МАТРИЦА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для прессования изделий преимущественно из алюминиевых сплавов.
Известна матрица для прессования изделий (А.С. СССР №814509, МПК В21С 29/04, В21С 25/02), содержащая последовательно размещенные калибрующую и выходную части с центральным каналом и охлаждающими каналами вокруг центрального канала.
Однако использование данных матриц без форкамер (камер предварительного наполнения) не позволяет получать профили с длинными консольными элементами (Ламберто М. Общие принципы прессования алюминиевых профилей // Алюминий. 1981. №4. С.191-202.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, технической сущности и достигаемому результату является матрица для прессования изделий, включающая форкамеру и пресс-матрицу (Заявка 61-209718 Японии, В21С 35/02).
Данное устройство обеспечивает перераспределение потоков деформируемого металла в очаге деформации, существенно снижая неравномерность деформации при изготовлении профилей с длинными консольными элементами, при этом значительно повышается точность геометрии пресс-изделий и стойкость прессового инструмента (Довженко Н.Н. Система автоматизированного проектирования технологии прессования металлов. Научно-методическое обеспечение / Н.Н.Довженко, С.Б.Сидельников, Г.И.Васина. - ГАЦМиЗ, Красноярск, 2000. - 196 с.). Однако при прессовании изделий через данную матрицу не обеспечивается регламентируемый отвод избыточного деформационного тепла, что не позволяет достичь максимальной производительности процесса изготовления профилей, стабилизировать температурные условия во время проведения процесса и повысить качество профилей.
Стабилизация температурных условий особенно важна при изготовлении длинномерных пресс-изделий, так как температурный перепад по длине профилей приводит к разбросу механических свойств и искажению геометрии по длине и поперечному сечению пресс-изделий, что снижает качество продукции. При увеличении скорости прессования возрастает интенсивность тепловыделения в очаге деформации, и при достижении «критической» температуры на выходе из рабочего канала матрицы, вполне определенной для каждого сплава, происходит разрушение пресс-изделия. Одним из эффективных способов решения данной проблемы является принудительное охлаждение матрицы (Перлин И.Л. Теория прессования металлов / И.Л.Перлин, Л.Х.Райтбарг. - М.: Металлургия, 1975. - 448 с.).
Основной задачей полезной модели является повышение производительности прессования и качества пресс-изделий за счет принудительного охлаждения форкамеры.
Поставленная задача достигается тем, что в матрице для прессования изделий, включающей форкамеру и пресс-матрицу, форкамера выполнена составной, состоящей из внутренней и наружной втулок, между которыми расположены охлаждающие каналы. На наружной поверхности внутренней втулки выполнены кольцевые каналы, сообщающиеся между собой через продольный канал, а на внутренней поверхности наружной втулки выполнены продольные пазы для подвода хладагента к кольцевым каналам внутренней втулки и для отвода хладагента.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить производительность прессования и качество пресс-изделий.
По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: форкамера выполнена составной, состоящей из внутренней и наружной втулок, между которыми расположены охлаждающие каналы. На наружной поверхности внутренней втулки выполнены кольцевые каналы, сообщающиеся между собой через
продольный канал, а на внутренней поверхности наружной втулки выполнены продольные пазы для подвода хладагента к кольцевым каналам внутренней втулки и для отвода хладагента.
Выполнение форкамеры составной из внутренней и наружной втулок сделает возможным изготовление охлаждающих каналов в форкамере и максимально приблизит их к очагу деформации, что существенно повысит интенсивность отвода избыточного тепла непосредственно из очага деформации, позволит оперативно регулировать выходную температуру пресс-изделия, что способствует достижению максимальной производительности и требуемого качества профилей. Герметичность системы охлаждения обеспечивается тем, что сборка втулок составной форкамеры будет с натягом, а протяженность охлаждаемых каналов не превысит высоты форкамеры.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение матрицы для прессования изделий, включающая форкамеру и пресс-матрицу, имеющей указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет повысить производительность прессования и качество пресс-изделий.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг.1 показана матрица для прессования изделий общий вид. На фиг.2 разре по А-А на фиг.3. На фиг.3 вид Б фиг.1. На фиг.4 - внутренняя втулка форкамеры с охлаждающими каналами.
Полезная модель - матрица для прессования изделий, включает составную форкамеру, состоящую из внутренней втулки 1 и наружной втулки 2, между которыми расположены охлаждающие каналы. На наружной поверхности внутренней втулки 1 выполнены кольцевые 3, 4 и продольный 5 каналы таким образом, что кольцевой канал 3 сообщается с кольцевыми каналами 4 только через нижний продольный канал 5. На внутренней поверхности наружной втулки 2 выполнены:
- продольные пазы 6 для подвода хладагента к переднему кольцевому каналу 3 на наружной поверхности внутренней втулки 1 через трубопроводы 7;
- продольный паз 8 для отвода хладагента.
В отверстия для подвода 9 и отвода 10 хладагента установлены штуцеры (на чертеже на показаны), обеспечивающие герметичные соединения с внешними трубопроводами для подвода и отвода хладагента.
Матрица для прессования изделий работает следующим образом.
Перед началом работы матрицу для прессования изделий помещают в матрицедержатель горизонтального гидравлического пресса. Затем в полость контейнера пресса загружают заготовку, например, из алюминиевого сплава АД 31, нагретую до требуемой температуры. Ходом пресс-штемпеля, передают заготовке необходимое усилие прессования, под действием которого деформируемый металл начинает выдавливаться прямым методом через форкамеру и рабочий канал матрицы, образуя пресс-изделие 11 заданной формы. Одновременно с началом процесса прессования включают подачу хладагента в охлаждающие каналы 3 и 4, расположенные между внутренней втулкой 1 и наружной втулкой 2, например, воды, которая через отверстия 9 в наружной втулке 2 и трубопроводы 7, установленные в продольных пазах 6 для подвода хладагента, поступает к переднему кольцевому каналу 3. Далее, через нижний продольный канал 5, хладагент проходит кольцевые каналы 4 и по продольному пазу 8 для отвода хладагента через отверстие 10 для отвода хладагента идет на сброс. В результате такой циркуляции хладагента обеспечивается в достаточной мере равномерное охлаждение форкамеры, интенсивный отвод избыточного тепла непосредственно из очага деформации, что позволяет оперативно регулировать выходную температуру пресс-изделия 11 и способствует достижению максимальной производительности и требуемого качества профилей.
Пример. На горизонтальном гидравлическом прессе усилием 25 МН проводили прямое прессование профиля с консольными элементами из
контейнера ⌀ 250 мм с использованием известной форкамерной матрицы и предлагаемой матрицы. Заготовка из алюминиевого сплава АД 31 имела размеры ⌀ 240*800 мм и нагревалась до температуры 480°С. Контейнер нагревался до температуры 460°С. При этом фиксировали изменение выходной температуры профиля и максимально-возможную скорость прессования по появлению трещин на поверхности пресс-изделия. Применение предлагаемой матрицы в сравнении с известной матрицей позволило повысить предельную скорость прессования на 35% и увеличить производительность процесса прессования до 30%. Принудительное охлаждение матрицы стабилизировало выходную температуру профиля, существенно снизило ее колебания по длине пресс-изделия в среднем с 30-40°С до 10-15°С, и тем самым повысило однородность свойств по длине профиля. При этом практически отсутствовали искажения геометрии получаемого профиля.
Таким образом, применение заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность прессования и качество пресс-изделий.