УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для изотермического деформирования.
Известна установка для изотермического деформирования (А.с. №1496892, МПК-4 B21J 1/06, опубл. 30.07.89), содержащая штамповый блок со штампом, нагревательное устройство, выполненное в виде двух секций, расположенных по обе стороны штампа, при этом каждая секция состоит из нижней и верхней горизонтально расположенных токоведущих плит с элементами сопротивления, которые представляют собой пластины из жаростойкого сплава, обращенные плоскостями к штампу и выполненные прогнутыми в сторону, противоположную штампу, причем секции нагревательного устройства электрически соединены между собой с помощью планок. Работа данной установки с приведенным выше конструктивным выполнением нагревательного устройства достаточно надежна, так как выход из строя одной или нескольких пластин, из которых выполнен каждый элемент сопротивления, ведет только к уменьшению мощности и практически не влияет на работоспособность устройства.
Однако данная установка не обеспечивает требуемую равномерность нагрева штампового блока, поскольку величины токов в средних и крайних пластинах будут различны из-за неодинакового пути тока через токоведущие плиты. Относительно низкое напряжение (~ 5 В), используемое в установке, при большой мощности обусловливает большую величину тока и требует большого сечения шин или кабелей, соединяющих нагревательное устройство с трансформатором, т.е. увеличивает металлоемкость коммуникаций.
Известно также устройство для изотермического деформирования, включающее штамповый блок, состоящий из нижней и верхней опорных плит и штампов, выполненных с возможностью крепления каждого к одной
из опорных плит, теплоизолирующий блок, часть которого образована листовыми кожухами, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом, нагревательное устройство, состоящее из двух секций, каждая из которых содержит пару токоведущих плит, соединенных элементом сопротивления (Патент РФ №2259901 МПК-7 B21J 1/06, В21К 29/00, опубл. 2005.09.10). В данном техническом решении секции нагревательного устройства расположены по обе стороны штампового блока и соединены между собой последовательно с помощью перемычки, размещенной вне теплоизолирующего блока, а каждый элемент сопротивления представляет собой набор пластин. Данное устройство обеспечивает равномерность прогрева штампа и снижение металлоемкости коммуникаций.
Однако надежность данного устройства недостаточна. Случайное повреждение одной из пластин (местное уменьшение площади ее поперечного сечения) увеличивает ее электрическое сопротивление, ведет к перегреву поврежденного участка и к перегоранию поврежденной пластины элемента сопротивления. Выход из строя (обрыв) одной пластины увеличивает сопротивление секции и вызывает ее перегрев относительно другой секции, что ведет к ускоренному выходу из строя (перегоранию) остальных пластин перегретой секции.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение ресурса и надежности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для изотермического деформирования, включающем штамповый блок, состоящий из нижней и верхней опорных плит и штампов, выполненных с возможностью крепления каждого к одной из опорных плит, теплоизолирующий блок, часть которого образована листовыми кожухами, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом, нагревательное устройство, состоящее из двух секций, каждая из которых содержит пару токоведущих плит, соединенных элементом сопротивления,
элемент сопротивления каждой секции выполнен в виде единой листовой детали.
Выполнение элемента сопротивления каждой секции нагревательного устройства в виде единой листовой детали позволяет существенно уменьшить перегрев поврежденного участка элемента сопротивления, в случае его повреждения, что обеспечивает повышение ресурса и надежности работы устройства.
В предлагаемом устройстве для изотермического деформирования перегрев поврежденного участка будет существенно меньше, по сравнению с известными решениями и прототипом при одинаковых размерах повреждения и мощностях. В случае повреждения элемента сопротивления одной из секций нагревательного устройства оно проявится в возникновении и увеличении разности температур между элементами сопротивления обоих секций, которую легко обнаружить прямым измерением температур элементов сопротивления. При этом, в отличие от известных технических решений, для выравнивания температур элементов сопротивления двух секций в заявляемом устройстве достаточно увеличить сопротивление той секции, в которой температура нагрева элемента сопротивления меньше. Это можно осуществить, уменьшив площадь поперечного сечения элемента сопротивления, например, подрезав его с любой из боковых сторон, что приведет к уменьшению мощности нагрева, но позволит обеспечить равномерность нагрева и, соответственно, продлить срок службы предлагаемого устройства.
