PL247525B1 - Sposób otrzymywania żeber na powierzchni bocznej wyrobu - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania żeber na powierzchni bocznej polegający na umieszczeniu uprzednio rozgrzanego metalowego pręta w tulei a następnie spęczaniu stemplem, charakteryzuje się tym, że wsad (1) w postaci pręta podgrzany do temperatury odkształceń plastycznych dla materiału wsadu umieszcza się w zamocowanej suwliwie tulei (2) o wysokości nie mniejszej niż połowa wysokości wsadu (1), osadzonej na unieruchomionym stemplu (3) oraz elemencie oporowym (4), a od góry wyposażonej w dolną część zaciskowej matrycy (5), po czym płytę (6) z zamocowaną do niej od dołu górną częścią zaciskowej matrycy (7) dosuwa się stemplem (8) do powierzchni czołowej wsadu (1) i naciskając dalej stemplem (8) na płytę (6) spęcza się wsad (1) znajdujący się poza tuleją (2) aż do momentu zaciśnięcia się dolnej części matrycy zaciskowej (5) i górnej części matrycy zaciskowej (7) a następnie usuwa się element oporowy (4) i wciąż naciskając stemplem górnym (8) na płytę (6) przesuwa się tuleję (2) oraz matrycę (5-7) w dół wyciskając uprzednio odkształcony wsad (1) promieniowo przez matrycę (5-7) aż do osadzenia tulei (2) na kołnierzu (31) stempla (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania żeber na powierzchni bocznej wyrobu o dowolnym kształcie przekroju, przeznaczony do zastosowania w branży przetwórstwa metali żelaznych i nieżelaznych, zwłaszcza w przemyśle maszynowym, metalurgicznym, zbrojeniowym, motoryzacyjnym, w budowie konstrukcji metalowych w szczególności do wytwarzania łopatek np. dla wirników turbin.

Powszechnie znany jest sposób kucia odkuwek z żebrami na powierzchni bocznej polegający na spęczaniu nagrzanego wsadu w postaci płaskiego krążka metalowego z jednoczesnym wypełnianiem dolnej matrycy i komór w matrycy bocznej, gdzie kształtowane są żebra na powierzchni bocznej. Sposób ten z uwagi na znaczny opór plastyczny materiału podczas kształtowania żeber bocznych w komorach matrycy wymaga podgrzewania narzędzi do temperatury zbliżonej do temperatury wsadu. Długość żeber ograniczona jest promieniem matrycy.

Znany jest z opisu patentowego PL218673 sposób kątowego wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych polegający na wypychaniu materiału wsadowego z pojemnika przez otwór lub otwory matrycy w kierunku odmiennym niż przesuwający się stempel. Sposób wyciskania kątowego charakteryzuje się tym, że umieszczony w pojemniku po przeciwnej stronie stempla, co najmniej jeden trzpień wprowadzany jest w ruch obrotowy względem swojej osi, korzystny jest ruch cyklicznie obustronnie obrotowy, przy czym trzpień posiada na swojej powierzchni czołowej nierówności. Sposób ten rzadko znajduje zastosowanie przemysłowe przy wytwarzaniu wyrobów z użebrowaniem bocznym, częściej natomiast stosowany jest do badań rozdrabniania struktury w materiałach metalicznych.

Znany jest z opisu patentowego PL206401 sposób polegający na poddawaniu umieszczonego w pojemniku materiału wyciskaniu do promieniowo rozmieszczonych komór, a następnie wyciskaniu współbieżnemu przez połączone z komorami otwory matryc i otrzymywaniu tym samym profili, takich jak pręty, druty, rury, kształtowniki.

Znany jest z opisu patentowego PL219501 opis sposobu kształtowania w wykroju zamkniętym radiatora polegający na tym, że półfabrykat w kształcie płyty nagrzewa się w piecu do temperatury kucia na gorąco, a następnie nagrzany półfabrykat umieszcza się w wykroju zamkniętym, który utworzony jest przez płytę dolną matrycę stałą, stempel boczny i dwie listwy oporowe, po czym wprawia się stempel boczny z wgłębieniem o zarysie półokrągłym w części kształtującej w ruch postępowy ze stałą prędkością w kierunku matrycy stałej i spęcza się odcinek półfabrykatu i kształtuje się żebro w przestrzeni ograniczonej czołowymi powierzchniami matrycy stałej oraz stempla bocznego. Czynność tą powtarza się w zależności od ilości wykonywanych żeber na powierzchni.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania żeber na powierzchniach wyrobów metalowych zwłaszcza wirników turbin, który umożliwi formowanie wyrobu z wsadu w postaci prętów znormalizowanych przy stosunkowo niskiej temperaturze początkowej, wykorzystując energię odkształcenia plastycznego wytworzoną w początkowej fazie procesu spęczania, a tym samym obniżenie parametrów siłowych całego procesu, ale przede wszystkim pozwoli na kształtowanie żeber bocznych o znacznie większej długości niż to ma miejsce w innych sposobach wytwarzania oraz o dowolnym ustawieniu i kształcie przekroju żeber.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wsad w postaci pręta o objętości zbliżonej do objętości wyrobu z bocznymi żebrami, podgrzany do temperatury odkształceń plastycznych na gorąco dla odkształcanego materiału wsadu lub niższej, umieszcza się w zamocowanej suwliwie tulei o wysokości nie mniejszej niż połowa wysokości wsadu, wyposażonej od dołu w unieruchomiony stempel z podstawą kołnierzową oraz element oporowy a od góry w dolną część dzielonej matrycy a następnie na umieszczony w tulei wsad naciska się górnym stemplem poprzez płytę wyposażoną od dołu w górną część dzielonej matrycy, spęczając część wsadu znajdującego się poza suwliwą tuleją aż do momentu zaciśnięcia się dzielonej matrycy, po czym usuwa się element oporowy spod suwliwej tulei, a stemplem górnym nadal naciskając poprzez płytę na wsad przesuwa się jednocześnie dolną i górną część matrycy oraz tuleję w efekcie wyciskając promieniowo boczne żebra poprzez otwory zaciśniętej dzielonej matrycy.

