основному нагревателю, а наибольший диаметр не превышает диаметра внутренних поверхностей кольцевых пуансонов, и теплоизолятор, а также связанные соответственно с матрицей и выталкивателем толкатели привода их осевого перемещеййя. Основной и дополнительный нагреватели установлены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего кольцевого пуансона и соединены параллельно и сойаправлейно. Ширина паза магнитопровода дополнительного нагревателя более чем в 1,25 раз превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими йоверхйостями пуансонов в зоне их сопряжения. Ширина паза магнитопровода основного нагревателяне меньше величины, равной суммарной ширине паза и высоте фланца магнитопровода дополнительного нагревателя, Число витков дополнительного нагревателя не меньше числа витков осйовного нагревателя. 1 ил.Ф обретения - улучшении штампа, расширевозможностей, снижергии, повышение стойзводител ьности труда5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На чертеже показано устройство, реализующее способ: слева от оси - в момент нагрева заготовки вне матрицы; справа от оси - в момент установки матрицы в положении, соответствующем началу деформирования (штриховой линией обозначено нижнее положение матрицы, занимаемое последней при ее Й евом возвратно-поступательйом перемещении в процессе совместного нагрева матрицы и заготовки, штрихпунктирной - ее верхнее положение).Устройство содержит верхнюю подвижную 1 и нижнюю неподвижную 2 плиты, матрицу 3, закрепленные на соответствующих плитах верхний 4 и нижний 5 кольцевые пуансоны, теплоизолятор 6, наружный (основной) 7 нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы 3 и выполненный в виде цилиндрического индуктора с мэгнитопроводом, внутренний (дополнительный) нагреватель 8, установленный в полости кольцевых пуансонов 4, 5 и выполненный в виде цилиндрического индуктора с магнитопроводом, наибольший диаметр которого не превышает диаметра внутренних поверхностей пуансонов 4, 5, а также выталкиватель 9. Матрица 3 установлена подвижно в осевом направлении и соединена с толкателями 10 силового привода. Выталкиватель 9 связан с толкателями пресса 11. Нагреватели 7 и 8 размещены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего пуансона 5 и соединены параллельно и сонапра влен но. Ш и рина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя 8 более, чем в 1,25 раэ превышает суммарную высоту кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы 3 и рабочими поверхностями пуансонов 4, 5 в зоне их сопряженияПд 1,25 (Нв+ Нн),где Пд - ширина паза магнитопровода внутреннего (дополнительного) индукционного нагревателя 8,Нв, Нн - высоты верхней и нижней кольцевых формообразующих полостей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими поверхностями, соответственно, верхнего и нижнего кольцевых пуансонов;Ширина паза магнитопровода наружного индукционного нагревателя 7 не меньшевеличины, равной суммарной ширине паза и башмака магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя 8:По" Пд+ Бд,где По - ширина паза магнитопровода наружного (основного) индукционного нагревателя 7; Пд, Бд - соответственно ширина паза и башмака магнитопровода внутреннего (дополнительного) индукционного нагревателя 8. Способ осуществляют следующим образом.Матрицу 3 нагревают до температуры деформации с двух сторон индукционным способом нагревателями 7 и 8. Трубчатую заготовку устанавливают в штамп на выталкиватель 9. Затем до установки заготовки в матрице 3, одновременно опуская матрицу 3 и выталкиватель 9, выводят матрицу из зоны нагрева штампа и вводят заготовку в указанную зону. При этом заготовку вводят в полость наружного нагревателя 7, а внутрь заготовки вводят внутренний нагреватель 8, По окончании вывода матрицы 3 иэ зоны нагрева штампа осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы 3 и двухсторонний индукционный нагрев заготовки нагревателями 7 и 8 в течение времени выравнивания температур между заготовкой и матрицей 3, после чего заготовку устанавливают в матрице путем подъема последней обратно в зону нагрева штампа, и нагрев заготовки продолжают совместно с двухсторонним индукционным нагревом матрицы. При обработке неферромагнитных материалов с температурой деформирования, превышающей температуру начала магнитных превращений материала матрицы (точка