УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА ПЛОСКИХ ВЫСОКОТОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к устройствам для нагрева и поддержания необходимой температуры, используемым в гидравлических прессах, и представляет собой пакет из броневой плиты, основания плиты с электрическими нагревателями, крышки, плит охлаждения, теплоизоляционных плит.
Известен пресс для отпуска дисков (дереворежущих пил), позволяющий за счет выполнения нагревательных плит в виде коаксиально расположенных колец с индивидуальными нагревательными элементами, разделенными теплоизоляционной прокладкой, уменьшить перепад температур между центром и периферией, улучшить качество термообработки, повысить плоскостность и эксплуатационную устойчивость термообработанных дисков (См. авторское свидетельство на изобретение СССР №639948, C21D 9/24, 1978 г.).
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности термообработки изделий высокой твердости, обеспечения заданного темпа нагрева и охлаждения обрабатываемых изделий, выдержки при требуемых температурах и давлениях.
Указанные недостатки обусловлены конструктивными признаками известного технического решения
Известна конструкция греющей плиты пресса, предназначенного для переработки прессованием резинотехнических изделий и пластических масс. Плита представляет собой корпус со смонтированными в его параллельных каналах электрическими нагревателями с экранами, а также систему компенсации тепловых потерь по периметру корпуса, включающую установленные на боковых поверхностях теплоизолированные металлические накладки. Корпус плиты собран из наружных пластин с установленными в них вставками и экранирующими пластинами, размещенными сверху и снизу относительно нагревателей (патент RU 2257298 С2, В30В 15/34, 2003 г.).
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности термообработки изделий из металлов, принудительного охлаждения плиты и изделий.
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Известен также пресс отпуска двухъярусный с электронагревом штампов для отпуска тонкостенных стальных деталей, например, дисков сцепления автомобильных двигателей после закалки. Пресс включает станину, снабженную теплоизоляцией, основание с жестко связанными с ним четырьмя вертикальными колоннами, на которых смонтированы нижняя и средняя подвижные плиты, верхняя неподвижная плита, снабженные штампами с теплоэлектронагревательными элементами. На основании установлен гидроцилиндр с возможностью взаимодействия его штока с нижней плитой, которая посредством симметрично расположенных пружинных амортизаторов связана со средней плитой (патент RU 2196682, В30В 7/02, C21D 9/40, 2003 г.).
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности принудительного охлаждения обрабатываемых изделий.
Указанный недостаток также обусловлен конструктивными признаками известного технического решения.
Известен также пресс высокотемпературный лабораторный WABASH MPI G100H-3624-BCLPX (США, 2014 г.) для прессования полимерных композитных материалов, плиты которого размером 910×620 мм оснащены системами нагрева и охлаждения.
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности термообработки изделий высокой твердости, недостаточное максимальное усилие прессования (100 т).
Указанные недостатки также обусловлены конструктивными признаками известного технического решения.
Задачей изобретения является разработка на базе гидравлического пресса установки термического отжига плоских (произвольной формы) высокопрочных и высокоточных изделий из металлов и сплавов при заданных изменениях температуры и давления во времени.
Решение технической задачи достигается за счет конструирования нагревательной плиты из следующих элементов: броневой высокопрочной части, основания нагревательной плиты с крышкой, плит охлаждения, изоляционной части, что позволяет осуществить термическую обработку изделий, не допуская деформации плиты, проведение цикла "нагрев-выдержка-охлаждение" по заданной временной программе с требуемым усилием.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
2
Технический результат достигается тем, что в комплект установки входят две плиты, одна из которых неподвижна, а другая перемещается с помощью гидросистемы, рабочий размер плит - 800×800 мм, плиты идентичны. Обрабатываемые детали помещаются между плитами. Рабочая поверхность каждой плиты представляет собой броневой высокопрочный шлифованный лист, исключающий возможность его деформации при обработке высокопрочных изделий. Далее следует плита нагрева, в пазах которой уложены спиралевидные омические нагреватели. Число, конфигурация и мощность нагревателей выбраны из условия равномерного прогрева рабочей поверхности плит. Две плиты охлаждения предназначены для обеспечения требуемого темпа охлаждения за счет подачи воздуха в паз плиты. Изоляционный материал, применяемый в плите, отвечает требованию сохранения теплофизических свойств при сжатии с усилием 250 т/см и обеспечения температуры основания ≤50°C. Все элементы плиты стягиваются болтами (8 штук). Подобная конструкция нагревательных плит позволяет с высокой точностью обеспечивать нагрев и выдержку нагруженных высокопрочных изделий по заданной программе, что обеспечивает гарантированное снятие напряжений, возникающих при изготовлении изделий, и отсутствие перегрева гидравлической системы пресса.
Опытные испытания плит в процессе изготовления на ЗАО "Завод Тамбовполимермаш", промышленные испытания опытного образца установки на Ковровском электромеханическом заводе показали ее высокую эффективность и полное отсутствие брака при изготовлении высокоточных высокопрочных изделий из металлов и сплавов.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве высокоточных, высокопрочных плоских изделий из металлов и сплавов с получением технического результата, заключающегося в снятии напряжений, возникающих в изделиях при их изготовлении, внедрение опытного образца установки в промышленную эксплуатацию на ОАО "Ковровский электромеханический завод" позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".
Сущность заявленной полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где
на фиг. 1 показано основание плиты нагревательной с пазами для нагревателей,
на фиг. 2 - фрагменты нагревательной плиты в процессе изготовления,
на фиг. 3 - плиты в сборе в процессе опытных испытаний,
на фиг. 4 - температурное поле на рабочей поверхности броневой плиты в период выдержки,
на фиг. 5 - температура установленных термопар в процессе работы,
на фиг. 6 - плита нагревательная в сборе,
на фиг. 7 - основание плиты нагревательной,
на фиг. 8 - плита охлаждения.
2
Установка для термического отжига плоских высокоточных изделий из металлов и сплавов высокой твердости в нагруженном состоянии содержит рамный гидравлический пресс с усилием сжатия 250 т/см, одну неподвижную и одну подвижную составные плиты (фиг. 6), шкаф управления.
Сборка плиты (фиг. 6) установки осуществляется следующим образом: при помощи шестнадцати болтов собирается первый пакет деталей в следующей последовательности: броневая плита 1 → основание плиты 2 → крышка 3 → плита охлаждения 4. Далее первый пакет стягивается восемью болтами с оставшимися деталями в следующей последовательности: изоляция 5, 6 → плита охлаждения 7.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: подвижная плита под действием гидросистемы отводится от неподвижной плиты, на поверхность подвижной плиты укладываются плоские однотипные изделия и плиты сжимаются. Задаются параметры процессов нагрева, выдержки и охлаждения. Максимальная температура отжига 550°C. После выполнения программы осуществляется раскрытие плит, выгрузка изделий и процесс повторяется.