RU2096107C1

RU2096107C1 - Apparatus for hydromechanical shaping articles

Info

Publication number: RU2096107C1
Application number: RU94026974A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Колотов; Вадим Георгиевич Карчевский
Original assignee: Юрий Васильевич Колотов; Вадим Георгиевич Карчевский
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1997-11-20
Also published as: RU94026974A

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely, extrusion of tubular articles from blanks. SUBSTANCE: apparatus includes container with die and mandrel, hydraulic cylinder joined with said container. Two different-diameter cylindrical mutually joined cavities are made respectively in piston and rod of said hydraulic cylinder. Each cavity includes piston arranged in it; both pistons are rigidly connected one with another. Piston cavity at side of small-diameter piston is connected with annular cavity of container. Rod cavity is joined with rod cavity of hydraulic cylinder. Piston cavity at side of large-diameter piston is joined with piston cavity of hydraulic cylinder. EFFECT: improved design. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а более точно к устройству для гидромеханического формообразования изделия. The invention relates to the processing of metals by pressure, and more specifically to a device for hydromechanical shaping of the product.

Наиболее успешно настоящее изобретение может быть использовано для получения длинномерных изделий типа труба и профиль, а также для получения деталей машин, например, фланец, турбинный диск, шестерня и т.п. изготавливаемых из различных сталей и сплавов, в том числе и труднодеформируемых, с размерами, соответствующими размерами готовой детали. Most successfully, the present invention can be used to obtain long products such as pipe and profile, as well as to obtain machine parts, for example, a flange, a turbine disk, gear, etc. made of various steels and alloys, including difficult to deform, with dimensions corresponding to the dimensions of the finished part.

В настоящее время основной проблемой при гидромеханическом процессе формообразования изделия является обеспечение оптимальных условий для снижения силы трения между заготовкой и матрицей, а также увеличение пластичности материала заготовки. Currently, the main problem in the hydromechanical process of product shaping is to provide optimal conditions for reducing the friction force between the workpiece and the matrix, as well as increasing the ductility of the workpiece material.

Изделия, получаемые в процессе гидромеханического формообразования, имеют дефекты в виде трещин, возникающих из-за низкой пластичности материалов в холодном состоянии при его высокой степени деформации, обусловленной нагрузкой, действующей на инструмент в процессе формообразования и вызывающей в материале инструмента напряжения, близкие или превышающие его напряжения текучести. Такие напряжения приводят к разрушению инструмента матрицы и пуансона. Products obtained in the process of hydromechanical shaping have defects in the form of cracks arising due to the low plasticity of materials in the cold state with its high degree of deformation due to the load acting on the tool during shaping and causing stresses in the tool material that are close to or exceeding it yield stress. Such stresses lead to the destruction of the tool matrix and the punch.

Известно устройство для гидромеханического прессования [1] изделий, например, трубы, прутка, содержащее контейнер, выполняющий роль силового цилиндра и воспринимающий давление пластифицирующей среды. A device for hydromechanical pressing [1] of products, for example, pipes, rods, containing a container that acts as a power cylinder and perceiving the pressure of a plasticizing medium.

Контейнер установлен на столе пресса и выполнен в виде стакана, в дне которого выполнено отверстие, через которое проходит втулка с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси контейнера. В качестве средства для возвратно-поступательного перемещения втулки применена пружина, которая одним концом опирается во втулку, а другим в пресс. В теле втулки, вдоль ее вертикальной оси образована полость, в которой с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль ее продольной оси и оси контейнера установлен пуансон. Участок втулки со стороны пуансона выполняет функцию днища. Участок втулки со стороны пружины имеет выступ, на котором установлена кольцеобразная матрица. На матрице установлена заготовка, диаметр которой больше внутреннего диаметра матрицы и которая своей нижней частью, выполненной конусообразной, прижата в коническое заходное отверстие матрицы посредством пуансона, воздействующего на верхний торец заготовки. The container is mounted on the press table and made in the form of a glass, in the bottom of which a hole is made through which the sleeve passes with the possibility of reciprocating movement along the vertical axis of the container. As a means for reciprocating movement of the sleeve, a spring is applied, which is supported at one end in the sleeve and at the other with the press. A cavity is formed in the body of the sleeve along its vertical axis, in which a punch is mounted with the possibility of reciprocating movement along its longitudinal axis and the axis of the container. The sleeve portion on the side of the punch acts as a bottom. The spring portion of the sleeve has a protrusion on which an annular matrix is mounted. A workpiece is installed on the matrix, the diameter of which is larger than the inner diameter of the matrix and which, with its lower part made conical, is pressed into the conical inlet of the matrix by means of a punch acting on the upper end of the workpiece.

Между внутренней поверхностью контейнера и наружной поверхностью втулки образована камера, изолированная от окружающей среды и предназначенная для заполнения пластифицирующей средой. В теле втулки выполнены сквозные отверстия для сообщения камеры с кольцеобразной полостью, образованной между наружной поверхностью заготовки и внутренней поверхностью втулки и предназначенной для заполнения пластифицирующей средой после установки заготовки. Для осуществления процесса прессования пуансон вводится в полость подвижной втулки до упора в свободный верхний торец заготовки. Усилие пуансона вызывает появление в материале заготовки напряжения сжатия и удельного давления в зоне контакта заготовки и матрицы, благодаря чему усилие пуансона передается втулке, а между заготовкой и матрицей устанавливается трение покоя. Также трение покоя существует между втулкой и контейнером из-за наличия сил трения в уплотнительных элементах до момента, когда усилие нажатия пуансона на заготовку превысит силу трения покоя и усилие, действующее на втулку со стороны пружины, при этом втулка начинает перемещаться в направлении пружины. Движение втулки вызывает сжатие пружины и пластифицирующей среды в замкнутом объеме камеры контейнера. При повышении давления среды в камере происходит перетекание пластифицирующей среды через отверстия втулки из камеры в кольцеобразную полость, в которой возрастает давление находящейся в ней среды. С ростом давления среды в камере возрастает сила трения в уплотнениях между контейнером и втулкой, для преодоления которой при перемещении втулки с целью повышения давления среды необходимо увеличить усилие, с которым пуансон нажимает на заготовку. С ростом усилия пуансона, воздействующего на заготовку, возрастают напряжения сжатия в заготовке и удельные давления между заготовкой и матрицей. Когда напряжение сжатия в материале заготовки достигнет напряжений пластичности и усилие пуансона преодолеет силу трения покоя между матрицей и заготовкой, начнется течение металла заготовки через отверстие матрицы из полости наружу с формообразованием длинномерного изделия. A chamber is formed between the inner surface of the container and the outer surface of the sleeve, which is isolated from the environment and is intended to be filled with a plasticizing medium. Through holes are made in the body of the sleeve for communicating the chamber with an annular cavity formed between the outer surface of the workpiece and the inner surface of the sleeve and intended to be filled with plasticizing medium after the workpiece is installed. To carry out the pressing process, the punch is inserted into the cavity of the movable sleeve all the way into the free upper end of the workpiece. The force of the punch causes the appearance of compression stress and specific pressure in the workpiece material in the contact zone of the workpiece and the die, due to which the force of the punch is transmitted to the sleeve, and rest friction is established between the workpiece and the die. Also, rest friction exists between the sleeve and the container due to the presence of friction forces in the sealing elements until the moment when the force of pressing the punch on the workpiece exceeds the rest friction force and the force acting on the sleeve from the spring side, while the sleeve begins to move in the direction of the spring. The movement of the sleeve causes compression of the spring and the plasticizing medium in a closed volume of the container chamber. When the pressure of the medium in the chamber increases, the plasticizing medium flows through the holes of the sleeve from the chamber into an annular cavity in which the pressure of the medium inside it increases. With increasing pressure of the medium in the chamber, the friction force in the seals between the container and the sleeve increases, to overcome which, when moving the sleeve in order to increase the pressure of the medium, it is necessary to increase the force with which the punch presses on the workpiece. With an increase in the force of the punch acting on the workpiece, the compressive stresses in the workpiece and the specific pressures between the workpiece and the die increase. When the compression stress in the workpiece material reaches plasticity stresses and the force of the punch overcomes the rest friction force between the die and the workpiece, the workpiece metal flows through the die opening from the cavity outward with the formation of a long product.

