УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ ВЗРЫВОМ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Предполагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала, преимущественно, в малосерийном и опытном производствах.
Известны устройства для листовой штамповки, содержащие камеру сгорания и матрицу, между которыми располагается штампуемая заготовка (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1975. - С. 63). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании горючих газовых смесей, например природного газа и кислорода.
К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей, содержащее соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания, снабженные средствами для подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, а также охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой (патент на полезную модель №98954, МПК В21Д 22/00). В этом устройстве горение газовой смеси осуществляется в камере сгорания и в полости матрицы. Это позволяет нагреть листовую заготовку и осуществить процесс штамповки в горячем состоянии заготовки, что повышает ее пластичность.
Известное устройство имеет следующий недостаток. Горение топливной смеси в полости матрицы вызывает нагрев ее стенок. При штамповке тонкостенных деталей сложной формы матрица также имеет сложную форму. Воздействие продуктов сгорания на внутреннюю поверхность такой матрицы вызывает неравномерный ее нагрев. При этом соответственно происходит неравномерное увеличение размеров матрицы, что вызывает искажение ее формы. Это снижает качество штампуемых деталей.
Целью полезной модели является повышение качества штампуемых деталей.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для штамповки содержит соосно установленные камеру сгорания, снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси, и выпуска продуктов сгорания, и матрицу с внутренней полостью, снабженную средством подачи газовой смеси, причем устройство содержит дополнительную камеру сгорания, соединенную с внутренней полостью матрицы и снабженную средством зажигания газовой смеси, установленным на ней со стороны, обращенной к матрице.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется рисунком. Устройство содержит матрицу 1 с внутренней полостью 2 и корпус 3 с камерой сгорания 4, соединенные между собой при помощи болтов 5 и гаек 6. Камера сгорания 4 снабжена впускным клапаном 7, свечей зажигания 8 и выпускным клапаном 9. В матрице 1 выполнена охватывающая ее внутреннюю полость 2 кольцевая полость 11, в которой установлен кольцевой поршень 12. Устройство содержит также дополнительную камеру сгорания 13, соединенную при помощи трубы 14 с внутренней полостью 2 матрицы 1. Дополнительная камера сгорания 13 снабжена выпускным клапаном 15 и свечей зажигания 16, установленной на ней со стороны, обращенной к матрице 1. Штампуемая заготовка 17 располагается между корпусом 3 и кольцевым поршнем 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. При подаче в кольцевую полость 11 сжатого воздуха или жидкости кольцевой поршень 12 производит зажим штампуемой заготовки 17. Затем через впускной клапан 7 последовательно подается в камеру сгорания 4 горючий газ, например пропан-бутан, и сжатый воздух, в результате чего в камере сгорания 4 образуется горючая газовая смесь. Одновременно с этим в полость 2 матрицы 1 через впускной клапан 10 подается горючий газ, который затем через трубу 14 поступает в дополнительную камеру сгорания 13. Затем через впускной клапан 10 в полость 2 подается сжатый воздух. При этом воздух вытесняет горючий газ из полости 2 в дополнительную камеру сгорания 13. В результате этого полость 2 и труба 14 наполняются сжатым воздухом, а в дополнительной камере сгорания 13 образуется горючая газовая смесь. Причем давление горючей газовой смеси в дополнительной камере сгорания устанавливается такое же, как в камере сгорания 4. Затем при помощи свеч 8 и 16 зажигается горючая смесь в камере сгорания 4 и дополнительной камере сгорания 13. При этом фронт пламени от свечи 16 распространяется вглубь дополнительной камеры сгорания 13, а в трубе 14 и полости 2 матрицы 1 горение не происходит, так как там находится только воздух. В результате горения газовой смеси давление в обеих камерах многократно повышается. Под действием продуктов сгорания воздух из трубы 14 вытесняется в полость 2 матрицы 1, что вызывает повышение давления воздуха в полости 2. Благодаря этому с обеих сторон штампуемой заготовки обеспечивается примерно одинаковое давление, что предотвращает деформирование заготовки и ее контакт с поверхностью матрицы 1. После окончания процесса горения в обеих камерах сгорания заготовка 17 еще некоторое время остается в этом положении и под воздействием продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания 4, интенсивно нагревается. При достижении температуры заготовки 17 заданной величины открывается выпускной клапан 15, и продукты сгорания выпускаются из дополнительной камеры сгорания 13. После выпуска продуктов сгорания сжатый воздух из полости 2 матрицы 1 также удаляется через выпускной клапан 15. Давление в полости 2 падает. При этом нагретая заготовка 17 под действием давления продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания 4, деформируется и заполняет полость 2 матрицы 1, т.е. осуществляется процесс штамповки. После этого открывается выпускной клапан 9 и из камеры сгорания 4 выпускаются продукты сгорания. Затем, отвинтив гайки 6 и отсоединив корпус 3 от матрицы 1, извлекается отштампованная деталь. После этого на матрицу 1 устанавливается новая заготовка, и корпус 3 присоединяется к матрице 1. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.
В предлагаемом устройстве также как в известном устройстве, используя энергию продуктов сгорания, осуществляется нагрев заготовки до заданной температуры, что, повышая ее пластичность, позволяет штамповать детали сложной формы за одну технологическую операцию. Однако в отличие от известного устройства в данном устройстве в полости матрицы не совершается горение газовой смеси. Поэтому температура матрицы существенно не повышается и ее размеры и форма остаются неизменными. Это обеспечивает получение деталей хорошего качества.