RU2096110C1

RU2096110C1 - Method of shaping hollow branched parts

Info

Publication number: RU2096110C1
Application number: RU96101777A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Погорелов; М.Д. Алютин; К.И. Колесников; В.И. Лашевич
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: production of T-pieces, cross pieces and other hollow branched parts. SUBSTANCE: method of shaping hollow branched parts from tubular blank with use of pressurized plastic viscous filler at simultaneously upsetting end of blank from the very beginning of shaping process comprises steps of uniformly lowering pressure in blank cavity until value being less than pressure breaking apex of branch. Pressure in blank cavity is reduced by throttling plastic viscous filler through small-diameter openings in ends of one or both punches. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в машиностроении для изготовлении деталей типа тройников, крестовин и других полых деталей с отводами. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in mechanical engineering for the manufacture of parts such as tees, crosses and other hollow parts with bends.

В обработке металлов давлением распространены способы штамповки полых деталей с использованием в качестве деформирующих элементов эластичных, жидких и газообразных сред, применение которых обеспечивает равномерность давления и в ряде случаев большие технологические возможности по сравнению с традиционными способами холодной штамповки в жестких штампах. In metal forming, methods for stamping hollow parts using elastic, liquid, and gaseous media as deforming elements are common, the use of which ensures uniform pressure and, in some cases, great technological capabilities compared to traditional cold stamping methods in hard dies.

В настоящее время основным способом холодной штамповки полых деталей с отводами является гидравлическая штамповка, при которой детали изготавливают путем формовки жидкостью под давлением с одновременной торцевой осадкой трубных заготовок (Изготовление полых сложных деталей / К. Н. Богоявленский, Е. И. Серяков, А. Н. Кобышев, Н. Ф. Воронина; под ред. К. Н. Богоявленского,
Л. Машиностроение, 1979, рис. 20).Currently, the main method of cold stamping hollow parts with bends is hydraulic stamping, in which parts are made by molding with liquid under pressure with simultaneous end upsetting of pipe billets (Production of hollow complex parts / K. N. Bogoyavlensky, E. I. Seryakov, A. N. Kobyshev, N.F. Voronin; edited by K.N. Epiphany,
L. Mechanical Engineering, 1979, Fig. 20).

Гидравлическая штамповка позволяет получать на полых деталях отводы достаточной высоты, пригодные для соединения деталей с трубами пневмо- или гидросистем с помощью резьбы, сварки или пайки. Hydraulic stamping allows you to receive bends of sufficient height on hollow parts, suitable for connecting parts to pipes of pneumatic or hydraulic systems using thread, welding or soldering.

Давление жидкости внутри заготовки необходимо изменить по определенному закону, обеспечивающему штамповку качественных деталей. При малых давлениях возможна потеря устойчивости стенки трубчатой заготовки, проявляющаяся в возникновении кольцевых волн. В случае излишне высоких давлений быстро развивается утонение в вершине отвода, что приводит к разрыву заготовки. Допустимые значения давления жидкости внутри заготовки могут быть установлены по известным формулам (там же, формулы (59), (60)). При гидравлической штамповке полых деталей с отводами с регулированием давления жидкости внутри заготовки используют сложное специализированное оборудование. В конструкцию пресса для гидравлической штамповки входят насосы, мультипликаторы давления, силовые цилиндры и другие гидроагрегаты высокого давления (там же, рис. 55). Сложность и высокая стоимость оборудования препятствуют широкому применению способа гидравлической штамповки для производства полых деталей с отводами. The fluid pressure inside the workpiece must be changed according to a certain law that provides stamping of high-quality parts. At low pressures, a loss of stability of the tubular billet wall is possible, which manifests itself in the appearance of ring waves. In case of excessively high pressures, thinning quickly develops at the top of the branch, which leads to rupture of the workpiece. Permissible values of fluid pressure inside the workpiece can be established by known formulas (ibid., Formulas (59), (60)). When hydraulic stamping of hollow parts with bends with fluid pressure control inside the workpiece, sophisticated specialized equipment is used. The design of a hydraulic stamping press includes pumps, pressure multipliers, power cylinders and other high-pressure hydraulic units (ibid., Fig. 55). The complexity and high cost of the equipment prevent the widespread use of the hydraulic stamping method for the production of hollow parts with bends.