В начальный момент формообразования изделия давление в зоне контакта матрицы и заготовки превышает давление пластифицирующей среды вследствие того, что часть усиления пуансона затрачивается на преодоление силы трения в уплотнительных элементах между втулкой и контейнером, что приводит к "сухому" трению в зоне контакта заготовки и матрицы. At the initial moment of forming the product, the pressure in the contact zone of the matrix and the workpiece exceeds the pressure of the plasticizing medium due to the fact that part of the reinforcement of the punch is spent on overcoming the friction force in the sealing elements between the sleeve and the container, which leads to "dry" friction in the contact zone of the workpiece and the matrix.

При вытеснении части объема заготовки из полости пуансон переместится в направлении к матрице. Так как площадь поперечного сечения пуансона всегда больше площади поперечного сечения заготовки, а их перемещения в процессе выдавливания заготовки одинаковы, то при своем перемещении пуансон уменьшит объем пластифицирующей средой в кольцеобразной полости и камере, и увеличит ее давление. Рост давления пластифицирующей среды, вызванный уменьшением объема пластифицирующей среды в кольцеобразной полости, будет происходить без увеличения усилия нажима пуансона на заготовку. When a part of the volume of the workpiece is displaced from the cavity, the punch moves toward the die. Since the cross-sectional area of the punch is always larger than the cross-sectional area of the workpiece, and their displacements during extrusion of the workpiece are the same, when moving, the punch will reduce the volume of plasticizing medium in the annular cavity and the chamber, and increase its pressure. The increase in pressure of the plasticizing medium, caused by the decrease in the volume of plasticizing medium in the annular cavity, will occur without increasing the force of pressing the punch on the workpiece.

Наступит момент, когда давление пластифицирующей среды превысит по величине давление в зоне контакта между заготовкой и матрицей и выдавит среду в конусообразную щель, образуемую в зоне контакта заготовки и матрицы. Появление тонкой пленки пластифицирующей среды в зоне контакта заготовки и матрицы приведет к уменьшению сил трения вследствие замены "сухого" трения на "жидкостное". Снижение сил трения вызовет снижение усилия, необходимого для выдавливания заготовки через матрицу. Последнее при неизменном усилии, развиваемом пуансоном, приводит к нарушению равновесного состояния втулки, которая перемещается вместе с матрицей в направлении пуансона под действием давления пластифицирующей среды, действующего на днище устройства. Перемещение матрицы относительно заготовки приведет к увеличению скорости выдавливания изделия из матрицы. При вытеснении пуансоном заготовки из матрицы процесс формообразования длинномерного изделия завершается. После извлечения готового изделия из контейнера загружают новую заготовку и цикл гидромеханического формообразования изделий повторяется. There will come a time when the pressure of the plasticizing medium exceeds the pressure in the contact zone between the workpiece and the matrix and squeezes the medium out into a conical gap formed in the contact zone of the workpiece and the matrix. The appearance of a thin film of plasticizing medium in the contact zone between the workpiece and the matrix will lead to a decrease in the friction forces due to the replacement of "dry" friction by "liquid". A decrease in the friction forces will cause a decrease in the force required to extrude the workpiece through the die. The latter, with the constant force developed by the punch, leads to a violation of the equilibrium state of the sleeve, which moves together with the matrix in the direction of the punch under the action of the pressure of the plasticizing medium acting on the bottom of the device. Moving the matrix relative to the workpiece will increase the speed of extrusion of the product from the matrix. When the punch displaces the workpiece from the matrix, the process of forming a long product is completed. After removing the finished product from the container, a new workpiece is loaded and the cycle of hydromechanical shaping of the products is repeated.

Изделия, получаемые на выше указанном устройстве, будут иметь дефекты на наружной поверхности типа разрывов и трещин, образующихся из-за высоких сил трения в зоне контакта заготовки и матрицы в начальный момент формообразования. Наличие "сухого" трения в зоне контакта, а также увеличение скорости выдавливания при перемещении втулки увеличивает нагрузку, действующую на матрицы, вызывая повышенный износ ее трущихся поверхностей о заготовку, что и приводит к снижению ее ресурса. Эксплуатация известного устройства сопровождается заменой пластифицирующей среды для осуществления формообразования каждого изделия, что приводит к ее повышенному расходу и ухудшению экологии рабочего места. Products obtained on the aforementioned device will have defects on the outer surface, such as discontinuities and cracks, formed due to high friction forces in the contact zone of the workpiece and matrix at the initial moment of shaping. The presence of "dry" friction in the contact zone, as well as an increase in the extrusion speed when moving the sleeve increases the load acting on the matrix, causing increased wear of its friction surfaces on the workpiece, which leads to a decrease in its resource. The operation of the known device is accompanied by the replacement of a plasticizing medium for the implementation of the shaping of each product, which leads to its increased consumption and environmental degradation of the workplace.

Попытка создания оптимальных условий технологического процесса гидромеханического формообразования изделия путем снижения силы трения между заготовкой и матрицей привела к созданию устройства для формообразования длинномерного профиля [2]
Известное устройство содержит один контейнер для заготовки, выполняющий роль силового цилиндра, и гидроцилиндр для осуществления возвратного хода инструмента. Контейнер предназначен для восприятия высокого давления пластифицирующей среды и усилия, возникающего при воздействии инструмента на заготовку. Контейнер представляет собой цилиндр, усиленный с наружной поверхности бандажами и закрытый со стороны гидроцилиндра днищем, а с другой стороны кольцеобразной матрицей, закрепленной на цилиндре контейнера посредством гайки. В полости контейнера размещен с возможностью перемещения пуансон, в виде поршня. Пуансон нижним торцем опирается в днище контейнера, а на его верхнем торце установлена вдоль продольной оси контейнера оправка, предназначенная для формирования внутренней поверхности изделия и жестко связанная с пуансоном. Между стенкой контейнера и наружной поверхностью оправки образована кольцеобразная полость, для размещения заготовки и заполнения ее пластифицирующей средой.An attempt to create optimal conditions for the process of hydromechanical shaping of the product by reducing the friction force between the workpiece and the matrix led to the creation of a device for shaping a long profile [2]
The known device contains one container for the workpiece, which acts as a power cylinder, and a hydraulic cylinder for the return stroke of the tool. The container is designed to absorb the high pressure of the plasticizing medium and the force arising from the action of the tool on the workpiece. The container is a cylinder reinforced with bandages from the outer surface and closed with a bottom on the side of the hydraulic cylinder and, on the other hand, with an annular matrix fixed to the container cylinder by means of a nut. In the cavity of the container is placed with the possibility of movement of the punch in the form of a piston. The lower end punch rests on the bottom of the container, and a mandrel is installed along the longitudinal axis of the container on its upper end, designed to form the inner surface of the product and rigidly connected with the punch. An annular cavity is formed between the container wall and the outer surface of the mandrel to accommodate the workpiece and fill it with plasticizing medium.

