УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ФОРМОВАНИЯ ЗОННЫМ ВЫДАВЛИВАНИЕМ

1. Устройство для формования зонным выдавливанием, содержащее
формообразующую матрицу; пуансон, расположенный в продольном направлении и выполненный с возможностью ввода в формообразующую полость формообразующей матрицы для выдавливания заготовки, причем пуансон состоит из выдавливающего вала и формующей головки, соединенной с выдавливающим валом и расположенной под ним, при этом площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем у поперечного сечения выдавливающего вала; и пуансон выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси формообразующей матрицы для последовательного по зонам деформирования заготовки формующей головкой внутри несквозной полости формообразующей матрицы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выдавливающий вал включает
цилиндрический участок; фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем у поперечного сечения фланцевого участка.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выдавливающий вал и формующая головка выполнены как единая деталь, а формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, и внутренний диаметр формообразующей полости предварительно напряженной матрицы больше чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала составляет приблизительно от 0,1 до 0,9.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в процессе выдавливания выдавливающее усилие, прикладываемое к пуансону, распределяется по ширине формующей головки и диаметру выдавливающего вала, и в центральной части формующей головки сделана выемка.
7. Способ формования зонным выдавливанием, включающий
(1) размещение заготовки с центральным углублением заданной глубины в формообразующей матрице и нагревание заготовки до температуры подходящей для формования выдавливанием;
(2) последовательное по зонам выдавливание заготовки в формообразующую матрицу с помощью пуансона, который поворачивают вокруг продольной оси формообразующей матрицы, при этом пуансон состоит из выдавливающего вала и соединенной с ним формующей головки, расположенной под выдавливающим валом, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем у поперечного сечения выдавливающего вала.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что стадия (2) включает
(2.1) выдавливание заготовки по центральному углублению с заданным усилием;
(2.2) подъем пуансона для переустановки;
(2.3) поворот пуансона относительно продольной оси формообразующей матрицы на заданный угол; и
(2.4) повторение стадий (2.1), (2.2) и (2.3).
9. Способ по п.7, отличающийся тем, что в центральной части формующей головки сделана выемка.
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что выдавливающий вал включает
цилиндрический участок и фланцевый участок, отформованный между низом цилиндрического участка вала и формующей головкой, причем площадь поперечного сечения формующей головки в плоскости, перпендикулярной продольной оси формообразующей матрицы, меньше чем у поперечного сечения фланцевого участка.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что на стадии (2) выдавливающее усилие, прикладываемое к пуансону, распределяется по ширине формующей головки и диаметру выдавливающего вала и/или выдавливающее усилие составляет приблизительно от 1000 до 1500 МН.
12. Способ по п.7, отличающийся тем, что далее включает
(3) доводку внутренней поверхности заготовки, выдавленной на стадии (2), по центральному углублению заготовки с помощью чистового выдавливающего вала для придания равномерной толщины стенкам заготовки.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что стадии (2) и (3) попеременно выполняют для выдавливания заготовки.
14. Способ по п.8, отличающийся тем, что заданный угол поворота составляет от 10 до 120°.
15. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадия (2) далее включает
доводку внутренней поверхности выдавленной заготовки по центральному углублению заготовки с помощью чистового выдавливающего вала для придания равномерной толщины стенкам заготовки.
16. Способ по п.12, отличающийся тем, что на стадии (2) перемещение при выдавливании составляет от 2 мм до 2000 мм и выдавливающее перемещение на стадии (3) каждый раз превышает перемещение на стадии (2) на 0,01-0,5 раз.
17. Способ по п.7, отличающийся тем, что скорость погружения формующей головки в заготовку находится в пределах от 5 мм/с до 90 мм/с, если заготовка выполнена из железных сплавов, или от 20 мм/с до 300 мм/с, если заготовка выполнена из сплавов не на основе железа.
18. Способ по п.7, отличающийся тем, что формообразующая матрица выполнена предварительно напряженной, и внутренний диаметр несквозной полости предварительно напряженной матрицы больше чем максимальный диаметр выдавливающего вала и формующей головки.
19. Способ по п.7, отличающийся тем, что центральное углубление заданной глубины отформовывают несквозной высадкой, штамповкой и горячей прошивкой заготовки в формообразующей матрице соответственно, и выдавливающий вал и формующая головка выполнены как единая деталь.
20. Способ по п.7, отличающийся тем, что поперечное сечение формующей головки имеет прямоугольную форму, причем длинная сторона прямоугольника равна диаметру выдавливающего вала, а отношение длины короткой стороны прямоугольника к его длинной стороне составляет от 0,05 до 0,95, или отношение площади поперечного сечения формующей головки к площади поперечного сечения выдавливающего вала составляет приблизительно от 0,1 до 0,9.