УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫХ МЕМБРАН

Предлагаемое устройство относится к обработке металлов давлением тонколистового материала, а именно к штамповке без использования дорогостоящего штамповочного оборудования, и может быть применимо в небольших мастерских.
Технический уровень
3
3
При проведении патентных исследований были выявлены аналоги устройств и способов изготовления мембран. Известен «способ штамповки оболочек сложной формы из тонколистовых материалов» (патент RU №2538061, МПК B21D 22/10, опубл. 10.01.2015 г.). Сущность в том, что в способе штамповки оболочек сложной формы из тонколистовых материалов, при котором давление на заготовку передают через эластичную пористую прокладку, давление на заготовку осуществляют металлическим пуансоном по форме эквидистантным матрице с зазором, определяемым толщиной эластичной пористой прокладки, плотность которой выбирают из соотношения 200 кг/м ≤ ρ ≤ 300 кг/м.
Усилие, передаваемое пуансоном через пористый материал прокладки, изменяет ее объем, в связи с чем давление на заготовку равномерно распределяется по формуемой поверхности, избегая потери устойчивости (складкообразования). Данный способ и устройство позволяют устранить складкообразование и тем самым повысить качество изготовления. Вместе с тем, для этого нужно дорогостоящее прессовое оборудование.
Известен «способ штамповки газожидкостной средой» (патент RU №2109587, МПК B21D26/02, опубл. 27.04.1998 г.). Сущность изобретения в том, что в способе штамповки газожидкостной средой, включающем воздействие пара на заготовку при ее формоизменении, в качестве деформирующей среды используют перегретый пар.
Использование перегретого пара, имеющего более высокие упругие свойства, по сравнению с газовой (сжатый воздух) и газожидкостной средой (пар), позволяет интенсифицировать процесс деформирования, осуществляя управление деформирующим давлением через управление температурным режимом и объемом испаряющейся жидкости.
Использование паров жидкости при изготовлении деталей сложной формы из листовых заготовок продиктовано энергосиловыми и формационными параметрами процесса формоизменения заготовки. К недостаткам следует отнести необходимость иметь дорогостоящее нагревательное оборудование, кроме того, нагреву подвергается и заготовка.
Известен «способ формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы и устройство для его осуществления» (патент RU №2532581, МПК B21D 22/10, опубл. 10.07.2014 г.). Способ реализуется с помощью устройства для формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы из конусной заготовки, содержащего (-щей) конус с направляющими пазами, выполненными с возможностью поднятия и опускания опорного кольца, раздвижными секторами и матрицей с конусной образующей рабочей поверхностью, выполненной с обеспечением возможности раздачи и отбортовки конусной заготовки со стороны меньшего диаметра, эластичный элемент расположен на раздвижных секторах и выполнен высотой, равной высоте рабочей поверхности матрицы в виде конической оболочки переменной толщины, увеличивающейся вдоль образующей от большего диаметра к меньшему диаметру, причем угол конусности внутренней поверхности элемента равен углу конусности конуса с направляющими пазами, а наружная поверхность меньше угла конусности образующей рабочей поверхности матрицы.
Данный способ и устройство предназначены для получения осесимметричных деталей, в нашем случае необходимо получить предохранительную мембрану симметричной формы.
За прототип взято «Устройство для штамповки эластичной средой деталей с криволинейным бортом» (патент RU №2232659, МПК B21D 22/10, опубл. 20.07.2004 г.). Устройство для штамповки эластичной средой деталей с криволинейным бортом, содержащее контейнер с эластичной средой, матрицу и установленный в ней вкладыш, снабжено вырубным пуансоном, установленным внутри матрицы, и вкладышем, выполненным в виде кольца из фторопласта и установленным на вырубной пуансон. При этом высота матрицы равна высоте вырубного пуансона.
Предложенное устройство позволяет повысить эффективность процесса штамповки и качества деталей с криволинейным бортом. Вместе с тем, используется вырубной пуансон, в нашем случае необходимо придать мембране заданную форму и требуемую толщину в центральной части.
Задачей является изготовление малой серии мембран с конической уплотнительной поверхностью, не используя дорогостоящее штамповочное оборудование. Задача решается следующим образом.
Предложено устройство для изготовления мембраны, содержащее формообразующий механизм, емкость для формообразующей среды, трубопровод, насос для подачи среды под давлением в формообразующий механизм, систему контроля давления. Механизм для изготовления мембраны состоит из прижимов, плотно зафиксированных резьбовым соединением, причем в средней части имеет отверстие для подачи формообразующей среды под давлением, между ними герметично установлены две матрицы, имеющие конусность, аналогичную с конусностью уплотнительной поверхности мембраны. Заготовка зажимается между ними для формообразования выпуклости в центральной части формообразующей средой под давлением через отверстие в центральной части.
Предложенное устройство поясняется фигурами.
На фиг. 1 дан общий вид формообразующего механизма для изготовления мембраны с образованием выпуклости мембраны до определенного, предварительно рассчитанного значения толщины мембраны в центральной части.
На фиг. 2 дан общий вид формообразующего механизма для изготовления мембраны после завершения формообразования.
На фиг. 1 обозначено: прижимы 1, коническая заготовка мембраны 2, резьбовое соединение 3.
На фиг. 2 обозначено: матрицы для формообразования мембран 4, уплотнительные кольца 5, готовая мембрана с выпуклостью 6.
Изготовление мембраны производится следующим образом.
Формообразование мембраны с выпуклостью осуществляется на установке для изготовления мембраны. Установка состоит из формообразующего механизма, емкости для формообразующей жидкости (например, масла), насосов с трубопроводом для подачи жидкости под давлением к формообразующему механизму, системы контроля давления.
Коническую заготовку мембраны 2 (фиг. 1, фиг. 2) помещают между матрицами 4 формообразующего механизма изготовления мембраны. Матрицы 4 имеют коническую поверхность, аналогичную конической поверхности заготовки мембраны 2, а также имеют отверстие в центре для подачи формообразующей жидкости.
Матрицы 4 с конической заготовкой мембраны 2 помещают между прижимами 1. С обеих сторон устанавливают уплотнительные кольца 5, чтобы жидкость не проходила за пределы механизма для изготовления мембран.
Подают жидкость под давлением. Давление контролируют датчиками системы контроля давления. Под давлением жидкости на конической заготовке мембраны 2 образуется вогнутость до предварительно рассчитанного значения толщины стенки (толщины, соответствующей давлению срабатывания мембран). После разборки механизма формообразования у изготовленной мембраны 6 шаблонами проверяют вогнутую и коническую части мембраны.