Способ гидропрессования с противодавлением

Способ гидропрессования с противодавлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСА E

ИЗОБРЕТЕНИЯ >?82902

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270978 (21) 2669715/25-27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 301180. Бюллетень ¹44

Дата опубликования описания 10. 12. 80 (51)М. Кл.з

В 21 С 23/03

В 21 J 5/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.777.. 01 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М.В.Веллер и Ю.С.Коняев

Ордена Трудового Красного Знамени институт физики высоких давлений AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГИДРОПРЕССОВАНИЯ

С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ

Таким образом, известные способы горячей и холодной ковки, позволяющие улучшать структуру и свойства материала беэ значительного искажения формы заготовки и беэ возникновения,.анизотропии структуры и свойств нейригодны для обработки хрупких материалов.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть применено для пластической деформации хрупких материалов, а также для пластической обработки металлов и сплавов при заданных значениях температуры и давления. с целью изменения их структуры и физико-механических свойств.

Известен способ горячей ковки заготовок инструмента из высоколегированных сталей. Заготовку подвергают многократной деформации путем осадки с последующей вытяжкой до исходных размеров 11 . B результа- !5 те в структуре стали наблюдается значительное измельчение карбидов и уменьшение карбидной неоднородности. При этом снижается аниэотропия механических свойств. Прочность ко- 20 ваных образцов в 2 раэа, ..а ударная вязкость в 5-7 раз выше, нежели для горячекатаных образцов из той же стали, вырезанных поперек направления прокатки. При дальнейшей об- 2з работке кованная таким способом сталь имеет лучшие технологические свойства, чем после вытяжки в одном направлении. После ковки методом осадки-вытяжки размеры и Форма поковки 30 мало отличаются от размеров и формы заготовки.

Известен способ холодной ковки осадкой-вытяжкой s целевом штампе

f2). При знакопеременной деформации способом многократного повторения операций вытяжки и осадки заготов-. ки до исходных размеров, интенсивность упрочнения мало отличается от таковой при вытяжке в одном направлении. Между тем при знакопеременной деформации отсутствует характерная для деформации с постоянным знаком аниэотропия (волокнистость) микроструктуры. Форма зерен.близка к форме зерен недеформированного ме- талла. Степень деформации при частных обжатиях в различных направлениях. суммируется, хотя в конечном счете сохраняются размеры и форма заготовки и даже форма зерна.

782902

Наиболее эффективным способом деформации является спОсоб гидропрессования с противодавлением, позволяющий не только деформировать хрупкие материалы,- но и использовать"гидростатическое давление: в качестве варьируемого параметра технологического процесса, наряду с температурой и степенью деформации:.—:-Известен сПособ гидропрессования с противодайлением, согласно которому заготовку выдавливают через матрицу О из рабочего контейнера в подпорный контейнер, в котором создают высокое давление (противодавление) за счетгидропрессования вспомогательной за-. готовки через вспомогательную матри- 15 (33 °

Однако этот способ имеет ряд недостатков.

Достижейие большой степени деформации, необходимой для проработки струк-2О туры материала заготовки, требует либо значительного перепада давлений на матрице, либо многопереходного ведения процесса. В первом случае степень деформации ограничивается прочностью контейнера. Во втором — требуется смена матрицы, а при значительном увеличении длины заготовки после нескольких переходов — смена контейнера.

Увеличение степени деформации ве- ЗО дет к необратимому изменению формы и размеров заготовки: диаметр ее уменьшается, а длина возрастает, так что после гидропрессования из полученного длинномерного прутка невозможно 35 отковать, например, диск, объей которого равен объему исходной заготовки= - .- --"- "- : и ° деформация сопроЪождаФгся возникно вением волокнистости и осевой кристал-4О лографической текстуры и приводит к увеличению анизотропии структуры и свойств, к возникновенйю такгенциальных растягивающих остаточных на" пряжений B прутке, к растрескиванию и расслоению прутка..

Целью изобретения является получение изделий с изотропной улучшенной структурой и размерами, близки- ми к размерам заготовки.