Матрица охватывает оправку по ее периферии так, что между ее внутренней поверхностью и стенкой оправки образована кольцеобразная щель, предназначенная для формирования наружной и внутренней поверхностей изделия. Продольная ось силового цилиндра совпадает с продольной осью контейнера. В полости гидроцилиндра размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень со штоком. Последний через центральное отверстие в днище жестко связан с пуансоном. Поршень делит полость гидроцилиндра на штоковую и поршневую полости. Штоковая полость гидроцилиндра гидравлически связана с источником низкого давления, а поршневая полость с атмосферой. Первая кольцеобразная полость сообщена гидравлически с источником высокого давления. The matrix covers the mandrel along its periphery so that between its inner surface and the mandrel wall an annular gap is formed, intended to form the outer and inner surfaces of the product. The longitudinal axis of the power cylinder coincides with the longitudinal axis of the container. In the cavity of the hydraulic cylinder is placed with the possibility of reciprocating movement of the piston with the rod. The latter through the central hole in the bottom is rigidly connected with the punch. The piston divides the cavity of the hydraulic cylinder into the rod and piston cavities. The rod cavity of the hydraulic cylinder is hydraulically connected to a low pressure source, and the piston cavity to the atmosphere. The first annular cavity is hydraulically connected to a high pressure source.

При эксплуатации устройства заготовку одевают на оправку и устанавливают на пуансон, затем первую кольцеобразную полость заполняют пластифицирующей средой, и рабочую жидкость от источника высокого давления подают в полость силового цилиндра под пуансон. Под воздействием усилия, создаваемого давлением жидкости, пуансон с заготовкой, одетой на оправку, перемещается в направлении к матрице. При упирании заготовки в матрицу создается замкнутое пространство, заполненное пластифицирующей средой. Под действием усилия, действующего на пуансон, последний сжимает заготовку и пластифицирующую среду. When the device is used, the workpiece is put on the mandrel and installed on the punch, then the first annular cavity is filled with plasticizing medium, and the working fluid from the high pressure source is fed into the cavity of the power cylinder under the punch. Under the influence of the force created by the pressure of the liquid, the punch with the workpiece, dressed on a mandrel, moves toward the die. When the workpiece abuts against the matrix, a closed space is created, filled with plasticizing medium. Under the action of the force acting on the punch, the latter compresses the workpiece and the plasticizing medium.

В связи с тем, что модель упругости материала заготовки примерно в 100 раз выше модуля упругости пластифицирующей среды, то сначала в материале заготовки появляются напряжения, близкие к напряжению его текучести, и материал начинает течь через кольцевую щель между матрицей и оправкой. Due to the fact that the model of elasticity of the workpiece material is approximately 100 times higher than the elastic modulus of the plasticizing medium, first, stresses close to its yield stress appear in the workpiece material, and the material begins to flow through the annular gap between the matrix and the mandrel.

При истечении материала заготовки возрастает сжатие столба пластифицирующей среды. Увеличение давления среды приводит к значительному уменьшению силы трения между матрицей и заготовкой, а также повышению пластичности материала. При истечении материала заготовки через кольцеобразную щель происходит формирование длинномерного изделия в направлении движения оправки. When the workpiece material expires, the compression of the column of plasticizing medium increases. An increase in the pressure of the medium leads to a significant decrease in the friction force between the matrix and the workpiece, as well as an increase in the ductility of the material. When the workpiece material expires through an annular gap, a lengthy product is formed in the direction of movement of the mandrel.

После удаления длинномерного изделия в штоковую полость гидроцилиндра подают жидкость от источника низкого давления, под действием усилия которого поршень гидроцилиндра перемещается в направлении от днища контейнера. Шток поршня перемещает пуансон с оправкой в исходное положение. Устройство готово для осуществления гидромеханического формообразования следующего длинномерного изделия. After removing the lengthy product, liquid is supplied to the rod cavity of the hydraulic cylinder from a low pressure source, under the action of which the piston of the hydraulic cylinder moves in the direction from the bottom of the container. The piston rod moves the punch with the mandrel to its original position. The device is ready for hydromechanical shaping of the next long product.

В известном устройстве формирование изделия в начальный момент происходит только под воздействием механического усилия пуансона, так как низкое давление пластифицирующей среды не изменяет пластичности материала заготовки и не снижает силу трения между заготовкой и матрицей, благодаря чему возрастает нагрузка на матрицу и пуансон, приводящая к выходу их из строя. In the known device, the formation of the product at the initial moment occurs only under the influence of the mechanical force of the punch, since the low pressure of the plasticizing medium does not change the plasticity of the workpiece material and does not reduce the friction force between the workpiece and the die, thereby increasing the load on the die and punch, leading to their exit out of service.

Кроме того, получаемое изделие имеет пониженную механическую прочность из-за сохранения старых и появления новых дефектов в виде пор, трещин, обусловленных пониженной пластичностью материала заготовки. In addition, the resulting product has a reduced mechanical strength due to the preservation of old and the appearance of new defects in the form of pores, cracks due to reduced ductility of the workpiece material.

Формирование изделия сопровождается большими потерями энергии на преодоление силы трения, снижающими коэффициент полезного действия установки. The formation of the product is accompanied by large losses of energy to overcome the friction force, reducing the efficiency of the installation.

В основу изобретения положена задача создать устройство для гидромеханического формообразования изделия, в котором за счет конструктивного выполнения штока и поршня гидроцилиндра и определенного соединения его поршневой полости обеспечивалась бы высокая степень деформации заготовки при пониженном механическом усилии на пуансон. The basis of the invention is the creation of a device for the hydromechanical shaping of the product, in which due to the structural design of the rod and piston of the hydraulic cylinder and a certain connection of its piston cavity, a high degree of deformation of the workpiece with reduced mechanical force on the punch would be ensured.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для гидромеханического формообразования изделия, содержащем контейнер, вдоль продольной оси которого установлена оправка для заготовки, жестко связанная с пуансоном, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом между стенкой контейнера с стенкой оправки образована кольцеобразная полость для заполнения ее пластифицирующей средой, и матрица, связанная с контейнером и охватывающая оправку по ее периферии так, что между ее внутренней поверхностью и наружной поверхностью оправки образована кольцеобразная щель, предназначенная для формирования наружной и внутренней поверхностей изделия, и связанный с контейнером гидроцилиндр, продольная ось которого совпадает с продольной осью контейнера и в полости которого размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршень со штоком, жестко связанным с пуансоном, делящий полость цилиндра на поршневую полость и штоковую полость, соединенную с источником давления, согласно изобретению, в теле поршня и штока гидроцилиндра выполнены две сообщенные между собой разного диаметра цилиндрические полости, в каждой из которых установлен поршень, указанные поршни жестко соединены между собой штоком, при этом поршневая полость со стороны поршня меньшего диаметра сообщена с кольцеобразной полостью контейнера, штоковая полость сообщена со штоковой полостью гидроцилиндра, а поршневая полость со стороны поршня большего диаметра сообщена с поршневой полостью гидроцилиндра, сообщенной с источником давления. The problem is solved in that in the device for hydromechanical shaping of the product containing the container, along the longitudinal axis of which there is a mandrel for the workpiece, rigidly connected with a punch installed with the possibility of reciprocating movement, while an annular cavity is formed between the wall of the container with the mandrel wall filling it with a plasticizing medium, and a matrix connected with the container and covering the mandrel along its periphery so that between its inner surface and a mandrel-shaped gap is formed on the mandrel surface for forming the outer and inner surfaces of the product, and a hydraulic cylinder connected to the container, the longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis of the container and in the cavity of which the piston is arranged with reciprocating movement with a rod rigidly connected to the punch, dividing the cylinder cavity into a piston cavity and a rod cavity connected to a pressure source according to the invention, in the body of the piston and the hydraulic cylinder rod two cylindrical cavities in communication with each other of different diameters, with a piston installed in each, said pistons are rigidly interconnected by a rod, while the piston cavity on the piston side of a smaller diameter is in communication with the annular cavity of the container, the rod cavity communicates with the rod cavity of the hydraulic cylinder, and the piston cavity on the piston side of a larger diameter is in communication with the piston cavity of the hydraulic cylinder in communication with the pressure source.

Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает создание высокого давления пластифицирующей среды в кольцеобразной полости до начала пластического деформирования заготовки и поддержание его высоким в течение всего процесса формообразования изделия. Это давление пластифицирующей среды соизмеримо со значением давления, возникающего в зоне деформации. Усилие от давления пластифицирующей среды воздействует на матрицу и контейнер, что создает условия для затекания среды в конусообразную щель и образования тонкой пленки среды между заготовкой и матрицей. Последнее обеспечивает жидкостное трение между заготовкой и матрицей в начальный момент формообразования изделия. Проникновение пластифицирующей среды под давлением в зону деформации заготовки приводит к снижению сил трения между матрицей и заготовкой, а также способствует снижению механического усилия на пуансон в процессе деформирования заготовки в зоне деформации. Воздействие высокого давления среды на наружную поверхность заготовки в зоне деформации препятствует увеличению размеров пор и трещин и созданию новых микродефектов в материале заготовки и готового изделия. Уменьшение количества внутренних и наружных дефектов в материале изделия в процессе истечения материала через кольцеобразную щель матрицы способствует получению при высоких степенях деформации готового изделия с улучшенными механическими свойствами. Such a constructive implementation of the device ensures the creation of a high pressure plasticizing medium in the annular cavity prior to the plastic deformation of the workpiece and keeping it high throughout the process of forming the product. This pressure of the plasticizing medium is commensurate with the value of the pressure arising in the deformation zone. The force from the pressure of the plasticizing medium acts on the matrix and the container, which creates conditions for the medium to flow into a cone-shaped slit and to form a thin film of the medium between the workpiece and the matrix. The latter provides fluid friction between the workpiece and the matrix at the initial moment of product formation. Penetration of a plasticizing medium under pressure into the deformation zone of the workpiece leads to a decrease in the friction forces between the die and the workpiece, and also helps to reduce the mechanical force on the punch during the deformation of the workpiece in the deformation zone. The impact of high pressure of the medium on the outer surface of the workpiece in the deformation zone prevents the increase in the size of pores and cracks and the creation of new microdefects in the material of the workpiece and the finished product. Reducing the number of internal and external defects in the material of the product during the flow of material through the annular gap of the matrix contributes to obtaining, at high degrees of deformation, the finished product with improved mechanical properties.

В вышеописанном устройстве процесс формообразования изделия осуществляется при одновременном воздействии на заготовку высокого давления пластифицирующей среды и механического усилия пуансона, что обеспечивает снижение потерь энергии при формообразовании изделия. In the above device, the process of shaping the product is carried out while the workpiece is exposed to a high pressure plasticizing medium and the mechanical force of the punch, which reduces energy losses during shaping of the product.

Целесообразно, чтобы в устройстве была предусмотрена перегородка, соединенная с поршнем гидроцилиндра, изолирующая поршневую полость со стороны поршня большого диаметра от поршневой полости гидроцилиндра, при этом поршневая полость со стороны поршня большего диаметра сообщена с источником давления. It is advisable that the device has a partition connected to the piston of the hydraulic cylinder, isolating the piston cavity on the side of the large diameter piston from the piston cavity of the hydraulic cylinder, while the piston cavity on the side of the larger diameter is in communication with the pressure source.

Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает разделение механического усилия, воздействующего на заготовку, от усилия, создаваемого на нее давлением пластифицирующей среды. Such a structural embodiment of the device provides a separation of the mechanical force acting on the workpiece from the force created by the pressure of the plasticizing medium.

Благодаря этому под воздействием усилия от давления пластифицирующей среды в материале заготовки возникают сдвиговые деформации, приводящие к появлению в материале заготовки большего числа плоскостей скольжения, улучшающих пластические свойства материала. Последнее приводит при механическом воздействии пуансона к быстрому устранению дефектов, существующих в материале заготовки и улучшению качества получаемого изделия. Под воздействием механического усилия, осуществляемого пуансоном, материал с улучшенными пластическими свойствами равномерно заполняет кольцеобразную щель между матрицей и оправкой. Это способствует равномерной деформации материала заготовки и получению изделия с малоотличающимися механическими свойствами по поперечному сечению. м
На фиг. 1 изображает устройство для гидромеханического формообразования изделия, например, длинномерного профиля, согласно изобретению, продольный разрез в начальный момент гидромеханического формообразования заготовки;
на фиг.2 то же, в момент окончании процесса формообразования изделия;
на фиг.3 изображает вариант выполнения устройства для гидромеханического формообразования изделия, например, длинномерного профиля, согласно изобретению, продольный разрез в начальный момент гидромеханического формообразования заготовки;
на фиг.4 то же, в момент окончания процесса формообразования изделия.Due to this, under the action of pressure from the plasticizing medium, shear deformations arise in the workpiece material, which leads to the appearance of a larger number of sliding planes in the workpiece material that improve the plastic properties of the material. The latter results in the mechanical action of the punch to quickly eliminate defects existing in the workpiece material and improve the quality of the resulting product. Under the influence of the mechanical force carried out by the punch, a material with improved plastic properties evenly fills the annular gap between the matrix and the mandrel. This contributes to uniform deformation of the workpiece material and to obtain products with slightly different mechanical properties along the cross section. m
In FIG. 1 shows a device for hydromechanical shaping of an article, for example, a long profile, according to the invention, a longitudinal section at the initial moment of hydromechanical shaping of a workpiece;
figure 2 is the same, at the end of the process of forming the product;
figure 3 depicts an embodiment of a device for hydromechanical shaping of an article, for example, a long profile, according to the invention, a longitudinal section at the initial moment of hydromechanical shaping of the workpiece;
figure 4 is the same, at the end of the process of shaping the product.

