ШТАМП

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована в машиностроении для горячей гибки труб в мелкосерийном производстве, в частности, для гибки коротких отрезков толстостенных труб большого диаметра, а именно трубных заготовок, диаметр которых составляет от 168 мм до 426 мм, толщина стенок - от 12 до 30 мм и длина равна четырем диаметрам трубной заготовки.
Известна конструкция штампа для гибки труб, (см., например, патент РФ №2085317), который содержит пуансон с рабочим ручьем, закрепленный на верхней плите, и матричный блок со сменными рабочими ручьями, закрепленный на нижней плите. Матричный блок состоит из двух полуматриц, при этом одна из полуматриц выполнена поворотной. Данный штамп обладает достаточно сложной конструкцией, все его элементы изготавливаются из металла, в том числе и профильные рабочие поверхности пуансона и матрицы, а это ведет к высокой трудоемкости и стоимости изготовления штампа в целом.
Известна также конструкция штампа для гибки трубных заготовок (см., например, авторское свидетельство СССР №459283), в которой штамп состоит из верхней плиты, на которой закреплен пуансон, и нижней плиты, где крепится матрица. Для ограничения бокового течения металла заготовки в процессе штамповки предназначены боковые пластины, которые выполняют также роль направляющих элементов штампа. Пуансон и матрица установлены соосно, при этом в сомкнутом состоянии их рабочая полость имеет форму и размеры готовой изогнутой детали. Разъем между пуансоном и матрицей выполнен по двум цилиндрическим поверхностям с радиусом равным среднему
радиусу готового отвода трубопровода. Все детали данного штампа также выполнены из металла в том числе и профильные рабочие поверхности пуансона и матрицы, и изготовление его также трудоемкий и дорогостоящий процесс.
Предлагаемая полезная модель решает задачу устранения указанных недостатков, а именно: упрощение конструкции штампа и использование менее трудоемких в обработке материалов особенно профильных поверхностей при изготовлении деталей штампа.
Для достижения указанного технического результата в штампе для изготовления методом штамповки деталей из трубных заготовок посредством изгиба и поперечного обжима их в горячем состоянии, содержащем соосно установленные пуансон и матрицу с рабочими поверхностями, очерченными по профилю готовой детали, пуансон и матрица изготовлены из жаростойкого высокопрочного железобетона с гравюрой, повторяющей форму поверхности готовой изогнутой детали и имеющей размеры, соответствующие размерам готовой изогнутой детали, но увеличенные на величину теплового расширения металла, из которого изготовлена трубная заготовка, при оптимальной температуре процесса штамповки. При этом в пуансоне и матрице по краям и в центре каждого могут быть расположены силовые элементы, рабочие профили которых идентичны профилю поперечного сечения трубной заготовки в соответствующем месте и выполнены они могут быть из толстолистовой конструкционной стали. Сам штамп может быть использован для изгиба трубных заготовок, заполненных наполнителем, например, песком. Кроме того, предлагаемый штамп целесообразно использовать для гибки коротких отрезков толстостенных труб большого диаметра, т.е. для изгиба трубных заготовок, диаметр которых составляет от 168 мм до 426 мм, толщина стенок - от 12 мм до 30 мм, а длина отрезка трубы равна четырем диаметрам трубной заготовки.
Отличительными признаками заявляемого штампа является изготовление пуансона и матрицы из жаростойкого высокопрочного железобетона с гравюрой, повторяющей форму поверхности готовой изогнутой детали и имеющей размеры, соответствующие размерам готовой изогнутой детали, но увеличенные на величину теплового расширения металла, из которого изготовлена трубная заготовка, при оптимальной температуре
процесса штамповки, а также возможное выполнение в пуансоне и в матрице по краям и центру каждого силовых элементов из толстолистовой конструкционной стали, и возможное использование штампа для гибки коротких отрезков толстостенных труб большого диаметра заполненных наполнителем.
Благодаря наличию приведенных признаков упрощается конструкция штампа, снижается трудоемкость его изготовления, а следовательно и стоимость, кроме того уменьшается время технологической подготовки мелкосерийного производства необходимого изгиба трубных заготовок.