Цель достигается тем, ч-.о заго " товку в" процессе ee в@цавлйвания " подвергают на выходе иэ матрицы осадке под давлейи6 л до исходных размеров, затем выдавливают через ту же матРицу в обратном направлении с аналогичной осадкой и повторяют orieрации выдавливания — oeajiim до"до стижения необходимой суммарной сте"пени деформации."Практическое бсуществление предложенного способа воз- 50 можно в устройстве по типу устройСтв для гидропрессования с противодавлением. В контейнере такого устройства полость вйсОкого давления и полость

" щ отйводавления имеет одинаковйе ди- ф5 . аметры и длину и сообщаются через канал матрицы, имеющей одинаковые входную и выходную воронки. Поршни полости высокого давления и полости. противодавления также имеют одинаковые размеры. Заготовку выдавливают из одной полости в другую, где сразу же, в процессе выдавливания осаживают в выходной воронке матрицы до исходных размеров. При этом противодавление не снижают, а по окончании операции выдавливания — осадки обратным ходом инструмента выдавливают заготовку через ту же матрицу в противоположном направлении и снова осажив ают и т дЗначительная степень деформации,. необходимая для проработки структуры, достигается за счет суммирования относительно небольших (порядка 3050%) обжатий, получаемых при выдавливании и осадке. Даметр заготовки близок к диаметру полости контейнера и превышает в 1,2-1,5 раза диаметр канала матрицы. Это позволяет эффективно использовать объем контейнера и в то же время не перегружать матрицу большими перепадами давлений.

Осадка выдавленной части заготовки осуществляется путем ее упора в препятствие на выходе иэ очка матрицы. При этом возможны два варианта.

Вариант 1.

Осадка производится непрерывно и одновременно с выдавливанием, в процессе выполнения последнего. Требуемое осевое усилие для осадки выдавленной части заготовки создается избыточным давлением рабочей среды в полости высокого давления, так что часть заготовки, находящаяся в канале матрицы, воздействует как жесткий пуансон на выдавленную часть, располагающуюся в выходной воронке, и производит ее осадку. При этом заготовка в процессе гидропрессования испытывает дополнительное механическое противодавление, зависящее от . напряжения текучести выдавленной части заготовки.

Этот вариант прост в исполнении и особенно эффективен в случае применения твердой рабочей среды. Деформацию можно проводить в двухступенчатом устройстве при комнатной температуре и давлениях до 100 кбар.

Одноступенчатые устройства пригодны для холодной деформации мягких материалов при давлениях до 25 кбар, или для"горячей деформации сталей, жаропрочных и других сплавов при их ковочной температуре. Непрерывная горячая деформация материала путем возвратйо-поступательного перемещения заготовки или контейнера может осуществляться в иэотермическом режиме за счет деформационного раэогрера. Контролируя скорость деформации, 782902 можно предотвратить подструживание заготовки в процессе деформации.

Вариант 2.

Операции выдавливания и осадки разделены во времени и чередуются

В процессе перетекания заготовки из одной полости в другую. Перемещение заготовки прерывистое. Величина шага такова, что выдавленная часть не превышает 2,5 диаметра очка матрицы, с тем, чтобы при последующей осадке избежать потери устойчивости. Преры- l0 вистое движение -заготовки в процессе выдавливания не сопровождается снижением противодавления при остановках заготовки для осадки выдавленной час.ти. Наоборот, давление в полости про- 15 тиводавления можно повысить до уровня давления в полости высокого давления. Осадка осуществляется активным механическим воздействием поршня полости противодавления навстречу порш- .>О ню полости высокого давления, кото- рый при этом остается неподви>хным и слу:хит опорой для заготовки. Поэтому в данном варианте наиболее целесообразно применять гидромеханическое прессование с тем, чтобы в процес се выдавливания прошень полости вы сокого давления упирался в задний торец заготовки и контролировал ее движение, предотвращая разгон.