Известен способ штамповки полых деталей с отводами путем осадки трубной заготовки, которая заполнена пластично-вязким наполнителем, например, парафином (там же, рис. 19). При таком способе штамповки давление внутри заготовки не создается каким-либо внешним устройствами, типа насосов и мультипликаторов, а возникает вследствие уменьшения внутреннего объема заготовки при его осадке. Применение наполнителей существенно упрощает процесс штамповик полых изделий с отводами, позволяет отказаться от использования сложного и дорогого оборудования. There is a method of stamping hollow parts with bends by upsetting a tube stock that is filled with a plastic-viscous filler, for example, paraffin (ibid., Fig. 19). With this method of stamping, the pressure inside the workpiece is not created by any external devices, such as pumps and multipliers, but arises due to a decrease in the internal volume of the workpiece during its upsetting. The use of fillers greatly simplifies the process of stamping hollow products with bends, eliminating the use of complex and expensive equipment.

Однако при таком способе штамповки давления в полости заготовки не может регулироваться в необходимых пределах. Быстрое нарастание давления по мере осадки заготовки приводит к ее разрыву в зоне вершины отвода. Высота отвода, получаемого таким способом b ≈ 0,5 d, где d диаметр отвода. Малая высота отводов ограничивает область применения способа, т. к. изделия с короткими отводами невозможно соединить с трубами с помощью резьбы или пайкой. However, with this method of stamping pressure in the cavity of the workpiece can not be adjusted to the necessary limits. The rapid increase in pressure as the workpiece settles leads to its rupture in the area of the outlet top. The height of the branch obtained in this way is b ≈ 0.5 d, where d is the diameter of the branch. The low height of the bends limits the scope of the method, because products with short bends cannot be connected to the pipes using thread or soldering.

В основу изобретения положена техническая задача создания давления наполнителя внутри заготовки при ее формировании, исключающего разрыв заготовки в области вершины формируемого отвода, что обеспечивает расширение технологических возможностей способа формовки полых изделий за счет возможности увеличения высоты отводов. The basis of the invention is the technical task of creating a filler pressure inside the preform during its formation, eliminating the break of the preform in the region of the apex of the formed branch, which allows expanding the technological capabilities of the method of forming hollow products due to the possibility of increasing the height of the branches.

Указанная задача решается тем, что в способе формовки полых деталей с отводами, включающем образование отводов пластино-вязкими наполнителем под давлением с одновременной торцевой осадкой заготовки, согласно изобретению с начального момента образования отвода и в течение всего процесса формовки осуществляют снижение давления наполнителя в полости заготовки до значения меньшего, чем давление разрыва вершины отвода, определяемое по известной формуле. This problem is solved by the fact that in the method of forming hollow parts with bends, including the formation of taps with a plate-viscous filler under pressure with simultaneous end upsetting of the workpiece, according to the invention, from the initial moment of formation of the bend and throughout the molding process, the filler pressure in the cavity of the workpiece is reduced to values less than the burst pressure of the outlet tip, determined by the well-known formula.

Поставленная цель достигается также тем, что снижение давления в полости заготовки осуществляют дросселированием пластично-вязкого наполнителя через отверстие малого диаметра в торце одного из пуансонов. This goal is also achieved by the fact that the pressure in the cavity of the workpiece is reduced by throttling a plastic-viscous filler through a small diameter hole in the end of one of the punches.

Кроме того, для достижения поставленной цели и более равномерного распределения давления в пластично-вязком наполнителе предусматривают его дросселирование через отверстия малого диаметра в торцах обоих пуансонов. In addition, to achieve the goal and a more uniform distribution of pressure in a plastic-viscous filler, it is throttled through openings of small diameter at the ends of both punches.

В сравнении с ближайшим аналогом заявляемый способ обладает новизной, отличаясь от него снижением давления в полости заготовки в определенный момент ее формовки. In comparison with the closest analogue, the inventive method has a novelty, differing from it by reducing the pressure in the cavity of the workpiece at a certain moment of its molding.