Кюри), например, титановых сплавов, нагрев заготовки вне матрицы осуществляют до температуры, не меньше температуры, соответствующей началу магнитных превращений материала матрицы. В процессе совместного нагрева матрицы и заготовки осуществляют возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно ее положения, соответствующего началу деформирования, с амплитудой, превышающей величину, равную разности между высотой матрицы и шириной активной зоны внутреннего индукционного нагревателя 8:Ам Нм,8 Пд,где Ам - амплитуда осевого перемещения матрицы:Нм - высота матрицы;0,8 Пд- ширина активной зоны внутреннего индукционного нагревателя,Пд - ширина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;При этом величины одностороннего смещения матрицы относительно упомянутого положения определяют из выраженияйос С+ Бд+ 0,1 Пд,где Аос - одностороннее смещение матрицы относительйосвоего положения, соответст5 10 25 30 35 40 50 55 вующего началу деформирования (Аосв, Аосн - односторонние смещения матрицы, соответственно; вверх и вниз от упомянутого положения);С - расстояние от торцевой поверхности матрицы, установленной в положении, соответствующем началу деформирования, до магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя. (Св, Сн - расстояния соответственно от верхней и нижней торцевых поверхностей матрицы до упомянутого магнитопровода);Пд, Бд - ширина паза и башмака магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;Таким образом:Ам=Аосв+ АоснАосв Сн+ Бд+ 0,1 Пд;АоснСв+ Бд+ 0,1 Пд;По окончании нагрева заготовки дотем пературы деформации осуществляют ее деформирование с одновременным подогревом изнутри нагревателем 8, Готовое изделие удаляют из штампа выталкивателем 9.П р и м е р. Производят штамповку кольцевой детали с внутренним фланцем из трубчатой заготовки высотой Н=34 мм с наружным и внутренним диаметрами, соответственно 179 мм и 203 мм из сплава ВТ. Устройство содержит подвижную в осевом направлении матрицу высотой Нм=92 мм, соединенную с толкателями гидропривода, два кольцевых пуансона, основной нагреватель, выполненный в виде четырехвиткового цилиндрического индуктора с С-образным магнитопроводом, ширина паза которого составляет По=65 мм, дополнительный нагреватель, выполненный также в виде четырехвиткового индуктора с С-образным магнитопроводом, ширина паза и башмака которого составляет соответственно Пд=45 мм и Бд=14 мм. Нагреватели установлены на одном уровне относительно торцевой деформирующей поверхности нижнего кольцевого пуансона и соединены параллельно и сонаправленно. Высоты формообразующих полостей, образованных матрицей и рабочими поверхностями пуансонов, составляют Нв=Нн=17 мм. До установки заготовки в штамп матрицу нагревают с двух сторон до температуры деформации, составляющей 1=1000 С. Заготовку устанавливают в штамп на выталкиватель, после чего, не вводя ее в матрицу, одновременно выводят последнюю из зоны нагрева штампа и вводят заготовку в упомянутую зону, После этого осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы и двухсторонний индукционный нагрев заготовки в течение 13 с до температуры т"810 С, соответствующей, температуре начала магнитных превращений матрицы, выполненной из сплава ЖС 6-К, Затем заготовку устанавливают в полости матрицы и продолжают ее нагрев до температуры 100 С совместно с двухсторонним индукционным нагревом матрицы. При этом осуществляют осевое возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно своего положения, соответствующего началу деформирования, с амплитудой А"=58 мм(Ам Нм 0 8Пд= 92 - 0,8 . 45=56 (мм, причем величины одностороннего смещения матрицы вверх и вниз относительно упомянутого положения составляют соответственно Аосв,5 мм и Аосн 36,5 мм (Аосв Сн+ Бд+ 0,1 Пд= 2+14+ 4,5= 20,5 (мм) и Аонс Св+ Бд+ 0,1 ф20 Пд=17+14+4,5=35,5 (мм. По окончании нагрева заготовки до заданной температуры осуществляют ее деформирование с одновременным подогревом изнутри внутренним индукционным нагревателем. Отштампованное изделие удаляют из штампа выталкивателем.