Для осуществления гидромеханического прессования достаточно небольшого перепада давлений на матрице. Процесс гидромеханического прессования — осадки можно выполнять в одноступенчатом 40 устройстве "промышленного типа. И хотя уровень давлений в промышленных устройствах обычно не превышает 20 кбар, противодавление может быть повышено по крайней мере до 15 кбар, а в про- 45 цессе осадки до 20 кбар. Осуществле-ние описанного процесса возможно при постоянном на протяжении всего цикла обработки и одинаковом для обеих полостей контейнера давлений. Это особенно удобно при деформации высокопрочных материалов с небольшими.обжатиями за проход . При этом и выдавливание, и осадка осуществляются только механическим воздействием поршней, а сжатая жидкость лишь обеспечивает гидростатическую поддержку заготовки и смазку трущихся поверхностей. Малый оптимальный угол матрицы и высокое давление рабочей среды в ее входной и выходной воронках создают Я) условия для возникновения гидродинамического режима смазки при выдавливании, что способствует повышению равномерности деформации по сечению заготовки и снижению силового режима. ловиях (фиг. 7).

Пример 1. Деформацию ведут непрерывно в автоматическом режиме при комнатной температуре или при ковочной температуре деформируемого материала. Рабочая среда — твердая.

При комнатной температуре в качестве рабочей среды применяют пластичные металлы — свинец или индий, при высоких температурах — графит или смеси на его основе. Осадка выполняется одновременно с выдавливанием в устройстве, приведенном на фиг. 1.

Устройство содержит составной рабочий контейнер, выполненный из двух одинаковых контейнеров — верхнего 1 и нижнего 2, соединенных корпусом 3.

В стыке между контейнерами размещена матрица 4, имеющая .две одинаковые воронки — верхнюю 5 и нижнюю 6, выполняющие попеременно функции входной или выходной воронки и контролирующие процесс выдавливания или осадки заготовки 7. Верхний 8 и нижний

9 поршни снабжены уплотнительными кольцами 10 и прокладками 11 и 12 иэ материала, твердость которого сравУсилие на поршне при гидромеханическом прессовании может быть повышено до величины, создающей в заготовке напряжение осевого сжатия, близкое к пределу текучести.

В любом варианте осуществления данного способа заготовку не удаляют иэ контейнера на протяжении всего цикла обработки. Эта особенность способа создает ему ряд преимуществ не только перед ковкой и гидропрессованием, но и перед технологическим процессом, в котором гидропрессование с противодавлением и осадка под давлением до исходного размера могут быть выполнены раздельно с удалением заготовки из контейнера или сбросом давления рабочей среды вокруг заготовки до атмосферного в промежутках между операциями выдавливания и осадки.

Ниже приведены 7 конкретных примеров выполнения деформации по данному способу (фиг. 1-7).

На всех фигурах заготовка показана в промежуточном поло>кении после выполнения нескольких операций выдавливания — осадки. На фиг. 1-5 операции выдавливания и осадки выполняются одновременно и непрерывно (вариант 1), а на фиг. 6 и 7 последовательными короткими циклами и чередуются во времени (вариант 2).

На фиг. 1 демонстрируется методика непрерывной многократной деформации в автоматическом режиме; на фиг.2 и 3 — деформация с кантовкой рабочего контейнера в двухпоршневом (фиг.2) и однопоршневом (фиг. 3) штампах при давлении до 25 кбар; на фиг . 4 и 5 деформация в двухступенчатых устройствах под давлением до 100кбар с кантовкой рабочего контейнера (фиг. 4) и в автоматическом режиме (фиг. 5); на фиг. 6 и 7 — гидромеханическое прессование с осадкой в лабораторных условиях, фиг. 6) и в промышленных ус782902 нима с твердостью заготовки, Заготовка 7 отделейа от прокладок 11 и 12 и внутренней поверхности контейнеров

1 и 2 слоем твердой рабочей среды 13.

Устройство может быть либо выполнено как узел специализированной машины, либо как штамп, размещенный на столе универсального пресса, имеющего выталкиватель достаточной мощйбсти.

Процесс ведут следующим образом.

