RU122597U1

RU122597U1 - DEVICE FOR SHEET STAMPING BY EXPLOSION OF GAS MIXTURES

Info

Publication number: RU122597U1
Application number: RU2012106778/02U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Назим Урасланович Бисилов; Роман Сергеевич Малсугенов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технология Плюс"
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-12-10

Abstract

Устройство для листовой штамповки взрывом газовых смесей, содержащее соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и камеру сгорания, снабженную средствами 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, отличающееся тем, что во внутренней полости матрицы соосно с ней размещен шток, взаимодействующий со штампуемой заготовкой и соединенный с поршнем, установленным в цилиндрической полости, выполненной в нижней части матрицы, причем цилиндрическая полость сообщена с внутренней полостью матрицы.A device for sheet stamping by explosion of gas mixtures, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity, equipped with means for supplying and releasing gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting a gas mixture and releasing combustion products, as well as an annular cavity covering the internal cavity of the matrix, in which an annular piston is placed, interacting with the forged workpiece, characterized in that a rod is placed in the inner cavity of the die coaxially with it, interacting with the forged workpiece and connected to a piston installed in a cylindrical cavity made in the lower part of the matrix, and the cylindrical cavity is in communication with the inner cavity matrices.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована для штамповки деталей из листового материала, преимущественно, в опытном и мелкосерийном производствах.The proposed utility model relates to the field of processing materials by pressure and can be used for stamping parts from sheet material, mainly in pilot and small-scale production.

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.Known devices for sheet stamping, containing a combustion chamber and a matrix, between which there is a stamped workpiece (Stepanov V.G., Shavrov I.A. High-energy pulsed methods of metal processing. L .: Mashinostroyenie, 1975. - P.63). In these devices, the stamping process is carried out under the action of the gas pressure generated by the combustion of combustible gas mixtures, for example natural gas and oxygen.

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 не только в камере сгорания, но и в полости матрицы. Это позволяет нагреть листовую заготовку и осуществить процесс штамповки в горячем состоянии заготовки, что повышает ее пластичность.The closest analogue to the claimed object is a device for sheet stamping by explosion of gas mixtures, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and exhausting the combustion products, as well as an annular cavity covering the internal cavity of the matrix, in which placed an annular piston interacting with a stamped workpiece (utility model patent No. 98954, IPC V21D 22/00). In this device, the combustion of the gas mixture is carried out not only in the combustion chamber, but also in the cavity of the matrix. This allows you to heat the sheet stock and carry out the stamping process in the hot state of the workpiece, which increases its ductility.

Известное устройство имеет следующий недостаток. Горение газовой смеси в полости матрицы вызывает неравномерный нагрев поверхностей ее полости, что приводит к изменению линейных и угловых размеров отдельных зон матрицы. Это снижает качество штампуемых деталей, особенно сложной конфигурации.The known device has the following disadvantage. Combustion of the gas mixture in the matrix cavity causes uneven heating of the surfaces of its cavity, which leads to a change in the linear and angular dimensions of individual zones of the matrix. This reduces the quality of stamped parts, especially complex configurations.

Целью полезной модели является повышение качества штампуемых изделий.The purpose of the utility model is to improve the quality of stamped products.

Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для штамповки содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью, снабженную средствами подачи и выпуска газа, и камеру сгорания, снабженную средствами 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, причем во внутренней полости матрицы соосно с ней размешен шток, взаимодействующий со штампуемой заготовкой и соединенный с поршнем, установленным в цилиндрической полости, выполненной в нижней части матрицы, при этом цилиндрическая полость сообщена с внутренней полостью матрицы.The technical result of the utility model is achieved in that the stamping device comprises a coaxially mounted matrix with an internal cavity provided with means for supplying and discharging gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and discharging combustion products, as well as an annular cavity covering the internal cavity of the matrix , in which an annular piston is placed, interacting with the stamped workpiece, and the rod interacting with the stamp is coaxially placed in the inner cavity of the matrix th workpiece and connected with a piston mounted in a cylindrical cavity provided in the lower part of the die, the cylindrical cavity communicates with the interior of the matrix.

