RU143437U1

RU143437U1 - DEVICE FOR OBTAINING HOLLOW PROFILES

Info

Publication number: RU143437U1
Application number: RU2014109719/02U
Authority: RU
Inventors: Ярослав Игоревич Космацкий; Александр Владимирович Выдрин; Евгений Владимирович Храмков
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-07-20

Abstract

Устройство для получения полых профилей, включающее пресс-форму, пуансон, матрицу, установленную под прямым углом к оси пуансона, и пресс-иглу, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит кристаллизатор, размещенный перед входом в матрицу, ось которого расположена под прямым углом к оси пуансона, выполненного с возможностью вращения вокруг своей оси, причем на наружной поверхности кристаллизатора по периметру размещено устройство для его охлаждения, пресс-игла выполнена полой и закреплена в кристаллизаторе вдоль его оси с возможностью перемещения, а с выходной стороны матрицы установлена трехвалковая прокатная клеть.A device for producing hollow profiles, including a mold, a punch, a die installed at right angles to the axis of the punch, and a press needle, characterized in that it further comprises a mold placed in front of the entrance to the die, the axis of which is located at a right angle to the axis of the punch, made to rotate around its axis, and on the outer surface of the mold around the perimeter there is a device for cooling it, the press needle is hollow and fixed in the mold along its axis with possibly Tew displacement, and the output side of the matrix set three-roll rolling mill.

Description

Полезная модель относится к металлургии и может быть использована при производстве полых профилей и труб из труднодеформируемых, а также цветных металлов и сплавов.The utility model relates to metallurgy and can be used in the manufacture of hollow profiles and pipes from hardly deformable, as well as non-ferrous metals and alloys.

Известно устройство для получения металлопродукции методом прессования с боковым истечением металла (Перлин И.Л., Теория прессования металлов / Москва: Металлургия, 1964. - с. 15-16). Устройство включает контейнер, вертикально перемещающийся пуансон и установленную с боковой стороны контейнера матрицу. При опускании пуансона происходит прессование металла через матрицу.A device for producing metal products by pressing with lateral outflow of metal (Perlin I.L., Theory of metal pressing / Moscow: Metallurgy, 1964. - S. 15-16). The device includes a container, a vertically moving punch and a matrix mounted on the side of the container. When lowering the punch, the metal is pressed through the die.

Недостатками известного устройства являются необходимость дальнейшего передела продукции для формирования требуемых геометрических и механических параметров, а также получение полых профилей только малого наружного диаметра.The disadvantages of the known device are the need for further redistribution of products to form the required geometric and mechanical parameters, as well as obtaining hollow profiles of only a small outer diameter.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для получения труб и пустотелых профилей методом бокового прессования через матрицу с вмонтированной иглой (Жолобов В.В., Зверев Г.И. Прессование металлов. Издание 2-е. М.: Металлургия, 1971. - с. 13-14).Closest to the claimed is a device for producing pipes and hollow profiles by the method of lateral pressing through a matrix with a built-in needle (Zholobov V.V., Zverev G.I. Metal pressing. 2nd edition. M .: Metallurgy, 1971. - p. 13-14).

Устройство содержит контейнер с вертикально перемещающимся в нем пуансоном и комбинированную матрицу, закрепленную с боковой стороны контейнера. Матрица имеет гребень с вмонтированной в него иглой, что обеспечивает рассекание нагретого металла на несколько потоков, последующее их сваривание под давлением, окончательное формирование металла в зазоре между матрицей и иглой и выход в виде полого профиля.The device comprises a container with a punch vertically moving in it and a combined matrix fixed to the side of the container. The matrix has a ridge with a needle mounted in it, which ensures the dissection of the heated metal into several streams, their subsequent welding under pressure, the final formation of metal in the gap between the matrix and the needle and the exit in the form of a hollow profile.

К недостаткам данного устройства относятся сложность изготовления матрицы, возможность производить полые профили только из высокопластичных материалов, а также наличие пресс-остатков.The disadvantages of this device include the difficulty of manufacturing the matrix, the ability to produce hollow profiles only from highly plastic materials, as well as the presence of press residues.

