RU212538U1

RU212538U1 - DEVICE FOR SHEET GAS FORGING

Info

Publication number: RU212538U1
Application number: RU2022106739U
Authority: RU
Inventors: Анвар Юсуфович Боташев; Аслан Аликович Айбазов
Original assignee: Анвар Юсуфович Боташев; Аслан Аликович Айбазов
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2022-07-28

Abstract

Полезная модель относится к области обработки материалов давлением и может быть использована при штамповке деталей из листового материала. Устройство содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания со средствами зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания. Внутреннюю полость матрицы охватывает кольцевая полость, в которой размещен кольцевой поршень. Предусмотрен рабочий цилиндр с поршнем, снабженный средством подачи газовой смеси. К торцу поршня примыкает дополнительная камера сгорания, снабженная средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания. Матрица снабжена средством подачи газовой смеси. Между камерой сгорания и рабочим цилиндром установлена перегородка, содержащая сквозные каналы, перекрываемые обратным клапаном. В результате обеспечивается расширение технических возможностей устройства. 3 ил.

The utility model relates to the field of material forming and can be used when stamping parts from sheet material. The device contains a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber with means for igniting the gas mixture and releasing combustion products. The inner cavity of the matrix covers the annular cavity, which houses the annular piston. A working cylinder with a piston is provided, equipped with a means for supplying a gas mixture. An additional combustion chamber adjoins the end face of the piston, equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and for releasing combustion products. The matrix is equipped with a means of supplying the gas mixture. A partition is installed between the combustion chamber and the working cylinder, containing through channels blocked by a check valve. The result is an expansion of the technical capabilities of the device. 3 ill.

Description

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

Известны устройства для листовой газовой штамповки, содержащие камеру сгорания и матрицу, между которыми располагается штампуемая заготовка (Степанов В.Г., Шавров И.А. Высокоэнергетические импульсные методы обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1975. - С. 63). В этих устройствах процесс штамповки осуществляется под действием давления газа, образующегося при сгорании горючих газовых смесей, например природного газа и кислорода.Known devices for sheet gas stamping, containing a combustion chamber and a matrix, between which is stamped workpiece (Stepanov VG, Shavrov IA High-energy pulsed methods of metal processing. L.: Mashinostroenie, 1975. - S. 63). In these devices, the stamping process is carried out under the action of gas pressure generated during the combustion of combustible gas mixtures, such as natural gas and oxygen.

К заявленному объекту наиболее близким аналогом является устройство для листовой газовой штамповки, содержащее соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания, снабженные средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, и охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой, а также рабочий цилиндр с поршнем и дополнительную камеру сгорания, снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, причем рабочий цилиндр сообщен с камерой сгорания, а дополнительная камера сгорания примыкает к торцу поршня (патент на полезную модель №178276, В21Д 26/08 (2006.01), В21Д 26/08 (2018.01)).The closest analogue to the claimed object is a device for sheet gas stamping, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber, equipped with means for supplying and igniting a gas mixture and releasing combustion products, and an annular cavity enclosing the internal cavity of the matrix, in which an annular piston is placed, interacting with the forged workpiece, as well as a working cylinder with a piston and an additional combustion chamber equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and releasing combustion products, the working cylinder communicating with the combustion chamber, and the additional combustion chamber adjoining the piston end (utility model patent No. 178276, V21D 26/08 (2006.01), V21D 26/08 (2018.01)).

Данное устройство имеет следующий недостаток. При сгорании газовой смеси в дополнительной камере сгорания поршень рабочего цилиндра перемещается под действием продуктов сгорания и вытесняет газ из рабочего цилиндра в камеру сгорания, что обеспечивает значительное увеличение давления в ней. Это давление, действующее на поверхность заготовки, обеспечивает завершение процесса штамповки. Однако время действия повышенного давления на заготовку чрезмерно мало, оно действует до тех пор, пока поршень перемещается в сторону камеры сгорания. После остановки поршень под действием повышенного давления газа перемещается в обратном направлении. Это вызывает снижение давления газа, действующего на заготовку, что снижает технологические возможности данного устройства.This device has the following disadvantage. When the gas mixture is burned in the additional combustion chamber, the piston of the working cylinder moves under the action of the combustion products and displaces the gas from the working cylinder into the combustion chamber, which provides a significant increase in pressure in it. This pressure acting on the surface of the workpiece ensures the completion of the stamping process. However, the time of action of increased pressure on the workpiece is excessively short, it acts as long as the piston moves towards the combustion chamber. After stopping, the piston moves in the opposite direction under the action of increased gas pressure. This causes a decrease in gas pressure acting on the workpiece, which reduces the technological capabilities of this device.

