RU105602U1

RU105602U1 - MATRIX FOR PRESSING PRODUCTS

Info

Publication number: RU105602U1
Application number: RU2010152270/02U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Беляев; Сергей Борисович Сидельников; Алексей Витальевич Телегин; Павел Олегович Широков; Иван Юрьевич Губанов; Андрей Викторович Салатов; Андрей Леонидович Киселев; Игорь Юрьевич Маслов
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-06-20

Abstract

Настоящая полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для прессования изделий преимущественно из алюминиевых сплавов. Сущность полезной модели заключается в выполнении матрицы для прессования изделий, включающей пресс-матрицу и форкамеру с охлаждающими каналами, при этом пресс-матрица выполнена с выступом, внутри которого расположена рабочая полость форкамеры, контур которой эквидистантен наружной поверхности выступа, а снаружи выступ снабжен кольцевой вставкой, с расположенными в ней охлаждающими каналами, сообщающихся с охлаждающими каналами форкамеры при циркуляции хладагента. Заявляемое устройство позволяет повысить производительность прессования и качества пресс-изделий за счет принудительного охлаждения форкамеры. 2 ил., 1 п. ф-лы. This utility model relates to the field of metal forming and can be used to extrude products primarily from aluminum alloys. The essence of the utility model is to make a matrix for pressing products, including a press matrix and a prechamber with cooling channels, the press matrix is made with a protrusion, inside which there is a working cavity of the prechamber, the contour of which is equidistant to the outer surface of the protrusion, and the protrusion is provided with an annular insert , with cooling channels located in it, communicating with the cooling channels of the prechamber during the circulation of the refrigerant. The inventive device allows to increase the pressing performance and quality of the press products due to forced cooling of the prechamber. 2 ill., 1 p.

Description

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для прессования изделий преимущественно из алюминиевых сплавов.The utility model relates to the field of metal forming and can be used for pressing products mainly from aluminum alloys.

Известна матрица для прессования изделий, включающая форкамеру и пресс-матрицу (Заявка 61-209718 Японии, В21С 35/02).A known matrix for pressing products, including a pre-chamber and a press matrix (Application 61-209718 of Japan, B21C 35/02).

Данная матрица обеспечивает перераспределение потоков деформируемого металла в очаге деформации, существенно снижая неравномерность деформации при изготовлении профилей с длинными консольными элементами, при этом значительно повышается точность геометрии пресс-изделий и стойкость прессового инструмента (Довженко, Н.Н. Система автоматизированного проектирования технологии прессования металлов: научно-методическое обеспечение / Н.Н.Довженко, С.Б.Сидельников, Г.И.Васина. - ГАЦМиЗ, Красноярск, 2000. - 196 с.).This matrix provides the redistribution of the flow of deformable metal in the deformation zone, significantly reducing the unevenness of deformation in the manufacture of profiles with long cantilever elements, while significantly increasing the accuracy of the geometry of the press products and the resistance of the pressing tool (Dovzhenko, N.N. Computer-aided design of metal pressing technology: scientific and methodological support / NN Dovzhenko, S.B.Sidelnikov, G.I. Vasina. - GACMiZ, Krasnoyarsk, 2000. - 196 p.).

Однако при прессовании изделий через данную матрицу не обеспечивается регламентируемый отвод избыточного деформационного тепла, что не позволяет достичь максимальной производительности процесса изготовления профилей, стабилизировать температурные условия во время проведения процесса и повысить качество профилей. Стабилизация температурных условий особенно важна при изготовлении длинномерных пресс-изделий, так как температурный перепад по длине профилей приводит к разбросу механических свойств и искажению геометрии по длине и поперечному сечению пресс-изделий, что снижает качество продукции. При увеличении скорости прессования возрастает интенсивность тепловыделения в очаге деформации, и при достижении «критической» температуры на выходе из рабочего канала матрицы, вполне определенной для каждого сплава, происходит разрушение пресс-изделия.However, when pressing products through this matrix, a regulated removal of excess deformation heat is not provided, which does not allow to achieve maximum productivity of the process for manufacturing profiles, to stabilize temperature conditions during the process and to improve the quality of profiles. Stabilization of temperature conditions is especially important in the manufacture of long presses, since the temperature drop along the length of the profiles leads to a spread of mechanical properties and distortion of the geometry along the length and cross section of the press products, which reduces the quality of the products. With an increase in the pressing speed, the heat release intensity in the deformation zone increases, and when a “critical” temperature is reached at the exit from the working channel of the matrix, which is quite specific for each alloy, the press product is destroyed.