Устройство для гидромеханического формообразования изделия, согласно изобретению, содержит контейнера 1 (фиг.1), в виде силового цилиндра 2, усиленного с наружной поверхности бандажными кольцами 3 и 4. Силовой цилиндр 2 закрыт снизу днищем 5, а с другой стороны кольцеобразной матрицей 6, закрепленной на цилиндре 2 посредством гайки 7. Снизу к днищу 5 по оси силового цилиндра 2 присоединен гидроцилиндр 8, который в месте с днищем 5 закреплен на силовом цилиндре 2 посредством гайки 9. В полости силового цилиндра 2 контейнера 1 размещен с возможностью перемещения пуансон 10 в виде поршня. Пуансон 10 нижним торцом оперт о днище 5 силового цилиндра 2, а на его верхнем торце установлена вдоль продольной оси контейнера связанная с пуансоном оправка 11, предназначенная для формирования внутренней поверхности длинномерного полого профиля типа труба. Между стенкой силового цилиндра 2 контейнера 1 и наружной поверхностью оправки 11 образована первая кольцеобразная полость 12 для размещения заготовки 13 и заполнения ее пластифицирующей средой 14. Матрица 6 охватывает оправку 11 по ее периферии так, что между ее внутренней поверхностью и стенкой оправки 11 образована кольцеобразная щель 15, предназначенная для формирования наружной и внутренней поверхностей изделия 13а (фиг.2). A device for the hydromechanical shaping of an article according to the invention comprises a container 1 (Fig. 1), in the form of a power cylinder 2, reinforced with retaining rings 3 and 4 from the outer surface. The power cylinder 2 is closed from the bottom by a bottom 5, and on the other hand by an annular matrix 6, fixed to the cylinder 2 by means of a nut 7. From the bottom to the bottom 5 along the axis of the power cylinder 2 is attached a hydraulic cylinder 8, which in place with the bottom 5 is mounted on the power cylinder 2 by a nut 9. In the cavity of the power cylinder 2 of the container 1 is placed with the possibility of remescheniya punch 10 as a piston. The punch 10 is supported by the lower end against the bottom 5 of the actuator 2, and a mandrel 11 connected to the punch is installed along the longitudinal axis of the container to form the inner surface of the long hollow tube-like profile. Between the wall of the power cylinder 2 of the container 1 and the outer surface of the mandrel 11, a first annular cavity 12 is formed for receiving the workpiece 13 and filling it with plasticizing medium 14. The matrix 6 covers the mandrel 11 at its periphery so that an annular gap is formed between its inner surface and the wall of the mandrel 11 15, designed to form the outer and inner surfaces of the product 13a (figure 2).

В полости гидроцилиндра 8 размещен поршень 16, который через центральное отверстие в днище 5 соединен жестко штоком 17 с нижним торцом пуансона 10. Поршень 16 делит полость гидроцилиндра 8 на штоковую 18 и поршневую 19 полости. Штоковая полость 18 гидравлически связана через отверстие 20 с источником низкого давления, например, с аккумулятором 21, а поршневая полость 19 гидравлическим связана через канал 22 в дне 23 гидроцилиндра 8, трубопровод 24 и вентиль 25 с полостью 26 высокого давления мультипликатора 27. Так как пуансон 10 выполняет роль поршня, то он снабжен уплотнением 28, отделяющим первую кольцеобразную полость 12 от атмосферы. Матрица 6 также снабжена уплотнением 29, отделяющим полость 12 от атмосферы. В телах поршня 16 и штока 17 на некоторой части их длины выполнены две цилиндрические полости соответственно 30 и 31, при этом полость 30 имеет больший диаметр, чем полость 31. В полости 31 установлен поршень 32 малого диаметра, а в полости 30 - поршень 33 большего диаметра. Поршни 32 и 33 соединены жестко между собой штоком 34. Поршни 32, 33 и шток 34 установлены по сои контейнера 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси силового цилиндра 2. A piston 16 is placed in the cavity of the hydraulic cylinder 8, which is rigidly connected by a rod 17 to the lower end of the punch 10 through a central hole in the bottom 5. The piston 16 divides the cavity of the hydraulic cylinder 8 into the rod 18 and piston cavities 19. The rod cavity 18 is hydraulically connected through an opening 20 to a low pressure source, for example, to the accumulator 21, and the piston cavity 19 is hydraulically connected through a channel 22 in the bottom 23 of the hydraulic cylinder 8, a pipe 24 and a valve 25 with a high pressure cavity 26 of the multiplier 27. Since the punch 10 acts as a piston, it is provided with a seal 28 separating the first annular cavity 12 from the atmosphere. The matrix 6 is also provided with a seal 29 separating the cavity 12 from the atmosphere. In the bodies of the piston 16 and the rod 17, two cylindrical cavities 30 and 31, respectively, are made on a certain part of their length, while the cavity 30 has a larger diameter than the cavity 31. A piston 32 of a small diameter is installed in the cavity 31, and a larger piston 33 in the cavity 30 diameter. The pistons 32 and 33 are rigidly connected to each other by the rod 34. The pistons 32, 33 and the rod 34 are mounted along the soy of the container 1 with the possibility of reciprocating movement along the vertical axis of the power cylinder 2.

Полость 31 поршня 32 малого диаметра соединена посредством каналов 35 и 36 с первой кольцеобразной полостью 12. В теле поршня 16 выполнен сквозной канал 37, который одним концом сообщен с полостью 18, а другим концом с полостью 30. Полость 19 отделена от полости 18 уплотнением 38, размещенным в поршне 16. Кроме того, полость 19 изолирована от полости 30 уплотнением 39, размещенным в поршне 33. Полость 30 отделена от полости 31 уплотнением 40, установленным в поршне 32. Полость 18 изолирована от атмосферы уплотнения 41 и 42, выполненными в днище 5. Полость 19 отделена от атмосферы уплотнением 43, установленным в дне 23. Для ограничения перемещения поршня 33 при его движении в направлении от пуансона 10 предусмотрен упор 44, выполненный на поршне 16. Для сообщения полости 17 со сливом 45, предусмотрен вентиль 46, а для сообщения ее с аккумулятором 21 вентиль 47. Аккумулятор 21 соединен вентилем 48 с полостью 49 низкого давления мультипликатора 27, а вентилями 50 и 51 соответственно с насосом 52 и сливом 45. Кроме того, аккумулятор 21 соединен вентилем 53 с источником 54 сжатого газа. В исходном положении устройства, представленного на фиг.1, все вентили 25, 47, 48, 50, 53, 46, 51 закрыты. The cavity 31 of the piston 32 of small diameter is connected via channels 35 and 36 to the first annular cavity 12. In the body of the piston 16 there is a through channel 37, which is connected at one end to the cavity 18 and the other end to the cavity 30. The cavity 19 is separated from the cavity 18 by a seal 38 placed in the piston 16. In addition, the cavity 19 is isolated from the cavity 30 by a seal 39 located in the piston 33. The cavity 30 is separated from the cavity 31 by a seal 40 installed in the piston 32. The cavity 18 is isolated from the atmosphere of the seal 41 and 42, made in the bottom 5. The cavity 19 is separated from a Mososphere seal 43 installed in the bottom 23. To limit the movement of the piston 33 when it moves in the direction from the punch 10 there is a stop 44 made on the piston 16. To communicate the cavity 17 with the drain 45, a valve 46 is provided, and for communication with the battery 21 valve 47. Battery 21 is connected by valve 48 to a low-pressure cavity 49 of multiplier 27, and valves 50 and 51, respectively, to pump 52 and drain 45. In addition, battery 21 is connected by valve 53 to a source of compressed gas 54. In the initial position of the device shown in figure 1, all valves 25, 47, 48, 50, 53, 46, 51 are closed.