Заготовку 7 загружают в верхний кон- 10 тейнер 1 вместе со стаканом из рабо- чей среды 13. Затем вводят прокладки 11 и 12 и поршни 8 и 9 с уплот" ййтельными кольцами. 10. Поршнем 8 или 9 создают необходимое давление. 15

Затем сообщают возвратно-поступательное--дви>йение либо контейнерам 1 и

2 через корпус 3, (при этом поуиани

8 и 9 неподвижны), либо Перемещают . поршни 8 и 9 относительно неподвижных контейнеров 1 и 2. Заготовка перетекает из одного контейнера в другой и осаживается непосредственно в выходной воронке (5 или 6), матрицы 4, упираясь в одну из прокладок (11 или 12).-Прокладки 11 и

12 в конце каждого хода частично продавливают через матрицу 4, обеспечивая завершение выдавливания и осадки кбНКевых-участков заготовки 7.

Горячую деформацию выполняют в изотермическом режиме за счет дефорМационного разогрева материала заготовки. Этому способствуют непрерывность процесса деформации; возможность регулирования скорости де- З5 формации путем изменения скорости перемещения контейнеров 1 и 2 (или поршней 8 и 9); выполнение всего цикла обработкй фактически за одну операцию, без смены инстрУмента и 4Q без удаления заготовки из контейнера

СВ °

Пример 2. Заготовки из цин-""ка и кадмия диаметром 6 и длиной 12 и 20 мм деформировали при комнатной температуре под давлением соответственно 6 и 4 кбар со скоростью 0,1 ми/с. В качестве рабочей среды применяли индий. Деформации проводили в штампе (Фиг. 2), в котором верхний 1 и нижний 2 контейнеры бы- ®О ли выполнены зацело с матрицей 4 в едином блоке рабочего контейнера (1, 2, 4). Нижний поршень 9 входил в подпорный контейнер 14 с пробкой ,15, именующей калйброванное отверстие 5S

16 для выдавливания вспомогательной заготовки 17. В качестве вспомогательной заготовки применяли свинец.

Все детали штампа помещали в корпус3

Заготовку 7 в индиевом стакане 60

13 загружали в верхнюю полость 1 рабочего контейнера (1, 2, 4). Вводили поршни 8 и 9 и устанавливали всю сборку на подпорный контейнер 14, который предварительно забивали свйн- ф5 цом 17. Вдавливали прессом поршень

8. При этом заготовка 7 -перетекала через матрицу 4 в нижнюю полость 2, где осаживалась, упираясь в нижний поршень 9 и вытесняя его в подпорный контейнер 14. "Свинец 17 вытекал через отверстие 16 в пробке 15, оказывая сопротивленйе перемещению поршня 9.

По окончании выдавливания-осадки снимали контейнер (1, 2, 4) с поршнями 8 и 9, дополняли контейнер 14 свинцом до исходного уровня и устанавливали контейнер (1, 2, 4) на подпорный контейнер 14 поршнем 8 вниз.

Повторяли процесс в обратном направлении, воздействуя прессом на поршень 9.

Диаметр полостей 1 и 2 контейнера (1, 2, 4) был равен 7 мм, длина

25 мм. Диаметр очка матрицы — 5 мм.

Степень деформации при выдавливании или,осадке — ЗОЪ. Цинк выдавили и осадили до диаметра б мм эа один,проход без кантовки контейнера. Кадмий — за 2 прохода (с кантовкой).

Суммарная степень деформации для цинка составила 55%, а для кадмия 794.

Н р и м е р 3. Деформировали цинковую заготовку диаметром 6,5 мм и длиной 11 .мм. Давление — 4 кбар, скорость — 0,1 мм/с. Рабочая среда — индий.

Процесс изображен на фиг. 3. Оснастка упрощена . Контейнер (1, 2, 4) тот же, что и в примере 2, но применяли только верхний поршень 8. Нижнюю полость 2 контейнера (1, 2, 4) заполняли оловом 17. Заготовку 7 помещали в верхнюю полость 1 в стакане из индия (для повышения равномерности деформации по длине и сечению заготовки 7 ее можно помещать дополнительно в оболочку 18 из материала с близкой твердостью).