Одним из эффективных способов решения данной проблемы является принудительное охлаждение матрицы (Довженко, Н.Н. Прессование алюминиевых сплавов: моделирование и управление тепловыми условиями: монография / Н.Н.Довженко, С.В.Беляев, С.Б.Сидельников и др. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 256 с.).One of the effective ways to solve this problem is forced cooling of the matrix (Dovzhenko, N.N. Pressing aluminum alloys: modeling and control of thermal conditions: monograph / N.N. Dovzhenko, S.V. Belyaev, S. B. Sidelnikov, etc. - Krasnoyarsk: IPK SFU, 2009. - 256 p.).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, технической сущности и достигаемому результату является матрица для прессования изделий, включающая форкамеру и пресс-матрицу, при этом форкамера выполнена составной, состоящей из внутренней и наружной втулок, между которыми расположены охлаждающие каналы (патент на полезную модель №68936 Российская Федерация, МПК В21С 29/04, В21С 35/02. Матрица для прессования изделий / С.В.Беляев, С.Б.Сидельников, Н.Н.Довженко и др. (РФ) - №2007128440/22; заявл. 23.07.07; опубл. 10.12.2007, Бюл. №34).The closest set of essential features, technical nature, and the achieved result is a matrix for pressing products, including a pre-chamber and a press matrix, while the pre-chamber is made composite, consisting of inner and outer bushes, between which cooling channels are located (utility model patent No. 68936 Russian Federation, IPC В21С 29/04, В21С 35/02 Matrix for pressing products / S.V. Belyaev, S. B. Sidelnikov, N. N. Dovzhenko and others (RF) - No. 2007128440/22; 07/23/07; publ. 10.12.2007, Bull. No. 34).

Однако во время прессования через данную матрицу не обеспечивается равномерное охлаждение отдельных элементов поперечного сечения профиля, т.к. охлаждающие каналы расположены на цилиндрической поверхности и находятся на различном удалении от отдельных элементов поперечного сечения профиля. Поэтому при изготовлении профиля со сложным поперечным сечением или при многоканальном прессовании возможно искажение продольной и поперечной геометрии пресс-изделий, т.е. брака. Кроме того, во время принудительного охлаждения матрицы размеры втулок уменьшаются, между составными втулками пропадает натяг, появляется зазор (люфт) между ними, что может привести к взаимному угловому смещению рабочей полости форкамеры и выходного отверстия пресс-матрицы и, как следствие, появление дефектов при выдавливании пресс-изделия, которые увеличиваются с повышением скорости прессования.However, during pressing through this matrix, uniform cooling of individual elements of the cross-section of the profile is not provided, because cooling channels are located on a cylindrical surface and are located at different distances from the individual elements of the cross section of the profile. Therefore, in the manufacture of a profile with a complex cross section or in multi-channel pressing, distortion of the longitudinal and transverse geometry of the press products is possible, i.e. marriage. In addition, during forced cooling of the matrix, the dimensions of the sleeves decrease, the interference disappears between the composite sleeves, a gap appears between them, which can lead to a mutual angular displacement of the working cavity of the prechamber and the outlet of the mold and, as a result, the appearance of defects during extruding the press product, which increases with increasing pressing speed.

Основной задачей полезной модели является повышение производительности прессования и качества пресс-изделий за счет принудительного охлаждения форкамеры.The main objective of the utility model is to increase the productivity of pressing and the quality of the press products due to forced cooling of the prechamber.

Поставленная задача достигается тем, что в матрице для прессования изделий, включающей пресс-матрицу и форкамеру, с охлаждающими каналами, пресс-матрица выполнена с выступом, внутри которого расположена рабочая полость форкамеры, контур которой эквидистантен наружной поверхности выступа, а снаружи выступ снабжен кольцевой вставкой, с расположенными в ней охлаждающими каналами, сообщающихся с охлаждающими каналами форкамеры при циркуляции хладагента.The problem is achieved in that in the matrix for pressing products, including the press matrix and prechamber, with cooling channels, the press matrix is made with a protrusion, inside which there is a working cavity of the prechamber, the contour of which is equidistant to the outer surface of the protrusion, and on the outside the protrusion is equipped with an annular insert , with cooling channels located in it, communicating with the cooling channels of the prechamber during the circulation of the refrigerant.

Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить производительность прессования и качество пресс-изделий.Design features of the claimed device compared to the prototype, characterized by distinctive features, can improve the productivity of pressing and the quality of the press products.

Выполнение пресс-матрицы с выступом, где расположена рабочая полость форкамеры, исключает взаимное смещение рабочей полости форкамеры и выходного отверстия пресс-матрицы во время сборки и эксплуатации и, как следствие, появление дефектов при выдавливании пресс-изделия, а выполнение наружной поверхности выступа эквидистантой внешнему контуру канала форкамеры с охлаждающими каналами обеспечивает более равномерное охлаждение деформируемого металла в рабочей полости форкамеры и обеспечит достижение максимальной производительности и качества профилей.The execution of the press matrix with the protrusion, where the working chamber of the prechamber is located, eliminates the mutual displacement of the working cavity of the prechamber and the outlet of the press matrix during assembly and operation and, as a result, the appearance of defects during extrusion of the press product, and the outer surface of the protrusion is equidistant to the external the contour of the prechamber channel with cooling channels provides more uniform cooling of the deformable metal in the working chamber of the prechamber and ensures maximum performance and achestva profiles.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение матрицы для прессования изделий, включающая форкамеру и пресс-матрицу, имеющей указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет повысить эффективность прессового производства.Thus, there is a causal relationship between the hallmarks and the task at hand. The implementation of the matrix for pressing products, including a pre-chamber and a press matrix having the above set of distinctive features, can improve the efficiency of press production.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials.

На фиг.1 представлен общий вид принудительно охлаждаемой форкамерной матрицы для прессования изделий; на фиг.2 - вид сбоку.Figure 1 presents a General view of a forced cooled prechamber matrix for pressing products; figure 2 is a side view.

Полезная модель - матрица для прессования изделий, включает пресс-матрицу 1 с выступом 2, на котором расположена кольцевая вставка 3. Внутри выступа 2 расположена рабочая полость 4 форкамеры, при этом наружная поверхность выступа 2 эквидистанта внешнему контуру рабочей полости 4 форкамеры и снабжена охлаждающими каналами 5, сообщающиеся с подводящим 6 и отводящим 7 каналами наружной кольцевой вставки 3 при циркуляции хладагента.A useful model is a matrix for pressing products, which includes a press die 1 with a protrusion 2, on which an annular insert 3 is located. Inside the protrusion 2 there is a working chamber 4 of the prechamber, while the outer surface of the protrusion 2 is equidistant to the external contour of the working cavity 4 of the prechamber and is equipped with cooling channels 5, communicating with the inlet 6 and outlet 7 channels of the outer annular insert 3 during the circulation of the refrigerant.

В отверстия для подвода 8 и отвода 9 хладагента установлены штуцеры (на чертеже не показаны), обеспечивающие герметичные соединения с внешними трубопроводами для подвода и отвода хладагента. Для центровки рабочего отверстия 10 пресс-матрицы 1 в матрицедержателе (на чертеже не показано) выполнено отверстия 12, а для крепления пресс-матрицы 1 с кольцевой вставкой 3 в них соосно выполнены отверстия 11, куда вставляются штифты (на чертеже не показаны).Nipples (not shown) are installed in the openings for the inlet 8 and the outlet 9 of the refrigerant, which provide tight connections with external pipelines for the inlet and outlet of the refrigerant. To center the working hole 10 of the die 1 in the matrix holder (not shown), holes 12 are made, and for fixing the die 1 with an annular insert 3, holes 11 are coaxially made into them, where the pins are inserted (not shown in the drawing).

Матрица для прессования изделий работает следующим образом.The matrix for pressing products operates as follows.