Устройство для гидромеханического формообразования изделий работает следующим образом. A device for hydromechanical shaping of products works as follows.

Для осуществления процесса деформирования заготовки 13 открывают вентили 53, 50, и подают сжатый газ от источника 54, а рабочую жидкость от насоса 52 в аккумулятор 21, поднимая давление в нем до расчетной величины. Затем вентили 53 и 50, закрывают, а открывают вентили 48 и 25. Через вентиль 48 жидкость из аккумулятора 21 поступает в полость 49 низкого давления мультипликатора 27 и воздействуют на поршень большего диаметра мультипликатора 27, вытесняют жидкость из полости 26 через вентиль 25 по трубопроводу 24, отверстие 22 в поршневую полость 19. С ростом давления жидкости в полости 19 возрастает усилие, действующее на поршень 16. Величина этого "механического" усилия поршня определяется величинами давления жидкости в полости 19 и площади кольцевого поперечного сечения поршня 16 со стороны полости 19. Под воздействием давления жидкости в полости 19 поршне 16 перемещает шток 17, пуансон 100, оправку 11 с заготовкой 13 в направлении матрицы 6 до упора верхнего конического торца заготовка 13 в поверхность конического отверстия матрицы 6. В дальнейшем происходит сжатие материала заготовки о матрицу под воздействием "механического" усилия поршня 16. В зоне контакта заготовки и матрицы возникает сила, которая предотвратит в дальнейшем истечение пластифицирующей среды 14 из первой кольцеобразной полости 12 в атмосферу. Напряжения сжатия, возникающие в материале заготовки 13 под воздействием "механического" усилия поршня 16, малы по сравнению с величиной напряжений пластичности материала, при которых происходит формообразование изделия. Поэтому усилия поршня 16 недостаточно для выдавливания заготовки через кольцеобразную щель 15. Рост напряжений сжатия заготовки 13 до требуемых напряжений пластичности ее материала обеспечивается обжатием заготовки пластифицирующей средой 14, повышение давления которой осуществляется перемещением поршней 32, 33 в направлении к матрице 6. Движение поршня 32 в направлении к заготовке 13 начинается одновременно с перемещением к матрице поршня 16 и осуществляется под воздействием давления жидкости в полости 19 на нижний торец поршня 33. Перемещение поршня 32 более продолжительно по времени, чем перемещение поршня 16, впоследствии большей сжимаемости пластифицирующей среды 14 по сравнению с податливостью материала заготовки. Плавный рост давления пластифицирующей среды 14 в кольцеобразной полости 12 приводит к обжигу заготовки, увеличению диаметра отверстия матрицы 6, благодаря чему уменьшаются контактные напряжения между матрицей 6 и заготовкой 13. Когда величина силы трения в зоне контакта заготовки и матрицы станет меньше усилия от давления пластифицирующей среды 14, произойдет вытеснение в зазор между заготовкой 13 и матрицей 6 пластифицирующей среды 14, что повлечет замену в зоне контакта "сухого" трения на жидкостное. To implement the process of deformation of the workpiece 13, valves 53, 50 are opened, and compressed gas is supplied from the source 54, and the working fluid from the pump 52 to the accumulator 21, raising the pressure in it to the calculated value. Then the valves 53 and 50, close and open the valves 48 and 25. Through the valve 48, the liquid from the accumulator 21 enters the cavity 49 of the low pressure of the multiplier 27 and acts on the piston of a larger diameter of the multiplier 27, displace the fluid from the cavity 26 through the valve 25 through the pipe 24 , hole 22 into the piston cavity 19. With increasing fluid pressure in the cavity 19, the force acting on the piston 16 increases. The magnitude of this "mechanical" piston force is determined by the fluid pressure in the cavity 19 and the annular cross-sectional area I piston 16 from the side of the cavity 19. Under the influence of fluid pressure in the cavity 19 of the piston 16 moves the rod 17, the punch 100, the mandrel 11 with the workpiece 13 in the direction of the matrix 6 until the stop of the upper conical end face the workpiece 13 into the surface of the conical hole of the matrix 6. In the future compression of the workpiece material on the matrix under the influence of the "mechanical" force of the piston 16. A force arises in the contact zone between the workpiece and the matrix, which will prevent the subsequent flow of plasticizing medium 14 from the first annular cavity 12 into the atmosphere. Compression stresses arising in the material of the workpiece 13 under the influence of the "mechanical" force of the piston 16 are small in comparison with the magnitude of the ductility of the material at which the product is formed. Therefore, the efforts of the piston 16 are not enough to squeeze the workpiece through the annular gap 15. The increase in the compression stresses of the workpiece 13 to the required plasticity stresses of its material is ensured by compressing the workpiece with a plasticizing medium 14, the pressure of which is increased by moving the pistons 32, 33 towards the die 6. The piston 32 moves in the direction to the workpiece 13 begins simultaneously with the movement to the matrix of the piston 16 and is carried out under the influence of fluid pressure in the cavity 19 on the lower end of the piston 33. Moving the piston 32 is longer in time than the movement of the piston 16, subsequently greater compressibility of the plasticizing medium 14 compared with the flexibility of the workpiece material. A smooth increase in the pressure of the plasticizing medium 14 in the annular cavity 12 leads to firing of the workpiece, increasing the diameter of the hole of the matrix 6, thereby reducing contact stress between the matrix 6 and the workpiece 13. When the friction force in the contact zone between the workpiece and the matrix becomes less than the force from the pressure of the plasticizing medium 14, there will be a displacement into the gap between the workpiece 13 and the matrix 6 of the plasticizing medium 14, which will entail the replacement of “dry” friction in the contact zone with liquid friction.

При уменьшении силы трения между матрицей и заготовкой происходит выдавливание материала заготовки 13 в кольцеобразную щель 15 при одновременном воздействии на нижний торец заготовки 13 сил от "механического" воздействия поршня 16, и давления пластифицирующей среды 14. Формообразование заготовки в условиях жидкостного трения и высокого давления пластифицирующей среды 14 в зоне контакта заготовки с поверхностью матрицы (в зоне деформации заготовки) обеспечивает получение длинномерного изделия с высокой частотой наружной поверхности и улучшенными механическими свойствами. Выдавливание заготовки через кольцеобразную щель сопровождается перемещением поршня 10 в направлении к матрице 6, что вызывает уменьшение объема кольцеобразной полости 12 и, так как следствие этого, сжатие в ней пластифицирующей среды 14. Увеличение давления среды 14 в полости 12 по сравнению с ее давлением в полости 31 приведет к перетеканию жидкости из полости 12 в полость 31 через отверстия 36 и канал 35, в также увеличению усилия, развиваемого давлением среды на поршень 32 в полости 31. Усилие, действующее на поршень 32, станет больше усилия, развиваемого давлением рабочей жидкости в полости 19 на поршень 33. Под действием разности усилий, действующих на поршни 32 и 33, поршень 33 переместится в направлении дна 23 и вытеснит жидкость из полости 19 через отверстие 22, по трубопроводу 24 вентиль 25 в полость 26 мультипликатора 27. With a decrease in the friction force between the matrix and the workpiece, the material of the workpiece 13 is extruded into an annular slot 15 with simultaneous action of forces on the lower end of the workpiece 13 from the “mechanical” action of the piston 16 and the pressure of the plasticizing medium 14. The workpiece is formed under conditions of liquid friction and high pressure plasticizing environment 14 in the contact zone of the workpiece with the matrix surface (in the zone of deformation of the workpiece) provides a long product with a high frequency of the outer surface and improves ennymi mechanical properties. Extrusion of the workpiece through the annular gap is accompanied by the movement of the piston 10 towards the matrix 6, which causes a decrease in the volume of the annular cavity 12 and, as a consequence, the compression of the plasticizing medium 14. The increase in the pressure of medium 14 in the cavity 12 compared with its pressure in the cavity 31 will cause fluid to flow from the cavity 12 into the cavity 31 through the openings 36 and the channel 35, as well as increase the force developed by the pressure of the medium on the piston 32 in the cavity 31. The force acting on the piston 32 will become greater than the force developing pressure of the working fluid in the cavity 19 on the piston 33. Under the action of the difference in the forces acting on the pistons 32 and 33, the piston 33 will move in the direction of the bottom 23 and displace the fluid from the cavity 19 through the hole 22, through the pipeline 24 valve 25 into the cavity 26 of the multiplier 27 .