Полезная модель решает задачу получения полых профилей неограниченной длины заданного сортамента из труднодеформируемых металлов и сплавов при одновременном обеспечении однородности свойств изделия и снижении общего количества пресс-остатков.The utility model solves the problem of obtaining hollow profiles of an unlimited length of a given assortment from difficultly deformed metals and alloys while ensuring uniformity of product properties and reducing the total number of press residues.

Это достигается тем, что в устройстве для получения полых профилей путем непрерывного литья металла и прессования, включающем пресс-форму, пуансон, установленную под прямым углом к его оси матрицу и пресс-иглу, согласно полезной модели, устройство дополнительно содержит кристаллизатор, размещенный перед входом в матрицу, ось которого расположена под прямым углом к оси пуансона, имеющего возможность вращения вокруг своей оси, на наружной поверхности кристаллизатора по периметру размещено устройство для его охлаждения, при этом пресс-игла выполнена полой, закреплена в кристаллизаторе вдоль его оси с возможностью перемещения, а с выходной стороны матрицы установлена трехвалковая клеть.This is achieved by the fact that in the device for producing hollow profiles by continuous casting of metal and pressing, including a mold, a punch, a die installed at a right angle to its axis, and a press needle, according to a utility model, the device further comprises a mold placed in front of the entrance in the matrix, the axis of which is located at right angles to the axis of the punch, which can rotate around its axis, on the outer surface of the mold around the perimeter there is a device for cooling it, while the press needles is hollow, is fixed in a crystallizer along its axis is movable, and the output side of the matrix set three-roll stand.

Известно, что в жидком расплаве металла происходит непрерывное движение атомов, которое с понижением температуры замедляется. Одновременно при передаче усилия прессования от пуансона жидкому расплаву металла в расплаве возникает повышенное давление, обеспечивающее непрерывное образование центров кристаллизации и рост образовавшихся кристаллов. При этом полученное изделие обладает мелкозернистой структурой металла и однородными свойствами.It is known that in a liquid metal melt there is a continuous movement of atoms, which slows down with decreasing temperature. At the same time, when the pressing force is transferred from the punch to the molten metal melt, increased pressure arises in the melt, which ensures the continuous formation of crystallization centers and the growth of crystals formed. Moreover, the resulting product has a fine-grained metal structure and homogeneous properties.

При таком температурном режиме деформации металла поперечное сечение в очаге деформации представляет собой закристаллизовавшуюся структуру на контактных поверхностях «матрица - металл» и «пресс-игла - металл», в то время как между названными поверхностями структура металла только стремится к закристаллизовавшейся. Таким образом, труднодеформируемый металл, находясь в двухфазном состоянии, обладает меньшими значениями сопротивления металла пластической деформации, по сравнению с твердым состоянием, соответственно, необходимо меньшее усилие прессования.Under such a temperature regime of metal deformation, the cross section in the deformation zone is a crystallized structure on the contact surfaces “matrix - metal” and “press needle - metal”, while between these surfaces the metal structure only tends to crystallize. Thus, a hard-to-deform metal, being in a two-phase state, has lower values of the resistance of the metal to plastic deformation in comparison with the solid state, therefore, a lower pressing force is required.

Охлаждение наружной поверхности кристаллизатора и подача охладителя в полость пресс-иглы обеспечивают интенсивную кристаллизацию металла.The cooling of the outer surface of the mold and the supply of cooler into the cavity of the press needle provide intensive crystallization of the metal.

Установка пресс-иглы с возможностью перемещения, например возвратно-поступательного, уменьшает налипание на нее металла в процессе прессования.Installing a press needle with the ability to move, for example, reciprocating, reduces the adhesion of metal to it during the pressing process.

Кроме того, снижение налипания металла обеспечивается за счет установки пуансона с возможностью вращения вокруг своей оси.In addition, the reduction of metal adhesion is ensured by installing the punch with the possibility of rotation around its axis.

