УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ ПРОФИЛЕЙ

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при производстве полых профилей и труб из труднодеформируемых, а также цветных металлов и сплавов.
Известно устройство для прессования с боковым истечением металла, включающее в себя вертикальный контейнер, с установленной в нем матрицей. Пресс-изделие получается за счет давления пуансона на заготовку, установленную в контейнере, и истечения металла заготовки в отверстие матрицы (Перлин И.Л., Теория прессования металлов / Москва: Металлургия, 1964. - 15-16 с.)
Недостатками известного устройства являются невозможность получения полых профилей и необходимость дальнейшего передела продукции для формирования требуемых геометрических и механических параметров.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для получения труб и пустотелых профилей методом бокового прессования через матрицу с вмонтированной иглой (Жолобов В.В., Зверев Г.И. Прессование металлов. Издание 2-е. М.: Металлургия, 1971. - с. 13-14).
Устройство содержит контейнер для заливки металла и вертикального перемещения пуансона, и комбинированную матрицу, закрепленную с боковой стороны контейнера. Матрица имеет гребень с вмонтированной в него иглой, что обеспечивает рассекание нагретого металла на несколько потоков, последующее их сваривание под давлением, окончательное формирование металла в зазоре между матрицей и иглой и выход в виде полого профиля.
К недостаткам данного устройства относятся сложность изготовления матрицы, возможность производить полые профили только из высокопластичных материалов, а также наличие пресс-остатков.
Полезная модель решает задачу получения полых профилей и повышение выхода годного продукта за счет отсутствия пресс-остатка.
Это достигается тем, что в устройстве для получения полых профилей, содержащем контейнер для заливки жидкого металла и вертикального движения пуансона, матрицу, установленную в нижней части контейнера сбоку и пресс-иглу, согласно полезной модели, дополнительно имеется кристаллизатор, установленный на выходе из матрицы, по наружному периметру которого размещено устройство для его охлаждения, при этом один конец пресс-иглы находится в матрице, а другой жестко прикреплен посредством пружины к стенке контейнера, причем оси пружины, пресс-иглы, матрицы и кристаллизатора совпадают.
Размещение кристаллизатора на выходе из матрицы позволяет охлаждать получаемый полый профиль с сохранением его геометрических характеристик, при этом оградив его от прямого воздействия охлаждающего устройства, которое размещено по наружному периметру кристаллизатора.
Размещение пресс-иглы таким образом, что один ее конец находится в матрице позволяет избежать потерь металла в начале цикла прессования, а наличие пружины на другом конце пресс-иглы пружины сжатия обеспечивает полную выпрессовку пресс-остатка.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где показано устройство для получения полых профилей в разрезе.
Устройство содержит контейнер 1 для заливки жидкого металла и вертикального движения пуансона 2, матрицу 3, установленную в нижней части контейнера сбоку и пресс-иглу 4. Устройство дополнительно содержит кристаллизатор 5, установленный на выходе из матрицы, по наружному периметру которого размещено устройство 6 для его охлаждения, при этом один конец пресс-иглы находится в матрице, а другой жестко прикреплен посредством пружины 7 к стенке контейнера, причем оси пружины, пресс-иглы, матрицы и кристаллизатора совпадают.
Устройство работает следующим образом. После заливки жидкого металла в контейнер 1 и начала движения вниз пуансона 2 жидкий металл, находящийся в контейнере, начинает истекать в отверстие матрицы 3. В матрице 3 пресс-игла 4 позволяет формировать полый профиль изделия. На выходе из матрицы изделие попадает в кристаллизатор 5, где металл кристаллизуется, благодаря охлаждающему устройству 6. Когда объем жидкого металла в контейнере уменьшается, пружина 7 разжимается и начинает выдавливать пресс-остаток из матрицы 3.
При этом необходимо соблюдение условия:
пруж
в
P≥P,
пруж
где P - усилие создаваемое пружиной при ее разгрузке, Н;
в
P - усилие, необходимое для выпрессовки остатка металла в контейнере, Н.
По завершению каждого цикла прессования достигается полное удаление пресс-остатка, а, значит, полный выход годного изделия.
Получение полых профилей круглого поперечного сечения диаметром 20 с толщиной стенки 4 мм было опробовано на вертикальном гидравлическом испытательном прессе ПММ-125 усилием 1,25 МН.
3
n
В матрице с диаметром отверстия 20 мм устанавливали вдоль оси прессования пресс-иглу диаметром 12 мм и закрепляли ее с противоположного от размещенного в матрице конца при помощи крышки с резьбовым соединением, предварительно установив малую пресс-шайбу диаметром 34 мм и пружину высотой 75 мм и средним диаметром 32 мм. Пространство между пресс-иглой и матрицей блокировали пробкой для исключения вытекания расплава металла. Контейнер устанавливали вдоль оси перемещения пуансона, а кристаллизатор - перпендикулярно оси пуансона. Порцию расплава свинца марки С1 объемом 0,00025 м заливали в контейнер при температуре 350°C. После заливки расплава пружина сжималась и малая пресс-шайба центрировалась в пазах. Далее подключали устройство для охлаждения кристаллизатора (тонкостенного цилиндрического стакана), что обеспечивало интенсивную кристаллизацию металла. В качестве охладителя использовали воду 20°C. Скорость перемещения пуансона составляла ν=5 мм/с. Диаметр рабочей части пуансона составлял 80 мм. Подачу расплава в кристаллизатор осуществляли под давлением, там происходила его кристаллизация и дальнейшее прессование полого профиля в зазор, образуемый пресс-иглой и внутренней поверхностью матрицы. При уменьшении объема металла в контейнере, следовательно, давления на малую пресс-шайбу, пружина постепенно возвращалась в исходное положение, тем самым вытесняя пресс-остаток в отверстие матрицы. В итоге получилась труба с наружным диаметром 20 мм, внутренним диаметром 12 мм и длиной 763 мм.
Получение полых профилей путем непрерывного литья расплава металла, прессования и выдавливания закристаллизовавшегося металла в зазор между отверстием матрицы и пресс-иглой обеспечивает возможность прессования труднодеформируемых металлов и сплавов, а также позволяет производить длинномерные полые профили за счет периодической заливки жидкого металла в контейнер.
Использование устройства обеспечивает получение, например, передельных труб для последующего редуцирования и позволяет осуществить полную выпрессовку пресс-остатка, что повышает коэффициент выхода годного изделия.