Рост давления жидкости в полости 26 приводит к перемещению поршней мультипликатора 27 в направлении полости 49 с уменьшением ее объема. Происходит вытеснение жидкости из полости 49 через вентиль 48 в аккумулятор 21 ввиду большего давления жидкости в полости 49 по сравнению с ее давлением в аккумуляторе 21. Таким образом, путем вытеснения пластифицирующей среды 14 из полости 12 в полость 31 в процессе выдавливания заготовки через кольцеобразную щель 15 поддерживается приблизительно постоянным давление среды в кольцеобразной полости 12 и внутри контейнера 1. Постоянство давления пластифицирующей среды, воздействующего на материал заготовки в процессе формообразования изделия, предохраняет детали устройства от перегрузки и способствует равномерному выдавливанию заготовки из матрицы. Ограничение величины давлений среды и рабочей жидкости в полостях устройства повышает работоспособность его деталей, а постоянство скорости формирования готового изделия способствует улучшению чистоты его наружной и внутренней поверхностей, а также обеспечивает равномерность механических свойств изделия. Процесс формирования изделия завершается, когда поршень 10 упрется своим верхним торцом в матрицу 6. The increase in fluid pressure in the cavity 26 leads to the displacement of the pistons of the multiplier 27 in the direction of the cavity 49 with a decrease in its volume. The liquid is displaced from the cavity 49 through the valve 48 to the accumulator 21 due to the greater pressure of the liquid in the cavity 49 compared to its pressure in the accumulator 21. Thus, by displacing the plasticizing medium 14 from the cavity 12 into the cavity 31 during extrusion of the workpiece through the annular gap 15 the pressure of the medium is maintained approximately constant in the annular cavity 12 and inside the container 1. The pressure of the plasticizing medium acting on the workpiece material during the shaping of the product is constant, safe protection system prevents parts of the device against overload and promotes uniform extrusion of the preform from the matrix. Limiting the pressure of the medium and the working fluid in the cavities of the device increases the efficiency of its parts, and the constancy of the speed of formation of the finished product improves the purity of its outer and inner surfaces, and also ensures uniform mechanical properties of the product. The process of product formation is completed when the piston 10 rests with its upper end in the matrix 6.

Для осуществления выдавливания остатка заготовки, размещенного во внутренней полости отверстия матрицы 6, закрывают вентили 46, 48, открывают вентили 47, 51, и подают жидкость из аккумулятора 21 через вентиль 47, отверстие 20 под давлением в полость 18. Под действием давления жидкости в полости 18 поршень 16 перемещается в направлении дна 23, вытесняя жидкость из полости 19 через отверстие 22 по трубопроводу 24, вентиль 25, в полость 26, а жидкость из полости 49 поршнем большего диаметра мультипликатора 27 вытесняется через вентиль 51 на слив 45. Одновременно с поршнем 16 перемещаются шток 17, поршень 10 и оправка 11, при этом изделие 13а (фиг.2) удерживается неподвижным относительно матрицы 6 посредством специального устройства (на фиг.1 и 2 не показано). При упоре поршня 16 в одно 23 отворачивают гайку 7 из резьбы силового цилиндра 2. Затем поднимают изделие 13а одновременно с матрицей 6 и гайкой 7 выше уровня верхнего торца силового цилиндра 2 и отводят изделие с деталями устройства от оси контейнера. Устанавливают следующую заготовку (фиг.3) на поршень 10 и оправку 11. Вводят изделие 13а с матрицей 6, гайкой 7 на уровень вертикальной оси устройства. Затем устанавливают матрицу 6 на место, заворачивают гайку 7 до упора в торец матрицы 6, закрывают вентили 51, 47, открывают вентиль 48 и подают жидкость в полость 49 мультипликатора 27. Под воздействием давления жидкости в полости 19 поршни 16 и 33 начинают перемещение в направлении матрицы 6 до упора верхнего торца новой заготовки в нижний торец предыдущей заготовки. To effect the extrusion of the remainder of the workpiece placed in the inner cavity of the hole of the matrix 6, the valves 46, 48 are closed, the valves 47, 51 are opened, and liquid is supplied from the accumulator 21 through valve 47, hole 20 under pressure to the cavity 18. Under the action of liquid pressure in the cavity 18, the piston 16 moves in the direction of the bottom 23, displacing the liquid from the cavity 19 through the hole 22 through the pipe 24, the valve 25, into the cavity 26, and the liquid from the cavity 49 by the piston of a larger diameter of the multiplier 27 is displaced through the valve 51 to drain 45. Simultaneously with p rshnem 16 moves rod 17, the piston 10 and the mandrel 11, the product 13a (Figure 2) is held stationary relative to the die 6 by a special device (Figures 1 and 2 are not shown). When the piston 16 stops at one 23, unscrew the nut 7 from the threads of the power cylinder 2. Then, the product 13a is lifted simultaneously with the matrix 6 and the nut 7 above the level of the upper end of the power cylinder 2 and the product with the device parts is diverted from the axis of the container. Install the following workpiece (figure 3) on the piston 10 and the mandrel 11. Enter the product 13A with the matrix 6, nut 7 to the level of the vertical axis of the device. Then the matrix 6 is put in place, the nut 7 is screwed completely into the end face of the matrix 6, the valves 51, 47 are closed, the valve 48 is opened and the fluid is supplied into the cavity 49 of the multiplier 27. Under the influence of the fluid pressure in the cavity 19, the pistons 16 and 33 begin to move in the direction matrix 6 to the stop of the upper end of the new workpiece in the lower end of the previous workpiece.

Затем происходит повышение давления пластифицирующей среды, и под воздействием давления среды и механического усилия поршня на заготовку осуществляется выдавливание остатков предыдущей заготовки и завершается изготовление изделия. При дальнейшем перемещении поршня 10 новая заготовка входит в отверстие матрицы 6 и материал заготовки выдавливается в кольцеобразную щель 15 и начинается формообразование новой заготовки. Then there is an increase in the pressure of the plasticizing medium, and under the influence of the pressure of the medium and the mechanical force of the piston on the workpiece, the remains of the previous workpiece are extruded and the manufacture of the product is completed. With further movement of the piston 10, a new workpiece enters the hole of the matrix 6 and the workpiece material is squeezed out into an annular slot 15 and the shaping of a new workpiece begins.

