Устройство для обработки материалов высоким давлением

О П И С А Н И Е, 745571 Соизз СоветскихСощнапистичесиихРеспублик ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУВ 21 С 25/00 Геаударотввииый комитет СССР лю делам изобретений и открытийОпубликовано 07.07,80, Бюллетень %25 Дата опубликования описания 10.07,80(71) Заявитель Институт физики высоких давлений АН СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к обработкематериалов давлением и может бытьЭприменено для пластической деформациихрупких материалов, пластической обработки металлов и сплавов при заданнойвеличине гидростатического давления с,5целью изменения их структуры и физических свойств, а также для испытанийматериалов на предельную пластичностьпод высоким давлением,Известно устройство для обработки 1материалов высоким давлением, содержащее заполненные рабочей средой главныйконтейнер с поршнем и пробкой и размещенный внутри рабочий контейнер с порш 15нем и пробкой11Недостатком известного устройстваявляется то, что противоцавление в процессе обработки материалов ограничивается прочностью главного контейнера иего поршня,Данное изобретение исключает укаэанный недостаток за счет того, что устройство снабжено окружающим 11 рабочий контейнер последовательно размещеннымидруг в друге промежуточными контейнерами с поршнями и пробками с выполнением в последних дросселирующих каналов, сообщающих внутренние полости контейнеров друг с другом и внешней средой,При этом поршень рабочего контейнера размещен со стороны пробки охватывающего его промежуточного контейнера,а поршень промежуточного контейнера -со стороны пробки охватываюшего егоконтейнера,На фиг, 1 представлен общий вид четырехступенчатого устройства в исполнении для гидропрессования с противо- давлением, на фиг, 2-4 - рабочий контейнер в исполнении для осадки (фиг. 2), обжима (фиг, 3) и раздачи (фиг, 4) под давлением; на фиг. 5 устройство изображено трехступенчатым, в исполнении для растяжения под давлением, поршни смежных контейнеров направлены навстречу друг другу5 В 71 4 40 45 50 55 3 74Устройство (фиг. 1) содержит рабочийконтейнер 1 с заготовкой 2, поршнем 3,матрицей 4 и пробкой, выполненной в,виде дроссельной шайбы 5. Рабочий контейнер 1 размещен в промежуточномконтейнере 6 с поршнем 7, контейнер6 - в промежуточном контейнере 8 споршнем 9, а вся сборка - в главномконтейнере 10 с поршнем 11, Пробкиконтейнеров 6, 8, 10 выполнены в виде наборов дроссельных шайб, что упрощает варьирование конфигурации дросселирующих каналов. Пробка контейнера 6состоит из шайб 1 2 и 1 3, пробка контейнера 8 - из шайб 14 и 15, а пробкаконтейнера 10 - из шайб 16, 17 и 18.Дроссельная шайба 12 имеет осевое отверстие ступенчатой формы с входной расточкой 19 и дросселирущим каналом 20,а также боковые сверления 21. Аналогич- йую конструкцию имеют дроссельные шайбы 14 и 16 с боковыми сверлениями22 и 23. Сверпения 21, 22 и 23 сообщают соответственно полости промежуточных контейнеров 6 и 8 и главного контейнера 10 с образуемым дроссельными ша йбами центральным дросселируюшим каналом, сообщающим шайбы 5 и 18.В этом .канале давление постепенно падает от максимально достижимого на выходе из матрицы 4 до атмосферного. Расточки (например, 19) в центральных отверстиях дроссельных шайб 12, 14 16 и 18 образуют периодические расширения центрального дросселирующего канала, которые способствуют стабилизации течения рабочей среды и предотвращают пульсации противодавления и дав-, ления поддержки контейнеров 1, 6 и 8 в процессе деформации заготовки.