ПУАНСОН ДЛЯ РАЗДАЧИ И РАЗВЕРТКИ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к раздаче трубных заготовок, и может быть использована в авиационной и энергетической промышленности.
Из уровня техники известен пуансон для раздачи концов труб, выбранный за наиболее близкий аналог (прототип) (см. патент РФ №2127165, 10.03.1999). Пуансон выполнен сборным и содержит хвостовик, на котором последовательно расположены, выполненные в виде дисков цилиндрическая и коническая части, образующие которых составляют направляющий участок, вогнутая и выпуклая части, образующие которых составляют формообразующий участок и коническая и цилиндрическая части, образующие которых составляют калибрующий участок. Диски навинчиваются на резьбовую наружную поверхность хвостовика.
Недостатком прототипа является отсутствие центровки дисков относительно хвостовика, снижающей точность формообразования. Кроме того, нагружаемое в процессе формообразования резьбовое соединение хвостовика и формообразующего элемента не обеспечивает их надежной фиксации после сборки, что при работе может привести к их относительному смещению и снижению качества обработки. Установка на хвостовик формообразующих элементов, обеспечивающих полный цикл обработки, позволяет проводить операцию центрирования только один раз перед началом обработки, однако значительные осевые габариты пуансона снижают его жесткость, что также снижает качество обработки поверхности. Основным недостатком известного пуансона является наличие резьбового соединения, применение которого в штамповом инструменте не рекомендуется из-за возможности смятия резьбы при формообразовании заготовок и, соответственно, заклинивания составляющих пуансона и невозможности их последующего снятия и замены.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в недостаточности технологических возможностей инструмента (пуансона) для получения плоского диска газотурбинного двигателя (далее - ГТД) с центральным отверстием путем раздачи и развертки трубной заготовки.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в улучшении технологических возможностей инструмента (пуансона) при его применении для раздачи и развертки трубной заготовки в плоский диск ГТД с центральным отверстием.
Технический результат заявленной полезной модели достигается тем, что пуансон для раздачи и развертки трубной заготовки в плоский диск газотурбинного двигателя с центральным отверстием, содержит хвостовую и рабочую части. Рабочая часть выполнена в виде усеченного конуса с большим основанием, сопряженным с хвостовой частью, и противоположным ему малым основанием, при этом формообразующая поверхность рабочей части пунсона имеет криволинейную форму. Формообразующая поверхность рабочей части пуансона выполнена в виде циклоиды. При этом вершина полуарки циклоиды является краем поверхности малого основания усеченного конуса рабочей части пуансона, а нижняя начальная точка циклоиды является краем поверхности большего основания усеченного конуса рабочей части пуансона в месте сопряжения с хвостовой частью.
Технический результат заявленной полезной модели достигается также тем, что по центру его рабочей части выполнено сквозное отверстие.
Технический результат заявленной полезной модели достигается также тем, что полуарка циклоиды образована качением по прямой без трения поверхности внутренней окружности равной внутреннему диаметру трубной заготовки.
Рабочая часть пуансона может состоять также из двух частей (на чертеже не показано), где наружная поверхность каждой из частей рабочей части пуансона является частью циклоиды. Указанные части рабочей части пуансона выполнены в виде дисков, которые установлены друг на друга по высоте рабочей части пуансона. Установленные друг на друга диски соединены между собой, например, стержнем, установленным (размещенным) в сквозном отверстии рабочей части пуансона.
Циклоидальная рабочая поверхность пуансона позволяет за один переход не только раздать трубную заготовку на конус, но и развернуть ее в плоский диск со ступицей или раздать конец трубы с получением на трубе плоского фланца.
Выполнение циклоидальной поверхности пуансона по внутреннему диаметру трубной заготовки повышает производительность формовки и снижает трение между заготовкой и инструментом.
Радиусы перехода обеспечивают плавный переход операции раздачи в операцию развертки.
Сквозное центральное отверстие на пуансоне уменьшает его металлоемкость, не снижая эффективности формовки. Под сквозным отверстием понимается отверстие, ось которого совпадает с осью центрального отверстия ступицы диска. Таким образом достигается снижение себестоимости производства инструмента (пуансона) за счет снижения расхода металла при его производстве.
Сущность заявленной полезной модели поясняется фиг. 1, на которой представлен пуансон с формообразующей поверхностью в виде циклоиды.
Работа полезной модели осуществляется следующим образом. На стол пресса устанавливают плоскую плиту, к которой крепят пуансон (на чертеже не показано) хвостовой частью. Производят центровку пуансона на плите относительно верхней траверсы пресса и верхней плоской плиты, закрепленной на траверсе.
Раздаваемую трубную заготовку нагревают до температуры ковки-штамповки и устанавливают (надевают), посредством сквозного отверстия в трубной заготовке, вертикально на малое (верхнее) основание пуансона. Затем ходом траверсы пресса вниз трубную заготовку раздают и развертывают на пуансоне до размеров заготовки диска ГТД со ступицей.
В качестве примера использования данного пуансона изготавливали заготовку диска компрессора перспективного ГТД из сплава ВТ8. Размеры заготовки диска с припусками на механическую обработку следующие: диаметр наружный - 300 мм, диаметр внутренний - 150 мм, толщина - 25 мм.
Трубная заготовка для такого диска, с учетом припусков на технологические пробы испытаний механических свойств (со стороны наружного и внутреннего диаметров) имела следующие размеры. Диаметр внутренний - 150 мм, диаметр наружный - 200 мм, высота - 150 мм. То есть с отношением высоты трубной заготовки к толщине ее стенки 150/25, равной 6.
После нагрева трубной заготовки до температуры 950°С и подогрева пуансона до 300°С, произвели раздачу и развертку указанной трубной заготовки на прессе 400 тс.
Исследование механических свойств и структуры сплава у полученной поковки диска показало, что изготовление дисков ГТД таким способом и с использованием предлагаемой полезной модели позволяет получить не только изделие заданной формы, но и механические свойства сплава, превышающие заданные ТУ по всему объему диска.