Предлагаемое устройство для штамповки показано на рисунках: на фиг.1 устройство представлено в исходном состоянии, на фиг.2 и фиг.3 - в процессе штамповки. Устройство содержит матрицу 1 и камеру сгорания 2, соединенные между собой при помощи болтов 3, шайб 4 и гаек 5. Камера сгорания снабжена впускным клапаном 6, свечей зажигания 7 и выпускным клапаном 8. Матрица 1 также снабжена впускным клапаном 9 и выпускным клапаном 10. В матрице 1 выполнена охватывающая ее внутреннюю полость кольцевая полость 11, в которой установлен кольцевой поршень 12. Для подачи в кольцевую полость 11 рабочей среды имеется канал 13.The proposed device for stamping is shown in the figures: in figure 1 the device is presented in its original state, in figure 2 and figure 3 - in the process of stamping. The device contains a matrix 1 and a combustion chamber 2, interconnected by bolts 3, washers 4 and nuts 5. The combustion chamber is equipped with an inlet valve 6, spark plugs 7 and an exhaust valve 8. The matrix 1 is also equipped with an inlet valve 9 and an exhaust valve 10. In the matrix 1, an annular cavity 11 enclosing its internal cavity is made, in which an annular piston 12 is mounted. There is a channel 13 for supplying a working medium to the annular cavity 11.