Наружный диаметр контейнеров 1, 6 и 8 выполнен переменным, уменьшающимся в сторону поршня с тем, чтобы обеспечить максимальную поддержку наиболеенагруженных участков контейнеров (вблизи их поршней), Сопротивление кольцевых зазоров между контейнерами перетеканию рабочей среды от поршней 7, 9, 11 к отверстиям 21, 22 и 23 создает градиент давления поддержки вдоль осиконтейнеров. Меняя форму образующей наружной поверхности контейнеров 1, 6 и 8, можнорегулировать величину давления поддержки на каждом участке контейнера. Регулирование упрощается установкой тонкостенных колец (например 24, 25, 26) с разным"наружным диамет ром. 5 10 15 20 25 30 35 Для осадки заготовки 2 под давлением применен фигурный боек 27 (фиг. 2) с периферийными пазами 28 для поддона рабочей среды из рабочего контейнера 1 к дросселирующему каналу 29, выполненному в дроссельной шайбе 5. Заготовка 2 опирается на поршень 3 через боек 30,Для обжима кольцевой заготовки 2 ( фиг. 3) матрица 4 устанавливается меньшим диаметром воронки в сторону поршня 3, на который опирается через боек 30.Для раздачи кольцевой заготовки 2 (фиг. 4) применены коническая оправка 31 и подкладное. кольцо 32.Устройство работает следующим образом.При выполнении гидропрессования с противодавлением (фиг. 1) заготовку 2 загружают в контейнер 1 высокого давления вместе со стаканом из рабочей среды. Устанавливают поршень 3 и матрицу 4 с дроссельной шайбой 5, которые также заполняют рабочей средой. Заготовка 2 располагается на некотором расстоянии от матрицы 4; достаточном для компенсации ожимаемости среды и упру гой деформации деталей,в прессе подъема давления в рабочем контейнере 1.Затем всю сборку помещают в стакан из рабочей среды и устанавливают в промежуточный контейнер 6, вводят поршень 7 и дроссельные шайбы 12 и. 13, отверстия которых предварительно заполнены рабочей средой, Таким образом устанавливают контейнер 6 в контейнер 8, а тот - в контейнер 10. Шайбы 14- 18 также заполняются рабочей средой перец сборкой устройства. При вцавливании поршня 11 рабочая среда в главном контейнере сжимается . и излишки ее вытесняются через зазор между контейнерами 8 и 10 и отверстие 23. Затем последовательно вступают в действие поршни 9, 7 и 3. При этом рабочая среда выдавливается из контейнеров 8, 6 и 1 и в центральном дроссепирующем канале возникает перепац давленияпротиводавление, Далее начинается выдавливание заготовки 2, которое заканчивается при ее упоре в дроссельнуюшайбу 5 или при упоре поршня 7 в рабочий контейнер 1,По окончании деформации устройстворазбирают последовательной выпрессовкой контейнеров 8, 6 и 1 в направлении,противоположном направлению рабочегохода поршней.1, Устройство для обработки материалов высоким. давлением, содержащее заполненный рабочей средой главный контейнер с поршнем и пробкой и размещенный внутри него рабочий контейнер с: пробкод и поршнем, о т л и ч а ю 5 7455Осддка заготовки 2 (фиг. 2) начинается в момент ее упора в боек 27, Приэтом излишки рабочей среды перетекаютчерез пазы 28 в дроссельный канал 29.Обжим заготовки 2 (фиг, 3) начинается при ее приближении к дроссельнойшайбе 5 и заканчивается при упоре матрицы 4 в шайбу 5 или заготовки 2 в боек 30.ПРи Раздаче (фиг,4 ) заготовка 2 1 Осадится своим торцом на подкладноекольцо 32 и коническая оправка 31 продавливается через заготовку 2 давлениемрабочей среды, как при гидропрессованиис противодавлением.В случае встречного расположенияпоршней смежных контейнеров в трехступенчатом варианте (фиг, 5) пробка рабочего контейнера 1 (шайбы 5 и 12) опирается на поршень 7 промежуточного контейнера 6, а пробка промежуточного контейнера 6 (шайбы 33, 11, 14) - на поршень 1 1 главного контейнера 10, Пробкаглавного контейнера (шайбы 16, 17 и18) опирается на стол пресса 34, Приэтом рабочий 1 контейнер сообщаетсяс промежуточным 6 через очко матрицы4, отверстия 29, 19, 20 и 21 в шайбах 5 и 12, а промежуточный контейнер 6 - с главным контейнером 10 через боковые отверстия 35 в шайбе ЗЗ,центральные отверстия 36, и 37 в шайбах 11 и 14 и боковые отверстия 22 вшайбе 14. Для осуществления процессарастяжения заготовка 2 снабжена перед- З 5ней головкой 38 и задней 39. Диаметрпередней головки 38 близок к диаметруочка матрицы 4, а задняя головка 39свободно входит в рабочий контейнер 1,с зазором, достаточным для центровки 40заготовки 2 относительно контейнера 1,Головки 38 и 39 могут быть выполненыэацело с заготовкой 2 или съемными.