За счет давления, оказываемого на расплав металла пуансоном, происходит прессование металла в зазор между отверстием матрицы и пресс-иглой с формированием полого профиля, наружную поверхность которого формирует матрица, а внутреннюю - пресс-игла. Усилие прессования достигается движением пуансона со скоростью, обеспечивающей кристаллизацию металла в кристаллизаторе, также воздействие пуансона на расплав обеспечивает кристаллизацию металла под поршневым давлением, что способствует устранению дефектов кристаллической решетки и формированию более плотной структуры металла с обеспечением однородности свойств.Due to the pressure exerted on the molten metal by the punch, the metal is pressed into the gap between the die of the die and the press needle with the formation of a hollow profile, the outer surface of which is formed by the matrix and the inner by the press needle. The pressing force is achieved by moving the punch at a speed that ensures crystallization of the metal in the mold, and the action of the punch on the melt provides crystallization of the metal under piston pressure, which helps eliminate defects in the crystal lattice and form a denser metal structure with uniform properties.

Получение полых профилей путем непрерывного литья расплава металла, прессования и выдавливания закристаллизовавшегося металла в зазор между отверстием матрицы и пресс-иглой обеспечивает возможность прессования трудно деформируемых металлов и сплавов.Obtaining hollow profiles by continuous casting of a molten metal, pressing and extruding crystallized metal into the gap between the die of the matrix and the press needle provides the possibility of pressing difficultly deformed metals and alloys.

Для формирования требуемых размеров толщины стенки и наружного диаметра полученного полого профиля после его выпрессовки осуществляется его редуцирование в трехвалковой клети.To form the required dimensions of the wall thickness and the outer diameter of the obtained hollow profile, after its extrusion, it is reduced in a three-roll stand.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором схематично показано устройство для получения полых профилей в разрезе.The utility model is illustrated in the drawing, which schematically shows a device for obtaining hollow profiles in section.

Устройство содержит пресс-форму 1, кристаллизатор 2, расположенное на нем устройство для охлаждения кристаллизатора 3, матрицу 4, установленную на выходе из кристаллизатора 2 и снабженную пробкой 5. Полая пресс-игла 6 закреплена с возможностью перемещения в кристаллизаторе 2 вдоль его оси. Оси кристаллизатора 2 и матрицы 4 расположены под прямым углом к оси пуансона 7. С выходной стороны матрицы установлена трехвалковая клеть 8.The device comprises a mold 1, a mold 2, a device for cooling the mold 3 located on it, a matrix 4 mounted at the outlet of the mold 2 and provided with a plug 5. The hollow press needle 6 is fixed with the possibility of movement in the mold 2 along its axis. The axis of the mold 2 and the matrix 4 are located at right angles to the axis of the punch 7. On the output side of the matrix is a three-roll stand 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В пресс-форму 1 подают расплав металла и воздействуют на него пуансоном 7. Расплав боковым истечением поступает в кристаллизатор 2, где происходит кристаллизация металла. Скорость движения пуансона обеспечивает непрерывную кристаллизацию расплава металла на участке охлаждения. Затем под воздействием пуансона 7 в расплаве продолжает увеличиваться давление, и происходит выдавливание закристаллизовавшегося металла в зазор между отверстием матрицы 4 и пресс-иглой 6 и получение полого профиля. Под воздействием сил трения между наружной поверхностью полого профиля после его выпрессовки и валками трехвалковой клети 8 происходит захват профиля и последующее редуцирование.The molten metal is fed into the mold 1 and a punch 7 is applied to it. The molten metal flows into the mold 2 by lateral outflow, where the metal crystallizes. The speed of movement of the punch provides continuous crystallization of the molten metal in the cooling section. Then, under the influence of the punch 7, the pressure continues to increase in the melt, and the crystallized metal is extruded into the gap between the hole of the die 4 and the press needle 6 and a hollow profile is obtained. Under the influence of frictional forces between the outer surface of the hollow profile after it is pressed out and the rolls of the three-roll stand 8, the profile is captured and then reduced.

При достижении пуансоном нижнего положения в пресс-форме осуществляется его перемещение в обратном направлении до первоначального положения. Затем осуществляется повторная заливка расплава металла в пресс-форму. Операции повторяются до получения изделия необходимой длины. Только после завершения последнего цикла прессования в пресс-форме остается пресс-остаток. Тем самым при осуществлении данного способа общее количество пресс-остатков снижается и достигается низкий расход металла.When the punch reaches the lowest position in the mold, it moves in the opposite direction to the original position. Then, the molten metal is refilled into the mold. Operations are repeated until a product of the required length is obtained. Only after completion of the last pressing cycle does the remainder remain in the mold. Thus, when implementing this method, the total number of press residues is reduced and low metal consumption is achieved.