Заявителю неизвестны способы, обладающие совокупностью указанных существенных признаков и обеспечивающие за счет названных выше отличительных признаков, таких как снижение давления в полости заготовки с момента начала образования отвода и в течение всего процесса формовки до значения меньшего, чем давление разрыва заготовки в области вершины отвода, достижение указанного технического эффекта. The applicant is not aware of methods possessing a combination of these essential features and providing, due to the above distinguishing features, such as reducing the pressure in the cavity of the workpiece from the moment of the start of the branch formation and throughout the molding process to a value lower than the burst pressure of the workpiece in the region of the branch top, achieving specified technical effect.

Дросселирование наполнителя через отверстия малого диаметра интенсифицирует процесс пластичного деформирования и обеспечивает увеличение высоты отвода до b 1,25d. Детали, изготовленные по предлагаемому способу, допускают соединение с трубами путем сварки, пайки или с помощью резьбы. Throttling of the filler through small-diameter holes intensifies the process of plastic deformation and provides an increase in the outlet height to b 1.25d. Parts made by the proposed method allow connection with pipes by welding, soldering or using threads.

Реализация изобретения на производстве возможна с помощью широко применяемых в машиностроении универсальных гидравлических прессов. Implementation of the invention in production is possible with the help of universal hydraulic presses widely used in mechanical engineering.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого способа штамповки полых деталей с отводами. Заготовку 1 заполняют наполнителем 2 и укладывают в полость разъемной матрицы 3. Осевыми пуансонами 4 и 5 сжимают заготовку вместе с наполнителем усилием Q. Вследствие малой сжимаемости наполнителя внутри заготовки увеличивается давление q. The drawing shows a schematic diagram of the proposed method of stamping hollow parts with bends. The preform 1 is filled with filler 2 and placed in the cavity of the detachable matrix 3. The axial punches 4 and 5 compress the preform together with the filler with force Q. Due to the low compressibility of the filler, the pressure q increases inside the preform.

Под действием давления наполнителя и осевых усилий, прикладываемых со стороны пуансонов 4 и 5, материал заготовки пластически деформируется и перемещается в радиальную полость матрицы, образуя полую деталь с отводом. С начального момента образования отвода и на протяжении всего процесса формовки часть наполнителя истекает через отверстие диаметром d₀, выполненное в торце пуансона 5. Истечение наполнителя вызывает снижение давления в полости заготовки до величины меньшей, чем давление разрыва вершины отвода, но достаточной для обеспечения устойчивости стенки разрыва заготовки. Приближенно величину давления наполнителя, необходимого для формовки полой детали с отводами, можно определить по известным формулам для гидравлической штамповки. Диаметр дросселирующего отверстия d₀ устанавливают опытным путем. При этом следует учитывать, что уменьшение d₀ увеличивает сопротивление истечению наполнителя и обеспечивает повышение давления в полости заготовки. Для более равномерного распределения давления вблизи торцов пуансонов дросселирование наполнителя выполняют через отверстия малого диаметра в торцах обоих пуансонов.Under the action of the filler pressure and axial forces exerted by the punches 4 and 5, the workpiece material is plastically deformed and moves into the radial cavity of the matrix, forming a hollow part with a tap. From the initial moment of formation of the outlet and throughout the molding process, part of the filler flows out through an opening with a diameter of d ₀ made at the end of the punch 5. The outflow of the filler causes a decrease in pressure in the cavity of the workpiece to a value lower than the burst pressure of the outlet tip, but sufficient to ensure wall stability tearing the workpiece. Approximately the magnitude of the pressure of the filler, necessary for forming a hollow part with bends, can be determined by the known formulas for hydraulic stamping. The diameter of the throttling hole d ₀ set empirically. It should be borne in mind that a decrease in d ₀ increases the resistance to the expiration of the filler and provides an increase in pressure in the cavity of the workpiece. For a more uniform pressure distribution near the ends of the punches, the throttling of the filler is performed through holes of small diameter in the ends of both punches.