Перед началом работы матрицу собирают, устанавливая кольцевую вставку 3 на выступ 4 пресс-матрицы 1, и фиксируют с помощью штифтов (на чертеже не показаны), которые вставляют в отверстия 11. Затем собранный блок помещают в матрицедержатель горизонтального гидравлического пресса, проводят центровку рабочего отверстия 10 пресс-матрицы 1 в матрицедержателе с помощью штифта (на чертеже не показан), который устанавливают в отверстие 12, и подключают к системе охлаждения. Далее в контейнер пресса загружают заготовку, нагретую до требуемой температуры. Ходом пресс-штемпеля передают заготовке необходимое усилие прессования, под действием которого деформируемый металл начинает выдавливаться прямым методом через форкамеру и рабочий канал пресс-матрицы 1, образуя пресс-изделие заданной формы. Одновременно с началом процесса прессования включают подачу хладагента (например, воды) в охлаждающие каналы 5, расположенные на наружной поверхности выступа 2 пресс-матрицы 1, который поступает через отверстие 8 для подвода хладагента и подводящий канал 6 в кольцевой вставке 3. Далее хладагент проходит по охлаждающим каналам 5 и через отводящий канал 7 и отверстие 9 для отвода хладагента идет на сброс. В результате такой циркуляции хладагента обеспечиваются в достаточной мере равномерное охлаждение форкамеры, происходит интенсивный отвод избыточного тепла непосредственно из очага деформации, что позволяет оперативно регулировать выходную температуру пресс-изделия и способствует достижению максимальной производительности и требуемого качества профилей.Before starting work, the matrix is assembled by installing an annular insert 3 on the protrusion 4 of the press die 1 and fixed with pins (not shown) that are inserted into the holes 11. Then, the assembled block is placed in the matrix holder of a horizontal hydraulic press, and the working hole is centered. 10 of the mold 1 in the matrix holder using a pin (not shown), which is installed in the hole 12, and connected to the cooling system. Next, a workpiece heated to the required temperature is loaded into the press container. During the course of the press stamp, the necessary pressing force is transferred to the workpiece, under the action of which the deformable metal begins to be extruded by the direct method through the prechamber and the working channel of the press die 1, forming a mold of a given shape. Simultaneously with the beginning of the pressing process, the supply of refrigerant (for example, water) to the cooling channels 5 located on the outer surface of the protrusion 2 of the press matrix 1, which enters through the opening 8 for supplying refrigerant and the supply channel 6 in the annular insert 3. Next, the refrigerant passes through cooling channels 5 and through the discharge channel 7 and the hole 9 for the removal of refrigerant is discharged. As a result of such circulation of the refrigerant, the prechamber is sufficiently uniformly cooled, excess heat is intensively removed directly from the deformation zone, which allows you to quickly control the outlet temperature of the press product and helps to achieve maximum productivity and the required quality of the profiles.

Пример. На горизонтальном гидравлическом прессе усилием 25 МН проводили прямое прессование профиля с консольными элементами из контейнера ⌀ 250 мм с использованием известной форкамерной матрицы и предлагаемой матрицы. Заготовка из алюминиевого сплава АД 31 имела размеры ⌀ 240×800 мм и нагревалась до температуры 480°С. Контейнер нагревался до температуры 460°С. При этом фиксировали изменение выходной температуры профиля и максимально-возможную скорость прессования по появлению трещин на поверхности пресс-изделия. Применение предлагаемой матрицы в сравнении с известной матрицей позволило повысить предельную скорость прессования до 20% и увеличить производительность процесса прессования до 10%. Принудительное охлаждение матрицы не только стабилизировало выходную температуру профиля, но и не вызвало появление искажений продольной и поперечной геометрии пресс-изделий, что наблюдалось при использовании известной форкамерной матрицы.Example. On a horizontal hydraulic press with a force of 25 MN, the profile was directly pressed with cantilever elements from a container of ⌀ 250 mm using the known prechamber die and the proposed die. The blank made of aluminum alloy AD 31 had dimensions ⌀ 240 × 800 mm and was heated to a temperature of 480 ° C. The container was heated to a temperature of 460 ° C. At the same time, the change in the outlet temperature of the profile and the maximum possible pressing rate were detected by the appearance of cracks on the surface of the press product. The use of the proposed matrix in comparison with the known matrix allowed to increase the maximum pressing speed to 20% and increase the productivity of the pressing process to 10%. Forced cooling of the matrix not only stabilized the outlet temperature of the profile, but also did not cause the appearance of distortions of the longitudinal and transverse geometry of the press products, which was observed using the well-known prechamber matrix.

Таким образом, применение заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить производительность прессования и качество пресс-изделий, т.е. эффективность прессового производства.Thus, the use of the claimed device in comparison with the prototype can improve the productivity of pressing and the quality of the press products, i.e. press production efficiency.

Claims

A matrix for pressing products, including a die and a prechamber with cooling channels, characterized in that the press die is made with a protrusion, inside which there is a working cavity of the prechamber, the contour of which is equidistant to the outer surface of the protrusion, and the protrusion is provided with an annular insert with cooling channels in communication with the cooling channels of the prechamber during refrigerant circulation.