УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ТРУБ ТРЕБУЕМОГО ПРОФИЛЯ

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована при производстве крутоизогнутых труб прямоугольного и другой формы поперечного сечения из полуфабрикатов - круглых труб, загнутых на требуемый угол.
Известно устройство для формообразования крутоизогнутых отводов [см. патент РФ №85376 U1 МПК B21D 9/12], состоящее из полуматриц, соединенных между собой с образованием канальной фильеры, служащей для проталкивания через нее трубной заготовки. Полуматрицы заключены в удерживающую обойму, к которой прикреплена направляющая втулка. В канальной фильере и в направляющей втулке размещена жесткая цельная оправка, повторяющая геометрию готового отвода. Устройство снабжено цилиндрическим пуансоном, проталкивающим заготовку через фильеру с оправкой.
К недостаткам устройства можно отнести ограниченность геометрических параметров изготавливаемых отводов, а именно радиуса гиба и длины патрубков отвода, жесткие требования к размерам полуфабриката, невозможность обеспечения точных размеров по внутренней поверхности готовых отводов, невозможность или трудоемкость изготовления отводов прямоугольного или другой формы поперечного сечения, невозможность изготовления многоколенных отводов.
Известно также устройство для изготовления гнутых изделий [см. патент РФ №02368445, МПК B21D 9/15], состоящее из штампа с верхней и нижней полуматрицами, которые в сомкнутом положении образуют жесткую неподвижную матрицу, имеющую сквозное отверстие; верхней и нижней подвижных полуматриц, которые вставляются в неподвижную матрицу и деформируют заготовку во время операции формообразования; осевых пуансонов, которые подводятся к торцам заготовки и служат для герметизации ее полости. В случае изготовления многоколенных трубопроводов отформованный участок устанавливается в приспособление, имеющее возможность горизонтального перемещения по направляющим, выполненным в виде тел качения.
Данное устройство позволяет изготавливать многоколенные трубопроводы как круглого, так и квадратного и прямоугольного поперечного сечения. Однако применение этого устройства невозможно при изготовлении деталей с перемещением при гибке в окружном направлении торцев заготовки. Применение силового нагружения заготовки в четырех направлениях требует использования сложного дорогостоящего оборудования, а необходимость создания высокого гидростатического давления на внутреннюю поверхность заготовки вызывает проблемы надежного уплотнения ее торцев.
Известно устройство для гибки труб прямоугольного поперечного сечения [см. патент JP №2009106965А МПК B21D 7/025], состоящее из гибочной полуматрицы, которая поворачивается во время операции гибки вокруг своей оси и имеет радиус периферийной поверхности, соответствующий радиусу гиба трубы прямоугольного поперечного сечения; зажима, закрепляющего один конец изгибаемой трубы на гибочной полуматрице; прижимной полуматрицы, которая имеет возможность перемещения в осевом направлении трубы перед операцией гибки и выполняет функцию прижима трубы к гибочной полуматрице; устройства для создания усилия к прижимной полуматрице; устройства закрепления и натяжения свободного конца трубы.
Гибочная полуматрица состоит из зажимной части и гибочного механизма, снабженного элементом поджима боковых поверхностей изгибаемой трубы между стенками полуматрицы.
Устройство закрепления и натяжения состоит из зажима цангового типа для удержания заднего конца трубы и двух цилиндров, первый из которых служит для обеспечения работы цангового зажима, второй - для обеспечения заданного усилия натяжения трубы во время гибки.
Известное устройство позволяет получать изогнутые на требуемый угол трубы прямоугольного поперечного сечения с радиусом гиба, соответствующим профилю гибочной полуматрицы.