При вдавливании поршня 8 заготовка перетекала через матрицу 4 в нижнюю полость 7 и, упираясь в олово, осаживалась до диаметра 7 мм.

Провели один цикл выдавливанияосадки без кантовки контейнера. Суммарная степень деформации составила

64%. Дальнейшая деформация может быть выполнена после кантовки контейнера.

При этом поршень 8 вводят в полость

2, а полость 1 заполняют оловом.

Применение графитовых смесей позволяет использовать эту методику и при высоких температурах.

II p и м е р 4. Деформировали заготовки диаметром 6,5 и длиной 20 мм из алюминиевого сплава Д16 и металлокерамического ниобия НБШ-00 при давлении порядка 30 кбар и скорости деформации 0,1 мм/с. Деформацию проводили в штампе, описанном в примере 2 (фиг. 2). С целью повышения рабочего давления помещали штамп в поддерживающий контейнер устройства

782902 по авт. св. Р 314571. Устройство изображено на фиг. 4.

Пробка 15 (фиг. 2) выполнена из дроссельной шайбы 19 с отверстием

20 и сборника 21 с воронкой 22 и выпускным отверстием 23. Сборник 21 имеет также боковые отверстия 24, со- общающие верхнюю 25 и нижнюю 26 полости поддерживающего контейнера

27. Блок высокого давления опирается через сборник 21 на кольцевой бурт

28 в контейнере 27. В верхней полости 25 контейнера 27 располагается также поршень 29 с уплотнительными кольцами 30 и 31. Аналогичными кольцами уплотняется пробка 32, которая размещается в нижней 26 полости контей- 15 нера 27. Диаметр верхней 25 и нижней

26 полостей контейнера 27 одинаковы.

Сборка блока высокого давления аналогична фиг. 2. Собранный блок помещали в верхнюю полость 25 контей- щ нера 27, заливали в контейнер 27 жидкость и поршнем 29 повышали в нем давление до заданной величины.. При этом между поршнем 8 и 29 сохраняли гарантированный зазор, необходимый для упрощения обслуживания устройства. Затем контейнер 27 перемещали навстречу поршня 29 до соприкосновения с ним поршня 8. Дальнейший ход контейнера 27 сопровождался деформацией заготовки 7. Давление в кон- ЗО тейнере 27 при этом оставалось постоянным вследствие равенства диаметров поршня 29 и пробки 32. Жидкость из верхней полости 25 свободно перетекала в нижнюю 26 через отверстия 24 35 в сборнике 21. Подъем контейнера 27 прекращали, когда заготовка 7 полностью перетекала в нижнюю полость

2 рабочего контейнера (1, 2, 4). Затем давление в контейнере 27 сбрасы- 4р вали. Блок высокого давления извлекали. В подпорный контейнер 14 добавляли свинец 17. Контейнер (1, 2, 4) переворачивали и устанавливали поршнем 8 в подпорный контейнер 14.

Далее деформацию повторяли.

Давление в подпорном контейнере

14 регулировали установкой сменных дроссельных шайб 19 с отверстием 20 нужного диаметра. При этом сборник

21 позволял собирать выходящий Из под- ® порного контейнера 14 свинец в компактный пруток, диаметр которого в

3 раза превышал диаметр отверстия 20 в дроссельной шайбе 19. Этим предотвращалось запутывание выходящей из Я отверстия 20 свинцовой проволоки и упрощалась разборка устрОйства.

Сплав Д 16 продеформировали за один проход (без кантовки).степень деформации при выдавливании и осадке . @} составляла 40%. Суммарная степень деформации составила 64%. Ниобий де- формировали за 4 прохода с промежуточной кантовкой контейнера. Суммарная степень деформации составила 98%. ф3 при этом конечные размеры заготовки были близки к исходным: диаметр 6,5

6,8 мм, длина — 18 мм. Степень деформации (как и в предыдущих примерах) определяли как сумму логарифмических деформаций на отдельных операциях.

