УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ ВЗРЫВОМ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

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.
1
Известное устройство имеет следующий недостаток. Прижим штампуемой заготовки производится кольцевой поршнем. При этом усилие прижима, создаваемое давлением жидкости на кольцевой поршень, остается постоянным в течение всего процесса штамповки. В этой связи усилие прижима рассчитывается на максимальное давление продуктов сгорания. Ввиду значительности этого усилия течение металла в полость матрицы из фланцевой части заготовки, находящейся под кольцевым поршнем, практически не происходит. Поэтому формообразование детали осуществляется преимущественно за счет утонения заготовки. Это ограничивает технологически возможности устройства для штамповки.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение технологических возможностей устройства для штамповки.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью и корпус с камерой сгорания, снабженные средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, а также кольцевой поршень, причем кольцевой поршень выполнен с внутренним кольцевым буртом, расположенным на его торце, и установлен в кольцевой полости, выполненной в корпусе соосно матрице, при этом на торце кольцевого бурта установлено уплотнительное кольцо.
Предлагаемое устройство для листовой штамповки представлено на фиг. 1 и 2: на фиг. 1 оно показано в исходном положении, а на фиг. 2 - в период совершения процесса штамповки. 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. На матрице 1 установлены впускной клапан 10, свеча зажигания 11 и
2
выпускной клапан 12. В корпусе 3 соосно матрице 1 выполнена кольцевая полость 13, в которой установлен кольцевой поршень 14. На торце кольцевого поршня 14 выполнен внутренний кольцевой бурт 15. В корпусе 3 имеется канал 16 для подачи жидкости или газа в кольцевую полость13. На торце кольцевого бурта 15 и матрицы 1 установлены уплотнительные кольца 17 и 18 для уплотнения стыка между штампуемой заготовкой 19 и кольцевым буртом 15 и матрицей 1.
Работа устройства для штамповки осуществляется следующим образом. Через канал 16 в кольцевую полостью 13 подается жидкость или газ. При этом кольцевой поршень 14 перемещается и осуществляет прижим фланцевой части заготовки 19. Усилие прижима сравнительно небольшое, оно обеспечивает лишь герметизацию полости 2 матрицы 1 и камеры сгорания 4. Затем через впускной клапан 7 в камеру сгорания 4 последовательно подается горючий газ и сжатый воздух. При этом по мере роста давления в камере сгорания, благодаря действию давления газа на внутреннюю поверхность кольцевого бурта 15, непрерывно повышается также усилие прижима фланцевой части заготовки 19. Одновременно под действием давления газа происходит деформация заготовки 19 (фиг. 2), преимущественно за счет течение металла с фланцевой части заготовки. При этом усилие прижима, изменяющееся соответственно росту усилия деформирования заготовки, не препятствует течению металла с фланца заготовки в полость 2 матрицы 1. Благодаря этому, в процессе наполнения камеры сгорания 4 топливной смесью, происходит предварительный набор материала в полость 2 матрицы 1.
После достижения давления топливной смеси в камере сгорания 4 до определенного значения впускной клапан 7 закрывается. Затем через впускной клапан 10 в полость 2 матрицы 1 последовательно подается горючий газ и сжатый воздух, в результате чего в ней образуется
3
топливная смесь давлением, равным давлению топливной смеси в камере сгорания 4. Затем, при помощи свеч 8 и 11, производится зажигание топливной смеси в камере сгорания 4 и полости 2. В результате сгорания давление и температура в полости 2 и камере сгорания 4 многократно повышаются. При этом под действием давления газа на внутреннюю поверхность кольцевого бурта 15 соответственно увеличивается и усилие прижима фланцевой части заготовки 19, что обеспечивает надежную герметичность полости 2 и камеры сгорания 4. В полости 2 и камере сгорания 4 давление продуктов сгорания имеет примерно одинаковое значение, поэтому заготовка 19 в период горения топливной смеси практически не деформируется. При этом под воздействием продуктов сгорания заготовка интенсивно нагревается, что повышает ее пластичность. При достижении температуры заготовки 19 определенной величины, открывается выпускной клапан 12, и продукты сгорания выпускаются из полости 2. Давление в полости 2 падает. При этом под действием давления продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания 4, заготовка 19 деформируется и заполняет полость 2 матрицы 1. В этот период деформация заготовки 19 происходит за счет течения металла с ее фланцевой части, а также утонения самой заготовки.
После завершения процесса штамповки открывается выпускной клапан 9, и продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 4. Кольцевая полость 13 сообщается на слив, в результате чего прижим заготовки 19 прекращается. Затем, отвинтив гайки 6, корпус 3 отсоединяется от матрицы 1. После этого отштампованная деталь извлекается из матрицы 1 и на нее устанавливается новая заготовка. Затем корпус 3 присоединяется к матрице 1, и далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.
4
В предложенном устройстве усилие прижима фланцевой части заготовки изменяется пропорционально усилию деформирования заготовки. Из-за этого в период наполнения камеры сгорания горючей смесью усилие прижима имеет сравнительно небольшую величину, что обеспечивает вытяжку металла с фланцевой части заготовки. Благодаря этому в этот период происходит предварительный набор материала в полость матрицы. Это дает возможность существенно уменьшать утонение заготовки при последующем ее деформировании под действием продуктов сгорания горючей смеси. Таким образом, в отличие от существующего устройства в данном устройстве формообразование детали осуществляется преимущественно за счет вытяжки металла из фланцевой части заготовки. Это значительно расширяет технологические возможности устройства и обеспечивает получение качественных деталей разнообразной формы.
5