Предлагаемое изобретение по сравнению с известным позволяет снизить затраты электроэнергии за счет йсключения необходимости в процессе нагрева заготовки выдерживать матрицу в зоне высоких температур, равных температуре деформации, повысить производительность труда за счет осуществления двухстороннего индукционного нагрева заготовки как вне матрицы, так и в полости последней, повысить стойкость матрицы и качество изделий за счет исключения перегрева матрицы и заготовки, в зоне сопряжения с матрицей, в процессе нагрева заготовки до температуры деформации, расширить технологические возможности процесса за счет обеспечения возможности обработки заготовок с наружным диаметром, меньше наружногодйамет 45 ра поковки, а также улучшить условия эксплуатации штампа за счет возможностиприменения не более двух индукционных нагревателей. Формула изобретения 1. Способ изготовления полых деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок, включающий индукционный нагрев матрицы до температуры деформации, установку заготовки в зоне перегрева штампа,установку заготовки в матрице, ввод внутрь заготовки индукционного нагревателя, нагрев заготовки до температуры деформации и последующее ее деформирование с одновременным воздействием на заготовку изнутри индукционными токами высокой1766565 50 55 частоты, о т. л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации штампа, расширения технологических возможностей, снижения затрат электроэнергии, повышения стойкости матрицы, производительности труда и качества изделий, до установки заготовки в матрице осуществляют одновременно прерывание нагрева матрицы и двусторонний индукционный нагрев заготовки в течение времени выравнивания температур между.заготовкой и матрицей, а затем нагрев заготовки продолжают совместно с двусторонним индукционным нагревом матрицы, причем в процессе совместного нагрева матрицы и заготовки осуществляют возвратно-поступательное перемещение матрицы в зоне нагрева штампа относительно ее положения, соответствующего началу деформирования, с амплитудой, превышающей величину, равную разности между высотой матрицы. и шириной, активной зоны внутреннего индукционного нагревателя, и при этом величины одностороннего смещения матрицы относительно упомянутого положения определяются из выраженияАос) С+ Бд+ 0,1 Пд,.где Ао - одностороннее смещение матрицы относительно своего положения, соответствующего началу деформирования;С - расстояние от торцевой поверхности матрицы, установленной в положении, соответствующем началу деформирования, до магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя;Бд - ширина башмака магнитопровода внутреннего индукционого нагревателя;Пд - ширина паза магнитопровода внутреннего индукционного нагревателя.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при обработке неферромагнитных материалов с температурой деформирования, превышающей температуру начала магнитных превращений материала матрицы (точка КЮри), например, титановых сплавов, нагрев заготовки вне матрицы 5 осуществляют до температуры, не меньшетемпературы, соответствующей началу магнитных превращений материала матрицы. 3. Устройство для изготовления полых10 деталей с внутренним фланцем из трубчатых заготовок, содержащее верхнюю подвижную и нижнюю неподвижную плиты,матрицу, закрепленные на соответствующих плитах верхний и нижний кольцевые15 пуансоны, теплоизолятор, наружный нагреватель, установленный со стороны наружной поверхности матрицы и выполненный ввиде цилиндрического индуктора, а такжевнутренний нагреватель, установленный в20 полости кольцевых пуансонов концентрич.но наружному нагревателю ивыполненныйв виде цилиндричеСкого индуктора с магнитопроводом, наибольший диаметр которогоне превышает диаметра внутренних повер 25 хностей пуансонов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что матрица установлена подвижно в осевом направлении, а нагреватели размещены на одном уровне относительно торцевойдеформирующей поверхности нижнего пу 30 ансона и соединены параллельно и сонаправленно, при этом ширина пазамагнитопровода внутреннего нагревателяболее чем в 1,25 раз превышает суммарнуювысоту кольцевых формообразующих поло 35 стей, образованных внутренней поверхностью матрицы и рабочими поверхностямипуансонов в зоне их сопряжения, а наружный нагреватель снабжен магнитопроводом, ширина паза которого не меньше40 величины, равной суммарной ширине пазаи башмака магнитопровода внутреннего нагревателя,1766565 Составитель И,Сушко Техред М.Моргентал Реда кто Корректор А,Козори аизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 3502 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5