Степень деформации при выдавливании и осадке была равна 40%, что способствует логарифмической деформации

0,5. Деформация за один проход составила 1, а за 4 прохода — 4, т.е.

98%.

Пример 5. Процесс выдавливания - осадки ведут непрерывно в автоматическом режиме, как и в примере 1.

Однако устройство для деформации предлагается выполнить двухступенчатым, как в примере 4. Это позволит обрабатывать труднодеформируемые материалы под давлением выше 30 кбар с высокой производительностью. Устройство изображено на фиг. 5.

Рабочий контейнер (1, 2, 4) снабжен тремя зубьями 33 байонетного за- твора. Такие же зубья выполнены на кольцевом бурте 28 поддерживающего контейнера 27. Возможны и другие способы сцепления контейнера (1, 2, 4) с кольцевым буртом 28: резьбовое, при помощи пружинного разжимного захвата и т.д. Контейнеру 27 сообщают возвратно-поступательное движение специальным гидроцилиндром (не показан).

Собранный блок выоокого давления помещают в контейнер 27. При этом поршень 9 опирается на пробку 32.

Зацепляют зубья 33 байонетного затвора с зубьями бурта 28 поворотом контейнера (1, 2, 4). Заливают жидкость, точно выдержйвая уровень в контейнере 27. Поршнем 29 создают необходимое давление поддержки в контейнере 27. При этом поршень 29 воздействует на поршень 3 и создает в рабочем контейнере (1, 2, 4) необходимое давление.

Далее контейнеру 27 сообщают возвратное поступательное движение от- носительно неподвижных поршня 29 и пробки 32. Сцепленный с ним рабочий контейнер (1, 2, 4) также совершает возвратно-поступательное движение относительно неподвижных поршней 8 и 9. В результате заготовка 7 подвергается многократному выдавливанию с последующей осадкой.

Поскольку поддерживающий контейнер 27 заполнен жидкой рабочей средой, рабочая температура не может превышать 500 С.

Пример 6. Деформация крупногабаритных заготовок в жидкой рабочей среде с прерывистым движением заготовки {вариант 2). Способ деформации представляет собой чередование последовательных шагов гидромеханического прессования с осад782902

12 кой выдавленного участка заготовки под высоким давлением. Осадка осуще ствляется актйвным воздействием поршня на выдавленный участок заготовки в промежутках между операциями (шагами) выдавливания. деформацию можно. проводить в устройстве (фиг. 6), которое содержит контейнер (1, 2, 4) по типу фиг. 1 (на фиг . 6 упрощенно показан выполненным зацело с матрицей 4). Поршни 8 и 9 приводятся в движение автономными

30 гидроцилиндрами, укрепленными на общей раме. Гидроцилиндры снабжены подпорными клапанами, обеспечивающими пассивное возвратное движение поршней 8 и 9 с заданным сбпротивлением 15 (не показаны).

В верхней полости 1 и нижней 2 вблизи матрицы 4 выполнены боковые сверления 34 и 35, соединяющие полости кбнтейнера с гидроуправляемыми Щ подпорными клапанами 36 и 37. Контейнер (1, 2, 4) подпитывается жидкостью высокого давления от отдельного источника (компрессора или мультипликатора) 38 через обратные клапаны 39 и 40 ° Давление компрессора (мультипликатора) контролирует, ся дополнительным подпорным клапаном 41.

Заготовка 7 показана в промежуточном положении после нескольких шагов гидромеханического выдавливания с промежуточной осадкой выдавленного участка, поэтому в нижней полости контейнера (1, 2, 4) передний конец заготовки имеет головку А2 и 35 стержень 43. Диаметр стержня 43 равен диаметру очка матрицы 4, а диаметр головки 42 близок к исходному диаметру заготовки.