Если съемная передняя головка 38 выполнена иэ твердого материала, а диаметр ее больше диаметра очка матрицы4, то давление при растяжении заготовки 2 возрастает на величину, необходимую для выдавливания головки 38 черезматрицу 4,Устройство работает следующим образом,Все дроссельные шайбы заполняютрабочей средой, Заготовка 2 помещаетсяв контейнер 1 в стакане из рабочей сре55ды. В такие жестаканы помещаются собранные контейнеры 1 и 6 с поршнями 3и 7. Между торцами поршня 3 и дроссель 7 х бной шайбой ЗЗ, а также поршня 7 и шайбы 16 выдерживается определенный эазор, При вдавливании поршня 11 и главный контейнер 10 промежуточный 6 ирабочий 1 контейнеры перемешаются вместе с ним до соприкосновения торцов поршня 7 и шайбы 16, Излишки рабочей средывыдавливаются из главного контейнера 10через отверстия 23 и 37 в шайбу 18 ивытесняют находящуюся в ней рабочуюсреду в виде компактного прутка, диаметркоторого в несколько раэ повышает диаметр отверстия 37, При дальнейшем перемещении поршня 11 излишки рабочейсреды из контейнера 6 перетекают черезотверстия 3 5, 36, 3 7 и 2 2 вжлавный контейнер 10 и вытесняют наа)дящуюся в немрабочую среду, преодолевая сопротивление кольцевого затора между контейнерами 6 и 10 и сопротивление отверстий,в шайбах 16, 17 и 18, Затем дроссельная шайба 33 воздействует на поршень3 и вдавливает его в рабочий контейнер1. При этом рабочая среда перетекаетиэ контейнера 1 1 через отверстия 29,19, 20 и 21 в кольцевой зазор междуконтейнерами 1 и 6, который она должна преодолеть, прежде чем достигнетшайбы 33. Видно, что путь рабочей среды от дроссельной шайбы 5 до шайбы18 значительно удлиняется. К сопротивлениям центральных отверстий дроссельных шайб добавляется сопротивление боковых отверстий 21, 35, 22 и 23 и сопротивление кольцевых зазоров междуконтейнерами,Растяжение заготовки 2 начинаетсяпри перекрытии очка матрицы 4 передней головкой 38, При этом рабочая среда замыкается в кольцевой полости между матрицей 4, заготовкой 2, задней головкой 39 я рабочим контейнером 1.Дальнейшее смешение поршня 3 вызывает .растяжение заготовки 2. В зависимости от соотношения диаметров заго 3товки 2 и передней головки 38 способдеформации в начальный момент можетизменяться от активного растяжения допережима заготовки 2 рабочей средой. формула изобретения7щ е е с я тем, что, с целью повышения рабочего давления и прочности устройства, оно снабжено окружающими рабочий контейнер последовательно размещенными друг в друге промежуточными контейнерами с поршнями и пробками с " вййолнением в последних дросселирующих каналов, сообщающих внутренние полости контейнеров друг с другом и внешней средой.2. Устройство по п. 1, о т л и -чающее с я тем, что поршень 745571 8рабочего контейнера размещен со стороны пробки "охватывающего его промежуточного контейнера, а поршень промежуточного контейнера - со стороны пробки охватывающего его контейнера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе О 1. Авторское свидетельство СССР % 314571, кл. В 21 С 25/10, 1971 (прототип)745571 Редак 54/6 Тир 11 НИИПИ Госуда по делам изо 3035, Москва, Жаказ 3 Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 2Я Фиг.хСоставитель Г. Кривоносохфельд Техред О.Андрейко Корректор, Н. Назарова ж 986 Подписное твенного комитета СССР ретений и открытий 35, Раушская наб., д. 4/