УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ОБОЛОЧЕК ИЗ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В СОСТОЯНИИ СВЕРХПЛАСТИЧНОСТИ

Техническое решение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для получения тонкостенных сложнопрофильных изделий избыточным давлением газовой среды в состоянии сверхпластичности.
Известны устройства для получения тонкостенных изделий из трубных заготовок в жестокой матрице эластичной средой (см., например Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967, 367 с.). Недостатками этих устройств является невозможность обеспечения сверхпластичного состояния формуемых заготовок, что не позволяет получать детали с микрорельефом и достаточно сложной геометрией.
Устройство-аналог - Устройство для формования радиально-гофрированных труб сильфонного типа (RU 2176941 С2 B21D 15/10, B21D 26/02, B21D 22/10) содержит жесткую разъемную матрицу и пуансон. На внутренней поверхности матрицы выполнены выступы и впадины, повторяющие профиль изготавливаемого сильфона. Боковые поверхности пуансона снабжены кольцевыми пазами. В них расположены эластичные формующие элементы. В пуансоне выполнено осевое отверстие, в котором установлен цилиндрический шток, имеющий возможность возвратно-поступательного движения. Эластичные формующие элементы связаны с источником давления через осевой канал, выполненный в штоке, кольцевую выточку на боковой поверхности штока и радиальные каналы в пуансоне. Выточка имеет возможность последовательного сообщения с радиальными каналами. Пуансон установлен неподвижно. Впадины матрицы сообщены с дополнительным источником давления каналами, выполненными в пуансоне. Недостатком устройства является невозможность получения деталей с геометрией отличной от изделий типа «сильфон».
Устройство-прототип - Устройство для осуществления способа получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок в состоянии сверхпластичности (SU 1181749 A B21D 26/02 (30.09.1985)), содержит выдвижное основание, трубопровод для подачи сжатого газа, заглушку, стол, электронагреватель, теплоизоляцию, матрицу, крышку с ручкой. Основным недостатком данного устройства является отсутствие конструктивного решения, устраняющего противодавление воздуха при формовке оболочки из трубной заготовки. Также цилиндрические пазы в заглушке и выдвижном основании не позволяют обеспечить герметичность внутренней полости трубной заготовки и фиксацию ее торцев.
Задачей технического решения является повышение качества поверхности изделий, получаемых сверхпластической формовкой за один технологический переход из трубных заготовок и исключение дополнительных операций рихтовки и правки.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок в состоянии сверхпластичности, состоящее из формообразующей матрицы, термостатированного контейнера, прижимных крышек для герметизации и фиксации трубной заготовки, в одной из которых предусмотрен штуцер с каналом для подвода давления газовой среды, дополнительно в формообразующую матрицу введен штуцер с каналом для вакуумирования полости между трубной заготовкой и формообразующей матрицей, прижимные крышки имеют конусность, рабочая поверхность формообразующей матрицы должна иметь шероховатость не ниже Rα=0,8…1,25 мкм.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг.1.
Устройство для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок в состоянии сверхпластичности.
Устройство для получения сложнопрофильных оболочек из трубных заготовок в состоянии сверхпластичности содержит формообразующую матрицу 1, фиксируемую кольцами 2, 3, в которую помещается трубная заготовка 13. Прижим трубной заготовки 13 и обеспечение герметичности производится прижимными крышками 4, 5. Формообразующая матрица 1 в сборе расположена в термостатированном контейнере 6 с электронагревателем 7. Крышки 8 и 9 служат для фиксации формообразующей матрицы 1 в термостатированном контейнере 6. Для уменьшения тепловых потерь предусмотрен кожух с теплоизоляцией из кремнийорганической ваты 10, охватывающей всю конструкцию. Подача рабочего давления по расчетной программе обеспечивается по трубопроводу со штуцером 11. Вакуумирование полости между трубной заготовкой 13 и формообразующей матрицей 1 производится с помощью штуцера 12.
Формообразующая матрица 1 фиксируется в единую конструкцию кольцами 2, 3. Формообразующая матрица 1 в сборе помещается в термостатиро-ванный контейнер 6 с установкой ее на крышку 8. После установки формообразующей матрицы 1 для ее фиксации на термостатированный контейнер 6 крепится крышка 9. Для уменьшения тепловых потерь на термостатированный контейнер 6 устанавливается кожух с теплоизоляцией из кремнийорганической ваты 10. Далее к формообразующей матрице 1 крепится штуцер 12 и в нее помещается трубная заготовка 13. Прижим и герметизация трубной заготовки 13 осуществляется за счет деформирования ее концевых участков коническими частями прижимных крышек 4, 5. За счет деформации концевые участки внутренней поверхностью плотно прилегают к коническим частям прижимных крышек 4, 5, а наружной к поверхности формообразующей матрицы 1. Затем полость вне трубной заготовки 13 вакуумируется через отверстие в формообразующей матрице 1 по трубпроводу через штуцер 12. Выполняется нагрев до заданной температуры сверхпластичности материала трубной заготовки 13 электронагревателем 7, охватывающим формообразующую матрицу 1 по периметру. Во внутреннюю полость трубной заготовки 13 по трубопроводу через штуцер 11 подается рабочее давление газовой среды по расчетной программе нагружения P(f). По истечении расчетного времени снимается давление и вакуум. Формообразующая матрица 1 с готовой деталью извлекается вместе с прижимной крышкой 4 из термостатированного контейнера 6, производится снятие прижимной крышки 4 и разъем формообразующей матрицы 1 по секциям.
Геометрия формообразующих матриц может меняться по сложности и размерам и ограничивается размерами термостатированного контейнера.
Основным элементом, образующим конечную форму изделия, является формообразующая матрица, которая изготавливается из стали 40Х для алюминиево-магниевых сплавов и из жаропрочных сталей для получения изделий из титановых сплавов.
Важным условием для формообразующих матриц является высокая точность заданной геометрической формы и шероховатость формообразующей поверхности не ниже Rα=0,8…1,25 мкм.
Предлагаемое устройство может применяться в мелкосерийном и серийном производстве тонкостенных изделий из алюминиевых, магниевых и титановых сплавов промышленного назначения, в частности при производстве волноводов, специальных замкнутых мембран, сильфонов и других изделий как общего, так и специального машиностроения.