Обработку выполняют. следующим образом. В контейнер (1, 2, 4) заливают жидкость, закладывают заготовку в верхнюю полость 1, вводят поршень

8. Включают компрессор. Давление в обоих полостях контейнера повышает- 45 ся до уровня, соответствующего заданному противодавлению. Поршнем 8 продолжают сжатие жидкости в верхней полости 1 до давления, на которое настроен подпорный клапан 36. Дальней- 5р шее смещение поршня 8 сопровождается стравливанием излишков жидкости из верхней полости 1. Нижняя полость 2 отделена от верхней полости 1 заготовкой 7, которая, как клапан, перекрывает очко матрицы 4 под действием разности давлений между верхней и нижней полостями. Продолжая пере"мещать поршень 8, производят гидромеханическое прессование заготовки

7. При этом выходящий из матрицы d0 передний конец заготовки 7 вытесняет из нижней полости 2 контейнера излишки жидкости. Давление в полости

2 поддерживается постоянным при помощи подпорного клапана 37. Поршень 65

8 останавливают, когда длина выдавленной части заготовки достигнет двух диаметров очка матрицы. Затем, вдавливая поршень 9, производят осадку выдавленной части заготовки. Поршень 8 неподвижен и служит опорой для заготовки. Излишки жидкости из нижней полости 2 в процессе осадки стравливаются через подпорный клапан 37. Давление в полости 2 в процессе осадки можно поддерживать более высоким, нежели противодавление при гидромеханическом прессовании.

Для этого перед осадкой повышают давление под поршнем гидроуправляемого подпорного клапана 37. В процессе осадки на выдавленной части заготовки образуется головка 42, диаметр которой контролируют ходом поршня 9.

По окончании осадки поршень

9 возвращают, одновременно выполняя следующий шаг гидромеханического выдавливания заготовки. Скорость поршня 9 при этом выше скорости поршня

8 и может быть равна скорости движения выдавленной части заготовки 7.

Поскольку диаметр поршня 9 больше диаметра образующегося стержня 43, то давление в нижней полости 2 должно падать, однако падение давления предотвращается компрессором 38, который,продолжая непрерывно работать в процессе деформации заготовки, подкачивает жидкость в полость 2 через обратный клапан 40.

Поршень 9 останавливают, когда длина стержня 43 станет равна двум диаметрам очка матрицы. Это положение и псказано на фиг. 6.

Таким образом, не сбрасывая давление в контейнере (1, 2, 4), продолжают выполнять попеременно выдавливание и осадку до тех пор, пока заготовка не перетечет в нижнюю полость. Равномерность деформации по объему заго- товки обеспечивается применением оболочки 18 (фиг. 3) или прокладок 11,, 12 (фиг. 1). Затем перенастраивают подпорные клапаны 36 и 37: первый на давление, равное противодавлению, второй — верхнему давлению при гидромеханическом прессовании. Компрессор 38 при этом не выключают.

Поршень 8 выводят, а поршень 9 вводят и начинают первый шаг гидромеханического прессования в обратном направлении через ту же матрицу.

Иэ изложенного видно, что осадка производится механическим воздействием одного из поршней, в то время как второй удерживает заготовку. При этом давление в полостях контейнера не зависит от усилия осадки и регулируется настройкой подпорных клапанов 36 и 37. Более тоге, процесс гидромеханического прессования можно вести, создавая в контакте между поршнем и заготов13

782902

14 стержня 43. Заготовка 7 при этом упирается в неподвижный поршень 8. жидкость свободно перетекает из полости

2 в контейнер 47. Давление в полости

2 поддерживается постоянным в процессе осадки. Затем выполняют следующий шаг гидромеханического прессования, вдавливая поршень 8 в полость 1 гидроцилиндрами 52. Поршень 9 отводят со скоростью, равной скорости перемещения головки 43. Противодавление регулируют поршнем 49., Аналогичным образом выполняют гидропрессование из полости 2 в полость

1. Видно, что необходимое число циклов прессования и осадки с перемеще15 нием заготовки из одной полости в матрицы осадка до исходных размеров, 40 а затем выдавливают через ту же матрицу в обратном направлении с аналогичной осадкой и повторяют процесс выдавливания — осадки до достижения необходимой суммарной степени дефор45 мации.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что процесс выда-. вливания — осадки в каждом направлении выполняют за несколько последовательных циклов, состоящих из двух чередующихся самостоятельных операций - выдавливания до длины выдавленной части не более 2,5 диаметра канала матрицы и последующей осадки выдавленной части под давлением до

Исходного диаметра.