Dzięki opracowanemu sposobowi według wynalazku, możliwe jest wytworzenie żeber bocznych o dowolnym ustawieniu względem płaszczyzny przekroju wzdłużnego i o dowolnym kształcie przekroju poprzecznego. Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest wykorzystanie dodatkowego źródła ciepła pochodzącego z energii odkształcenia plastycznego materiału powstałej w strefie wstępnego spęczania wsadu do utrzymania temperatury w strefie wyciskania żeber przez otwory dzielonej matrycy, obniżenie energochłonności procesu poprzez wytworzenie tarcia aktywnego pomiędzy wsadem a suwliwą tuleją w wyniku jej przemieszczania się oraz zmniejszenie tarcia podczas formowania żeber w dzielonej matrycy poprzez zastosowanie wyciskania przez otwory wyposażone w pasek kalibrujący matrycy. Wszystkie wymienione zalety procesu pozwalają na stosowanie znacznie niższej temperatury początkowej wsadu, co ma znaczny wpływ na ekonomikę sposobu wytwarzania żeber.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia w przekroju wzdłużnym i poprzecznym schematycznie stan wyjściowy procesu przed operacją wytwarzania żeber, Fig. 2 przedstawia schematycznie proces spęczania wsadu poza suwliwą tuleją z częściowym uformowaniem powierzchni bocznej wyrobu, Fig. 3 przedstawia schematycznie stan wyciskania promieniowego żeber przez oczko matrycy z paskiem kalibrującym podczas przemieszczania się narzędzi, a Fig. 4 przedstawia przykładowy wyrób z żebrami na powierzchni bocznej.

Przykład

Sposób wytwarzania żeber o przekroju prostokątnym na powierzchni bocznej wyrobów, wyciskanych promieniowo z wsadu 1 przez otwory matrycy 5-7 w wyniku przesuwania się stempla 8, płyty 6 i tulei 4 przy unieruchomionym stemplu 3, polega na tym, że wsad 1 w postaci metalowego pręta ze stopu aluminium, magnezu i krzemu (AlMgSi) o objętości 60 cm² i odpowiadającej objętości wytwarzanego wyrobu, podgrzany do temperatury odkształceń plastycznych lub niższej, gdzie korzystnie jest podgrzać wsad w zakresie temperatur 450°C do 550°C, umieszcza się w zamocowanej suwliwie tulei 2 osadzonej na unieruchomionym stemplu 3 trwale do niego zamocowanym kołnierzem 31 oraz na elemencie oporowym 4, do której od góry przymocowano dolną część zaciskowej matrycy 5, natomiast od góry ustawia się płytę 6 z zamocowaną do niej od dołu górną częścią zaciskowej matrycy 7 oraz stempel 8. Stempel 3 ma kształt walca, natomiast płyta 6 posiada od dołu wykrój, nadający wyrobowi od góry kształt ściętego stożka. Dolna część zaciskowa matrycy 5 i górna część zaciskowej matrycy 7 po połączeniu tworzą matrycę 5-7. Całość oprzyrządowania umieszczona jest w cylindrycznym pojemniku 9.

Wsad 1 umieszczony w zamocowanej suwliwie tulei 2 spęcza się płytą 6 poprzez nacisk od stempla 8 aż do momentu zaciśnięcia się dolnej części matrycy zaciskowej 5 i górnej części matrycy zaciskowej 7, tworzących razem matrycę zaciskową 5-7 z otworami w kształcie prostokąta, po czym usuwa się element oporowy 4 a płytą 6 pod naciskiem od stempla 8 wciąż naciskając na wsad 1 wyciska się promieniowo żebra przez otwory matrycy zaciskowej 5-7, przesuwając tuleję 2 jednocześnie wraz z matrycą zaciskową 5-7, aż do momentu, gdy suwliwa tuleja 2 osiądzie na kołnierzu stempla 31. W wyniku sposobu otrzymano wyrób w postaci walca zakończonego ściętym stożkiem z użebrowaniem na powierzchni bocznej o przekroju kwadratowym, który to może posłużyć jako wirnik turbiny.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania żeber na powierzchni bocznej polegający na umieszczeniu uprzednio rozgrzanego metalowego pręta w tulei a następnie spęczaniu stemplem, znamienny tym, że wsad (1) w postaci pręta podgrzany do temperatury odkształceń plastycznych dla materiału wsadu umieszcza się w zamocowanej suwliwie tulei (2) o wysokości nie mniejszej niż połowa wysokości wsadu (1), osadzonej na unieruchomionym stemplu (3) oraz elemencie oporowym (4), a od góry wyposażonej w dolną część zaciskowej matrycy (5), po czym płytę (6) z zamocowaną do niej od dołu górną częścią zaciskowej matrycy (7) dosuwa się stemplem (8) do powierzchni czołowej wsadu (1) i naciskając dalej stemplem (8) na płytę (6) spęcza się wsad (1) znajdujący się poza tuleją (2) aż do momentu zaciśnięcia się dolnej części matrycy zaciskowej (5) i górnej części matrycy zaciskowej (7) a następnie usuwa się element oporowy (4) i wciąż naciskając stemplem górnym (8) na płytę (6) przesuwa się tuleję (2) oraz matrycę (5-7) w dół wyciskając uprzednio odkształcony wsad (1) promieniowo przez matrycę (5-7) aż do osadzenia tulei (2) na kołnierzu (31) stempla (3).