Пример. Трубчатые заготовки из меди MIp диаметром 24 мм и длиной 110 мм с толщиной стенки 1,5 мм, предварительно заполненные парафином, подвергали торцевой осадке в штампе для формовки тройников с диаметром отвода d 24 мм. Первая партия заготовок осаживалась пуансонами, не имеющими отверстий, - вторая, пуансонами, в одном из которых имеется дросселирующее отверстие d₀ 1,5 мм, а третья таким же комплектом пуансонов при d₀ 1,2 мм. Заготовки первой партии разрывались в зоне вершины отвода, когда его высота достигала b≅0,52d. Тройники, изготовленные по предлагаемому способу, имели значительно большую высоту отводов: вторая партия b≅1,02d, третья партия b≅1,25d. Опытная штамповка производилась на лабораторном гидравлическом прессе простого действия усилием 18 тс.Example. Tubular blanks made of MIp copper with a diameter of 24 mm and a length of 110 mm with a wall thickness of 1.5 mm, pre-filled with paraffin, were subjected to face upsetting in a die for forming tees with an outlet diameter d 24 mm. The first batch of blanks was deposited with punches that did not have openings, the second one was punched, in one of which there is a throttling hole d ₀ 1.5 mm, and the third with the same set of punches at d ₀ 1.2 mm. Billets of the first batch were torn in the zone of the top of the branch when its height reached b≅0.52d. The tees made by the proposed method had a significantly larger bend height: the second batch b≅1.02d, the third batch b≅1.25d. Experienced stamping was carried out on a laboratory hydraulic press of a single action with a force of 18 ton-force.

Предложенный способ формовки полых деталей с отводами может быть использован для производства тройников, крестовин и других деталей, изготовляемых из сталей (малоуглеродистых, легированных, в том числе нержавеющих) и цветных металлов и сплавов (медь, латунь, алюминий, дюралюминий и др.). Изделия, изготовленные предложенным способом, могут найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности, в водопроводных сетях, в пневмо- и гидросистемах летательных аппаратов и во многих случаях в качестве соединительных элементов трубопроводов. The proposed method of forming hollow parts with bends can be used for the production of tees, crosses and other parts made of steel (low carbon, alloyed, including stainless) and non-ferrous metals and alloys (copper, brass, aluminum, duralumin, etc.). Products manufactured by the proposed method can find application in the chemical, oil refining, food industries, water supply networks, in the pneumatic and hydraulic systems of aircraft, and in many cases as connecting elements of pipelines.

Реализация изобретения связана с необходимостью предварительного заполнения заготовок пластично-вязким наполнителем, а также удаления наполнителя из полости штампованной детали после формовки. Однако эти операции могут быть выполнены одновременно для больших групп заготовок и не требуют больших затрат энергии при использовании легкоплавких наполнителей. Например, парафин плавится при 65^oC.The implementation of the invention is associated with the need to pre-fill the preforms with a plastic-viscous filler, as well as to remove the filler from the cavity of the stamped part after molding. However, these operations can be performed simultaneously for large groups of preforms and do not require large expenditures of energy when using low-melting fillers. For example, paraffin melts at 65 ^o C.

Указанный недостаток предлагаемого способа не снижает его высокую эффективность для производства, определяемую прежде всего тем, что для промышленной реализации способа не требуется сложное специализированное оборудование. The specified disadvantage of the proposed method does not reduce its high efficiency for production, determined primarily by the fact that for the industrial implementation of the method does not require sophisticated specialized equipment.

Claims

1. A method of forming hollow parts with bends from pipe billets, including forming bends with a plastic-viscous filler under pressure with simultaneous end settlement of the billet by punches, characterized in that from the beginning of the formation of the bend and throughout the molding process, the pressure in the billet cavity is uniformly reduced to values less than the burst pressure of the workpiece in the area of the outlet top.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure in the cavity of the workpiece is reduced by throttling a plastic-viscous filler through a small diameter hole in the end of one of the punches.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pressure in the cavity of the workpiece is reduced by throttling a plastic-viscous filler through openings of small diameter at the ends of both punches.