Источники информаций, :принятые во внимание при экспертизе

1. Позняк Л.A. Штамповые стали кой напряжение, близкое к пределу текучести материала заготовки. Следовательно, степень деформации при прессовании и осадке меньше зависит от прочности контейнера, и процесс может быть интенсифицирован путем увеличения степени деформации (уменьшения диаметра очка матрицы) при том же давлении в контейнере.

Таким образом, этот процесс име- ет несомненные преимущества перед описанными выше процессами (фиг. 1-5) особенно при деформации крупногабаритных заготовок из материалов с высоким пределом текучести.

Пример 7. Деформация выполняется аналогично примеру. б, т.е. по варианту 2. Предлагаемая методика предназначена для деформации крупногабаритных заготовок при температурах до 500 С в жидкой рабочей среде в производственных условиях., 20

На фиг, 7 приведена схема устройства прессового типа для выдавлива=ния-осадки (аналогично патенту Великобритании N 1.111.351, кЛ. В 3 Р, 1968).- Рабочий контейнер (1, 2, .4) имеет два поршня 8 и 9 с осевыми сверлениями 44 и 45. Поршни укреплены на торцах контейнеров 46 и 47, так что сверления 44 и 45 сообщают полости этих контейнеров с полостями 1 и 2 рабочего контейнера. Контейнеры 46 и 47 имеют поршни 48 и

49, которые приводятся в движение соответственно плунжерами 50 и 51 двух главных цилиндров пресса. Вспомогательные гидроцилиндры 52 и 53 перемещают контейнеры 46 и 47 и связанные с ними поршни 8 и 9.

Процесс прерывистого гидромеханического прессования с промежуточной осадкой аналогичен фиг. 6. Давление в полостях 1 и 2 и усилие на поршнях 8 и 9 регулируется независимо путем управления движением плунжеров 50 и 51 и контейнеров 46 и 47, и связанных с ними поршней 8 и 9 при помощи стандартной гидроаппаратуры.

Как и на фиг. б заготовка 7 показана на фиг. 7 в некотором промежуточном положении, когда после проведения одного или нескольких шагов прессования и осадки ее выдавленный койец имеет стержень 43 и головку 42, диаметр которой равен диаметру заготовки. В полостях 1 и 2 соз-. дано необходимое давление. В пОлости

1 - для гидромеханического прессования, в полости 2 - противодавление.

Если давление, необходимое для осадки, выше противодавления, то поршень

49 подают плунжером 51 вперед и сжи- Щ мают жидкость в контейнере 47, а следовательно и в полости 2 до заданно»

ro давления. Затем гидроцилиндрами

53 перемещают контейнер 47 вперед, так что поршень 9 производит осадку другую можно выполнить, не удаляя ее из контейнера и даже не снижая давление. Этим обеспечивается не только повышение производительности, но и снижение уровня остаточных напряжений за счет релаксации напряжений под давлением.

Таким образом, приведенные примери демонстрируют широкие возможности, обеспечиваемые современным уровнем развития техники гидропрессования для осуществления данного способа. формула изобретения

1. Способ гидропрессования с противодавлением, заключающийся в выдавливании средой высокого давления через канал матрицы материала заготовки, помещенной B контейнер, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью получения изделий с изотропной структурой и размерами, близкими к размерам заготовки, заготовку в процессе выдавливания подвергают на выходе из для холодного деформирования. N, "Металлургия", 1966, с. 88-93.

2. Павлов Й.М. и др. Научные доклады высшей школы Р Зр 1958, с. 172-180.

3. Патент США Р 3451240, кл. 72-60, 1966.

Составйтель Г. Кривонос

Редактор Г.улыбина. Техред Ж Кастелевич Корректор И.Иуска

Заказ 84 9 9 Тираж 986 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР йо делам йзобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.;.д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4