Пример.Example.

Для получения полого профиля круглого поперечного сечения размером 28×4 мм был использован вертикальный гидравлический испытательный пресс ПММ-125 усилием 1,25 МН. В матрице диаметром 32 мм устанавливали вдоль оси прессования полую пресс-иглу диаметром 27 мм и закрепляли ее с противоположного от размещенного в матрице конца. Пространство между пресс-иглой и матрицей блокировали пробкой для исключения вытекания расплава металла. Пресс-форму устанавливали вдоль оси перемещения пуансона, а кристаллизатор - перпендикулярно оси пуансона. Порцию расплава свинца марки C1 объемом 10 мм заливали в пресс-форму при температуре 350°C. Далее подключали устройство для охлаждения кристаллизатора и осуществляли подачу охладителя в полость пресс-иглы, что обеспечивало интенсивную кристаллизацию металла. В качестве охладителя использовали воду при температуре 20°C. Скорость перемещения пуансона составляла v_n=5 мм/с. Диаметр рабочей части пуансона составлял 150 мм. Для получения заданных размеров полого профиля осуществляли его редуцирование в трехвалковой клети экспериментальной установки для исследования процесса продольной прокатки «ЭУ-ПППТ». Катающий радиус прокатных валков составлял 150 мм. Частота вращения валков клети, установленной с выходной стороны матрицы, составляла 1 об/с. На валках установки «ЭУ-ПППТ» были нарезаны ручьи, соответствующие профилю получаемого изделия. Таким образом была изготовлена труба с наружным диаметром 28 мм, внутренним диаметром 20 мм и длиной 692 мм.To obtain a hollow profile of circular cross section 28 × 4 mm in size, a PMM-125 vertical hydraulic test press with a force of 1.25 MN was used. A hollow press needle with a diameter of 27 mm was installed along the pressing axis in a 32 mm diameter matrix and fixed from the opposite end from the end placed in the matrix. The space between the press needle and the die was blocked by a stopper to prevent molten metal from flowing out. The mold was installed along the axis of movement of the punch, and the mold was perpendicular to the axis of the punch. A 10 mm portion of the C1 molten lead melt was poured into the mold at a temperature of 350 ° C. Next, a device for cooling the mold was connected and a cooler was fed into the cavity of the press needle, which ensured intensive crystallization of the metal. As a cooler used water at a temperature of 20 ° C. The speed of movement of the punch was v _n = 5 mm / s. The diameter of the working part of the punch was 150 mm. To obtain the given dimensions of the hollow profile, it was reduced in a three-roll stand of the experimental setup for studying the process of longitudinal rolling “EU-PPT”. The rolling radius of the rolls was 150 mm. The rotation frequency of the rolls of the stand installed on the output side of the matrix was 1 r / s. Streams corresponding to the profile of the product were cut on the rolls of the EU-PPPT installation. In this way, a pipe was made with an outer diameter of 28 mm, an inner diameter of 20 mm and a length of 692 mm.

Заявляемое устройство обеспечивает получение полых профилей неограниченной длины как из цветных металлов и сплавов, так и из труднодеформируемых, без отклонения геометрических размеров в продольном и поперечном сечениях, с обеспечением однородной структуры металла, а также позволяет снизить расход металла.The inventive device provides hollow profiles of unlimited length both from non-ferrous metals and alloys, and from difficult to deform, without deviating geometric dimensions in the longitudinal and cross sections, ensuring a uniform metal structure, and also reduces metal consumption.

Claims

A device for producing hollow profiles, comprising a mold, a punch, a die installed at right angles to the axis of the punch, and a press needle, characterized in that it further comprises a mold placed in front of the entrance to the die, the axis of which is located at a right angle to the axis of the punch, made to rotate around its axis, and on the outer surface of the mold around the perimeter there is a device for cooling it, the press needle is hollow and fixed in the mold along its axis with the possibility tew movement, and on the output side of the matrix a three-roll rolling stand is installed.