С целью разделения механического и гидравлического усилий, воздействующих на заготовку 13, предусмотрен вариант выполнения устройства для гидромеханического формообразования изделия, согласно изобретению, представленный на фиг.3. In order to separate the mechanical and hydraulic forces acting on the workpiece 13, an embodiment of a device for hydromechanical shaping of an article according to the invention is presented, shown in FIG. 3.

Конструктивной отличительной особенностью данного устройства от вышеописанного устройства является наличие в нем перегородки 55, соединенный с поршнем 16 гидроцилиндра 8 и изолирующей поршневую полость 56 со стороны поршня 33 большего диаметра от поршневой полости 19 гидроцилиндра 8, при этом поршневая полость 56 со стороны поршня 33 большего диаметра сообщена с источником давления, например с полостью 26 высокого давления мультипликатора 27. Перегородка 55 представляет собой стакан 57, с фланцем 58, закрепленном на упоре 44. Стакан 57 проходит сквозь дно 23 и имеет возможность осуществлять возвратно-поступательное перемещение вдоль продольной оси устройства относительно неподвижного дна 23. Фланец 58 изолирует полость 19 гидроцилиндра 8 от поршневой полости 56 со стороны поршня 33 большего диаметра. При этом полость 56, как и полсть 19 соединена посредством трубопровода 59 через отверстие 60 и вентиль 61 с полостью 26 высокого давления мультипликатора 27. A structural distinctive feature of this device from the above device is the presence of a baffle 55 connected to the piston 16 of the hydraulic cylinder 8 and isolating the piston cavity 56 from the piston 33 of the larger diameter from the piston cavity 19 of the hydraulic cylinder 8, while the piston cavity 56 from the piston 33 of the larger diameter communicated with a pressure source, for example with a cavity 26 high pressure of the multiplier 27. The partition 55 is a glass 57, with a flange 58, mounted on an abutment 44. The glass 57 passes through the bottom 23 and is able to perform a reciprocating movement along the longitudinal axis of the device relative to the stationary bottom 23. The flange 58 seals the cavity 19 of the hydraulic cylinder 8 of the piston chamber 56 by the piston 33 of larger diameter. In this case, the cavity 56, as well as the half 19, is connected via a pipe 59 through the hole 60 and the valve 61 with the high-pressure cavity 26 of the multiplier 27.

Полость 56 отделена от атмосферы уплотнением 62. The cavity 56 is separated from the atmosphere by a seal 62.

Работает устройство следующим образом. Первоначально воздействуют на заготовку давлением пластифицирующей среды 14 в полости 12. Для чего полость 56 соединяют трубопроводом 59 через вентиль 61 и отверстие 60 с полостью 26 мультипликатора 27. The device operates as follows. Initially, the workpiece is pressurized with a plasticizing medium 14 in the cavity 12. For this, the cavity 56 is connected by a pipe 59 through the valve 61 and the hole 60 with the cavity 26 of the multiplier 27.

При воздействии давления пластифицирующей среды на детали контейнера и заготовку происходит изменение их размеров, обжатие заготовки и проникновение пластифицирующей среды между матрицей и заготовкой, что обеспечивает установление жидкостного режима трения в зоне контакта матрицы и заготовки. В результате воздействия давления среды на заготовку до начала формообразования изделия в материале заготовки произойдут сдвиговые деформации и образование плоскостей скольжения, благодаря чему повысятся пластические свойства материала заготовки. Затем соединяют полость 19 по трубопроводу 24 через вентиль 25 с источником высокого давления жидкости, например, с полостью 26 мультипликатора 27. Давление жидкости, воздействуя на поршень 16, создает усилие, которое передается через шток 17, поршень 10 на заготовку 13, увеличивая в ней напряжение сжатия до величины напряжений пластичности. Происходит истечение материала заготовки в кольцеобразную щель 15 с формообразованием изделия 13а. Механическое усилие, требуемое для совершения деформации заготовки, будет меньше по величине механического усилия, воздействующего на заготовку при одновременном действии гидравлического и механического усилия, как это было в устройстве, представленном на фиг.1. Это объясняется снижением сил трения и возникновением сдвиговых деформаций в материале при воздействии давления пластифицирующей среды до момента формообразования изделия. Таким образом, выполненное устройство позволяет снизить энергетические затраты на формообразование изделия. В остальном, принцип работы устройства, представленного на фиг.3 адекватен устройству, представленному на фиг.1. Under the influence of the pressure of the plasticizing medium on the container parts and the workpiece, their size changes, the workpiece is compressed, and the plasticizing medium penetrates between the matrix and the workpiece, which ensures the establishment of a liquid friction regime in the contact zone of the matrix and the workpiece. As a result of the pressure of the medium on the workpiece, before the formation of the product in the material of the workpiece, shear deformations and the formation of slip planes will occur, due to which the plastic properties of the workpiece material will increase. Then connect the cavity 19 through the pipe 24 through the valve 25 with a source of high pressure fluid, for example, with a cavity 26 of the multiplier 27. The fluid pressure, acting on the piston 16, creates a force that is transmitted through the rod 17, the piston 10 to the workpiece 13, increasing it compressive stress to the value of ductility stresses. The workpiece material flows into an annular gap 15 with the formation of the product 13a. The mechanical force required to complete the deformation of the workpiece will be less in magnitude of the mechanical force acting on the workpiece under the simultaneous action of hydraulic and mechanical forces, as was the case in the device shown in figure 1. This is due to a decrease in friction forces and the occurrence of shear deformations in the material when exposed to the pressure of a plasticizing medium until the product is formed. Thus, the made device allows to reduce energy costs for the shaping of the product. Otherwise, the principle of operation of the device shown in Fig. 3 is adequate to the device shown in Fig. 1.

Данное устройство позволяет улучшить режимы формообразования длинномерного изделия при применении известного метода гидроэкструзии. This device allows you to improve the modes of forming a long product when using the known method of hydroextrusion.

Claims

1. A device for the hydromechanical shaping of an article containing a container along the longitudinal axis of which a workpiece mandrel is mounted, rigidly connected with a punch mounted with the possibility of reciprocating movement and installed with the formation of an annular cavity between the container wall and the mandrel to fill it with plasticized medium, a matrix associated with the container and covering the mandrel on its periphery with the formation between the inner surface of the matrix and the outer surface of the def for example, for forming an outer and inner surface of the product, and a hydraulic cylinder connected to the container, the longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis of the container and in the cavity of which the piston is placed with the possibility of reciprocating movement with a rod rigidly connected to the punch, dividing the cylinder cavity into the piston cavity and rod cavity connected to a pressure source, characterized in that in the body of the piston and the hydraulic cylinder rod are made two cylindrical communicated with each other of different diameters cavities, in each of which a piston is installed, and these pistons are rigidly interconnected by a rod, the piston cavity on the piston side of a smaller diameter communicating with the annular cavity of the container, the rod cavity in communication with the rod cavity of the hydraulic cylinder, and the piston cavity on the piston side of a larger diameter communicated with a piston cavity of a hydraulic cylinder in communication with a pressure source.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with a partition connected to the piston of the hydraulic cylinder and isolating the piston cavity from the piston side of a larger diameter from the piston cavity of the hydraulic cylinder, while the piston cavity from the side of the larger diameter is in communication with the pressure source.