В предлагаемом устройстве для изотермического деформирования, как и в прототипе, секции нагревательного устройства соединены между собой последовательно, т.е. к каждому элементу сопротивления напряжение подводится с противоположных углов ("по диагонали"). Это может привести к неравномерности нагрева. При этом в прототипе неравномерность может проявляться в пределах каждой пластины и выравнивается в пределах секции.
В предлагаемом устройстве неравномерность нагрева можно уменьшить за счет уменьшения электрического сопротивления токоведущих плит относительно элементов сопротивления. Для различных размеров элементов сопротивления достаточно иметь отношение площадей поперечных сечений токоведущих плит и нагревательных элементов от 3 до 15.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
На фиг.1 показан поперечный вертикальный разрез устройства.
На фиг.2. показан вид А на одну из секций нагревательного устройства.
Устройство для изотермического деформирования включает штамповый блок, состоящий из нижней 1 и верхней 2 опорных плит и штампов 3, 4, выполненных с возможностью крепления каждого, соответственно, к одной из опорных плит 1 и 2, теплоизолирующий блок, часть которого образована листовыми кожухами 5 и 6, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом 7, нагревательное устройство, состоящее из двух секций, каждая из которых содержит пару токоведущих плит 8, 9, соединенных элементом сопротивления 10 (приваренным к токоведущим плитам и обращенным к штампам 3, 4). Элемент сопротивления 10 каждой секции выполнен в виде единой листовой детали, имеющей прогиб в сторону листового кожуха 5, что исключает возможность замыкания нагревательного элемента 10 сопротивления на штамп 3 или 4.
Обе секции нагревательного устройства расположены по обе стороны от штампов 3, 4, симметрично относительно продольной оси устройства для изотермического деформирования, при этом обе секции нагревательного устройства электрически соединены между собой перемычкой 11, размещенной вне пределов теплоизоляционного блока.
Устройство для изотермического деформирования работает следующим образом.
Сначала производится монтаж штампов 3 и 4 соответственно с нижней 1 и верхней 2 опорными плитами штампового блока. Затем к нижним
токоведущим плитам 9 подводится напряжение 8 В через понижающий однофазный трансформатор. Падение напряжения на каждой секции нагревательного устройства составляет 4 В, так как сами секции соединены последовательно перемычкой, связывающей верхние токоведущие плиты 8. Нагревательное устройство должно обеспечить нагрев штампов 3, 4 и других деталей штампового блока общей массой 600 кг до 950°С за 7 часов. Требуемая для этого мощность с учетом тепловых и электрических потерь составляет 35 кВт. При этом через каждую секцию проходит ток 4300 А. Этот ток нагревает элементы сопротивления 10, которые, в свою очередь, излучением нагревают штампы 3, 4 и другие детали штампового блока. Вследствие того, что элементы сопротивления 10 каждой секции выполнены в виде единой листовой детали, случайные их повреждения не вызывают существенного перегрева поврежденных участков, увеличивая тем самым надежность устройства. Отношение размеров элемента сопротивления 10 составляет b/h=1,24 (в нашем случае b=445 mm, h=360 мм). Достаточная равномерность нагрева обеспечивается тем, что отношение площадей поперечных сечений токоведущих плит 8 и 9 к площади поперечного сечения элемента сопротивления 10 составляет 15. Это отношение может быть уменьшено при меньших b/h. Загрузку и выгрузку заготовок осуществляют через специальное окно (на чертежах не показано) теплоизолирующего блока.
Таким образом, использование заявленного устройства для изотермического деформирования позволяет увеличить ресурс работы нагревательного устройства и тем самым увеличить надежность и долговечность устройства для изотермического деформирования.