Недостатками устройства является невозможность получать крутоизогнутые либо многоколенные трубы прямоугольного поперечного сечения. Изготовление изогнутых труб другой формы поперечного сечения потребует трудоемкого переоборудования оснастки. Также после операции гибки требуется обрезка деформированного в цанговом зажиме свободного конца трубы. Необходимость создания усилий натяжения свободного конца заготовки и поджима заготовки к гибочной полуматрице усложняет конструкцию устройства.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в получении более крутого радиуса отвода из огнутых труб прямоугольного или другой формы поперечного сечения, изготавливаемых из полуфабрикатов - круглых труб, загнутых на требуемый угол, а также в обеспечении стабильности качества получаемых изделий.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для изготовления крутоизогнутых труб требуемого профиля состоит из двух стальных полуматриц, соединенных друг с другом при помощи фиксирующих элементов и имеющих отверстия для выхода воздуха в процессе формообразования; крышки, устанавливаемой на полуматрицы, снабженной вмонтированными в нее изоляторами, отверстиями для подвода рабочей жидкости, а также положительным и отрицательным электродами, причем отрицательный электрод включает в себя металлический корпус крышки с вкрученной в него гайкой, а положительный электрод представляет собой металлический стержень с токовводом; и прижимного элемента.
Источником энергии для деформации заготовки в рассматриваемом устройстве является высоковольтный электрический разряд, формирующий в жидкости, которой заполнена полость заготовки, ударную волну.
В качестве фиксирующих элементов в устройстве используются штифты и стягивающие болты, а в качестве прижимного элемента - гидравлические, кривошипно-шатунные прессы, а также ряд винтовых прессов.
Крышка устройства выполнена таким образом, что отрицательным электродом служит металлический корпус крышки с вкрученной в него гайкой, а положительный электрод изолирован от корпуса крышки и контактирует с жидкостью в полости заготовки. Такая конфигурация электродов позволяет производить разряд непосредственно в полости заготовки.
Сущность предложенного технического решения поясняется рисунками.
На фиг. 1 изображено устройство для изготовления крутоизогнутых труб требуемого профиля в разрезе.
На фиг. 2 изображена схема предварительного деформирования полуфабриката в полуматрицах.
Устройство для изготовления крутоизогнутых труб требуемого профиля содержит две стальные полуматрицы 1 и 2, которые центрируются штифтами 3 и стягиваются болтами 4 с гайками 5 и шайбами 6. Внутренняя полость между полуматрицами является рабочей зоной устройства. Сверху устанавливается крышка 7, внутри которой располагается изолятор 8. В изолятор вставляется металлический стержень 9 с малым изолятором 10. В стержень через изолятор вкручивается токоввод 11. В качестве отрицательного электрода используется металлический корпус крышки 7 с вкрученной в него гайкой 12, с отверстиями 15 для подачи рабочей жидкости в полость заготовки. Во избежание попадания воды из полости заготовки в матрицу торцы заготовки уплотняются прокладками 13. Отверстия 14 служат для выхода воздуха из матрицы во время операции формообразования.
В качестве заготовки в устройстве для изготовления крутоизогнутых труб заданного профиля используют полуфабрикат - круглую трубу, загнутую на требуемый угол. Полуфабрикат размещают внутри полу матриц 1, 2 сборной матрицы, где он центрируется. Далее при затягивании болтов 4 полуматрицы сближаются и предварительно деформируют заготовку, при этом поперечное сечение полуфабриката принимает форму, близкую к форме матрицы (фиг. 2). После этого полуматрицы базируют на нижней плите 16 пресса и сверху на нее устанавливают крышку 7 с изоляторами, электродами и отверстиями для прохождения рабочей жидкости. Далее при опускании верхней траверсы пресса крышка поджимается к полуматрицам. После этого полость заготовки заполняют рабочей жидкостью, которая контактирует с электродами, и затем на электроды разрядного устройства подают высоковольтный импульсный разряд, формирующий в жидкости ударную волну, благодаря которой заготовка принимает форму матрицы и калибруется по ее внутренней поверхности.
После того, как процесс формообразования завершен, снимается усилие прижима крышки 7 к полуматрицам 1, 2 путем поднятия верхней траверсы пресса. После снятия крышки 7 раскрепляют болты 4, разнимают полуматрицы 1, 2 и извлекают отформованную деталь.
В качестве источника высоковольтного разряда для предлагаемого устройства может служить электрогидроимпульсная установка. Часть таких установок имеют встроенные прессы.
Применение устройства для изготовления крутоизогнутых труб требуемого профиля из полуфабрикатов позволяет исключить сложные операции обрезки, а также существенно уменьшить длину сварных швов, если детали ранее изготавливались путем вырезки из листа, гибки и последующей сварки.