В нижней части матрицы 1 выполнена цилиндрическая полость 14, в которой установлен поршень 15, соединенный со штоком 16. Свободный конец штока 16 размещен во внутренней полости матрицы 1. Цилиндрическая полость 14 при помощи штуцеров 17,18 и трубопровода 19 сообщена с внутренней полостью матрицы 1. Штампуемая заготовка 20 размещается между матрицей 1 и камерой сгорания 2. Торец штока 16 соприкасается с заготовкой 20.In the lower part of the matrix 1, a cylindrical cavity 14 is made, in which a piston 15 is connected, connected to the rod 16. The free end of the rod 16 is placed in the inner cavity of the matrix 1. The cylindrical cavity 14 is connected with the internal cavity of the matrix 1 via fittings 17.18 and a pipe 19 Stamped workpiece 20 is placed between the matrix 1 and the combustion chamber 2. The end face of the rod 16 is in contact with the workpiece 20.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Через канал 13 в кольцевую полость 11 подается сжатый воздух или жидкость. При этом поршень 12 зажимает фланцевую часть заготовки 20, герметизируя внутренние полости матрицы 1 и камеры сгорания 2. Через впускной клапан 9 в полость матрицы подается сжатый воздух, который через трубопровод 19 поступает также и в цилиндрическую полость 14. Под действием давления воздуха поршень 15 со штоком 16 перемещается вверх. Под действием штока 16 и давления воздуха, находящегося в полости матрицы, заготовка 20 деформируется. При этом происходит интенсивное течение материала с фланцевой части заготовки 20 в направлении оси матрицы 1. Заготовка приобретает куполообразную форму (фиг.2). После этого путем повышения давления в кольцевой полости 11 производится увеличение усилия зажима фланцевой части заготовки 20. Затем через впускной клапан 6 полость камеры сгорания 2 наполняется горючей газовой смесью, например смесью природного газа со сжатым воздухом. После этого свечей 7 газовая смесь зажигается. При горении смеси давление в камере сгорания 2 интенсивно повышается. Под действием давления продуктов сгорания заготовка деформируется в обратном направлении, перемещая вниз шток 16 с поршнем 15. При этом воздух в полости матрицы 1 сжимается и его давление существенно повышается. Под действием поршня 15 часть воздуха из цилиндрической полости 14 вытесняется во внутреннюю полость матрицы 1, что также способствует увеличению давления воздуха в ней. Благодаря этому в определенный момент наступает уравновешивание сил, действующих на заготовку со стороны продуктов сгорания и воздуха, в результате чего деформация заготовки прекращается (фиг.3). После этого выдерживается определенное время, порядка 0,5…1,5 с. В течение этого периода благодаря тому, что заготовка не контактирует с внутренней поверхностью матрицы, происходит интенсивный ее нагрев. Стальная заготовка может быть нагрета до интервала температур теплой обработки, а заготовка из цветных сплавов - до интервала температур горячей обработки, что существенно повышает пластичность заготовки. Затем открывается клапан 10 и воздух из полости матрицы 1 и полости 14 выпускается. При этом под действием давления продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания 2, заготовка 20 деформируется и заполняет полость матрицы 1. Процесс штамповки завершается. После этого открывается клапан 8 и продукты сгорания из полости камеры сгорания 2 выпускаются. Воздух из кольцевой полости 11 стравливается. Затем, отвинтив гайки 5, камера сгорания 2 отсоединяется от матрицы 1, и из нее извлекается отштампованная деталь. После этого на матрицу 1 устанавливается новая заготовка. Затем матрица 1 присоединяется к камере сгорания 2. Далее цикл работы устройства повторяется в той же последовательности.The operation of the device is as follows. Through channel 13, compressed air or liquid is supplied into the annular cavity 11. At the same time, the piston 12 clamps the flange part of the workpiece 20, sealing the internal cavities of the matrix 1 and the combustion chamber 2. Through the inlet valve 9, compressed air is supplied into the matrix cavity, which also enters the cylindrical cavity 14 through the pipe 19. Under the influence of air pressure, the piston 15 rod 16 moves up. Under the action of the rod 16 and the pressure of the air located in the cavity of the matrix, the workpiece 20 is deformed. When this occurs, an intensive flow of material from the flange part of the workpiece 20 in the direction of the axis of the matrix 1. The workpiece acquires a dome-shaped shape (figure 2). After that, by increasing the pressure in the annular cavity 11, an increase in the clamping force of the flange part of the workpiece 20 is performed. Then, through the inlet valve 6, the cavity of the combustion chamber 2 is filled with a combustible gas mixture, for example, a mixture of natural gas with compressed air. After this candles 7, the gas mixture is ignited. When the mixture is burning, the pressure in the combustion chamber 2 increases rapidly. Under the influence of the pressure of the combustion products, the workpiece is deformed in the opposite direction, moving down the rod 16 with the piston 15. In this case, the air in the cavity of the matrix 1 is compressed and its pressure increases significantly. Under the action of the piston 15, part of the air from the cylindrical cavity 14 is forced into the inner cavity of the matrix 1, which also contributes to an increase in air pressure in it. Due to this, at a certain moment, the balance of forces acting on the workpiece from the side of combustion products and air occurs, as a result of which the deformation of the workpiece ceases (Fig. 3). After this, a certain time is maintained, of the order of 0.5 ... 1.5 s. During this period, due to the fact that the workpiece does not contact the inner surface of the matrix, its intense heating occurs. The steel billet can be heated to the temperature range of the heat treatment, and the billet of non-ferrous alloys can be heated to the temperature range of the hot processing, which significantly increases the ductility of the workpiece. Then opens the valve 10 and air from the cavity of the matrix 1 and the cavity 14 is discharged. In this case, under the action of pressure of the combustion products located in the combustion chamber 2, the workpiece 20 is deformed and fills the cavity of the matrix 1. The stamping process is completed. After that, the valve 8 opens and the combustion products from the cavity of the combustion chamber 2 are released. Air from the annular cavity 11 is bleed. Then, having unscrewed the nuts 5, the combustion chamber 2 is disconnected from the matrix 1, and the stamped part is removed from it. After that, a new blank is installed on the matrix 1. Then the matrix 1 is attached to the combustion chamber 2. Next, the cycle of the device is repeated in the same sequence.

В предложенном устройстве в полости матрицы не совершается процесс горения, поэтому матрица существенно не нагревается и ее размеры остаются неизменными. Вместе с тем обеспечивается нагрев заготовки до необходимой температуры, что существенно повышает ее пластичность. Это в целом повышает качество штампуемых деталей.In the proposed device, the combustion process does not occur in the matrix cavity, therefore, the matrix does not significantly heat up and its dimensions remain unchanged. At the same time, the workpiece is heated to the required temperature, which significantly increases its ductility. This generally improves the quality of stamped parts.

Claims

A device for sheet stamping by the explosion of gas mixtures, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity, equipped with means for supplying and discharging gas, and a combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and discharging combustion products, as well as an annular cavity surrounding the internal cavity of the matrix, in which placed an annular piston interacting with the stamped workpiece, characterized in that in the inner cavity of the matrix coaxially placed with it a rod interacting with the stamped workpiece and connected to a piston mounted in a cylindrical cavity made in the lower part of the matrix, the cylindrical cavity being in communication with the internal cavity of the matrix.