На фиг.1 схематично изображены изгибаемая деталь и конструкция штампа, половина вида которой выполнена в разрезе; на фиг.2 - схематично изображены изгибаемая деталь и штамп с разомкнутыми пуансоном и матрицей; на фиг.3 - схематично изображены изгибаемая деталь и штамп с сомкнутыми пуансоном и матрицей; на фиг.4 - схематично изображены изогнутая деталь и штамп с сомкнутыми пуансоном и матрицей.
Штамп содержит пуансон 1 и матрицу 2, которые соосно закреплены на прессе или молоте (на фиг. не показаны). Пуансон 1 содержит рабочую поверхность 3, а матрица - рабочую поверхность 4. По краям пуансона 1 и матрицы 2 могут быть расположены боковые силовые элементы 5, а по центру - центральные силовые элементы 6. Для центровки пуансона 1 и матрицы 2 предназначены центровочные штифты 7 (два по диагонали) и соответствующие центровочные гнезда 8. Пуансон 1 и матрица 2 для прочности содержат элементы арматуры 9, обеспечивая прочность бетонной массе 10. На фиг.1-4 условно показана изгибаемая трубная заготовка 11 (изгибаемая деталь 11). Пуансон 1 и матрица 2 изготовлены из жаропрочного высокопрочного бетона (см. Политехнический словарь, М., 1989, стр.54) с гравюрой повторяющей форму поверхности готовой изгибаемой детали 11, имеющей размеры, соответствующие размерам готовой изгибаемой детали 11., но увеличенные на величину теплового расширения металла, из которого изготовлена трубная заготовка, при оптимальной температуре процесса штамповки. При этом данные о расширении соответствующего металла с учетом его коэффициента линейного расширения можно взять из марочника «Стали и сплавы» под ред. В.Г.Сорокина и др., М., «Интерметинжиниринг», 2001, стр.23-572, 589, а данные об оптимальной температуре процесса штамповки для
соответствующего металла - из справочника «Ковка и штамповка», под ред. Е.И.Семенова, М. 1986, т.2. Рабочие профили боковых силовых элементов 5 и центральных силовых элементов 6 идентичны профилю поперечного сечения трубной заготовки 11 в соответствующем месте, при этом силовые элементы 5 и 6 целесообразно изготавливать из толстолистовой конструкционной стали, марку которой можно выбрать из ранее приведенного марочника «Стали и сплавы». Изгиб и поперечный обжим в горячем состоянии трубной заготовки 11 может осуществляться в штампе и при ее заполнении наполнителем.
Штамп изготавливают следующим образом. В двух ящиках (на фиг. не показаны) из листовой конструкционной стали требуемых размеров, по бокам вырезают полуокружности. В эти вырезы закладывается модель, имеющая размеры требуемой изгибаемой детали 11, с укрепленными на ее изогнутой боковой поверхности разделительными полосами. В ящики закладывают металлическую арматуру 9, прорезают в их днищах небольшие отверстия. Герметизируют сопряжения разделительной полосы с ящиком и с моделью. Сверху устанавливают второй ящик днищем вверх. Через отверстия в днище заливают жаростойкую высокопрочную бетонную смесь 10, непрерывно ее уплотняя трамбовкой. По окончании заливки дается выдержка по времени, после чего ящики переворачивают и таким же образом заполняется второй ящик. По истечении выдержки заготовка штампа (пуансона 1 и матрицы 2) разбирается и подвергается термическому упрочнению, в результате которого штамп готов к работе.
Процесс гибки изгибаемой детали 11 происходит следующим образом. Нагретую трубную заготовку 11 укладывают в матрицу 2 и производят надавливание на нее пуансоном 1. После смыкания линии разъема штампа движение пуансона 1 останавливают и отводят его в верхнее положение. Затем из матрицы 2 вытаскивают готовую изогнутую заготовку 11, получая таким образом требуемую изогнутую деталь 11.