Технической задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства для газовой штамповки.The technical objective of the utility model is to expand the technical capabilities of the device for gas stamping.

Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство для листовой газовой штамповки содержит соосно установленные матрицу с внутренней полостью и камеру сгорания, снабженные средствами зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, и охватывающую внутреннюю полость матрицы кольцевую полость, в которой размещен кольцевой поршень, взаимодействующий со штампуемой заготовкой, а также рабочий цилиндр с поршнем, снабженный средством подачи газовой смеси, и дополнительную камеру сгорания, примыкающая к торцу поршня и снабженную средствами подачи и зажигания газовой смеси и выпуска продуктов сгорания, причем матрица снабжена средством подачи газовой смеси. Кроме того, между камерой сгорания и рабочим цилиндром установлена перегородка, содержащая сквозные каналы, перекрываемые обратным клапаном.The technical result of the utility model is achieved by the fact that the device for sheet gas stamping contains a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber, equipped with means for igniting the gas mixture and releasing combustion products, and an annular cavity enclosing the internal cavity of the matrix, in which an annular piston is placed, interacting with a stamped workpiece, as well as a working cylinder with a piston, equipped with a means for supplying a gas mixture, and an additional combustion chamber adjacent to the end of the piston and equipped with means for supplying and igniting a gas mixture and releasing combustion products, moreover, the matrix is equipped with a means for supplying a gas mixture. In addition, a partition is installed between the combustion chamber and the working cylinder, containing through channels blocked by a check valve.

Предлагаемое устройство схематично представлено на фигурах 1, 2, 3, где на фиг.1 представлено устройство в исходном его положении, а на фиг.2 и фиг.3 оно показано в процессе штамповки изделия.The proposed device is schematically shown in figures 1, 2, 3, where figure 1 shows the device in its original position, and figure 2 and figure 3 it is shown in the process of stamping the product.

Устройство содержит корпус, состоящий из двух частей 1 и 2 сочлененных между собой при помощи резьбы, и матрицу 3 с внутренней полостью 4, которые соединены между собой болтами 5 и гайками 6. В корпусе размещены камера сгорания 7, рабочий цилиндр 8 с поршнем 9 и дополнительная камера сгорания 10, снабженная впускным клапаном 11, свечей зажигания 12 и выпускным клапаном 13. Рабочий цилиндр 8 снабжен впускным клапаном 14, а камера сгорания 7 снабжена свечей зажигания 15 и выпускным клапаном 16. Поршень 9 содержит уплотнение 17, на его торце установлено шайба 18, изготовленная из эластичного материала. Между камерой сгорания 7 и рабочим цилиндром 8 установлена перегородка 19, содержащая сквозные каналы 20, перекрываемое обратным клапаном 21. Матрица 3 снабжена впускным клапаном 22 свечей зажигания 23 и выпускным клапаном 24. В матрице 3 выполнена кольцевая полость 25, в которой установлен кольцевой поршень 26. Устройство установлено на опоре 27. Штампуемая заготовка 28 устанавливается между корпусом и кольцевым поршнем 26.The device contains a body consisting of two parts 1 and 2 articulated with each other by means of a thread, and a matrix 3 with an internal cavity 4, which are interconnected by bolts 5 and nuts 6. The body contains a combustion chamber 7, a working cylinder 8 with a piston 9 and additional combustion chamber 10, equipped with an inlet valve 11, a spark plug 12 and an exhaust valve 13. The working cylinder 8 is equipped with an inlet valve 14, and the combustion chamber 7 is equipped with a spark plug 15 and an exhaust valve 16. The piston 9 contains a seal 17, a washer is installed on its end 18, made of elastic material. A partition 19 is installed between the combustion chamber 7 and the working cylinder 8, containing through channels 20, blocked by a check valve 21. The matrix 3 is equipped with an inlet valve 22 of spark plugs 23 and an exhaust valve 24. In the matrix 3, an annular cavity 25 is made, in which an annular piston 26 is installed. The device is mounted on a support 27. The stamping blank 28 is installed between the body and the annular piston 26.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В кольцевую полость 25 подается под давлением жидкость или сжатый воздух. При этом кольцевой поршень 26 осуществляет прижим фланцевой части заготовки 28. Одновременно через впускные клапаны 11, 14, 22 производиться последовательная подача горючего газа и сжатого воздуха в дополнительную камеру сгорания 10, рабочий цилиндр 8 и полость 4 матрицы 3. При этом из рабочего цилиндра 8 горючий газ через каналы 20, перемещая вверх обратный клапан 21, поступает в камеру сгорания 7, аналогично поступает в нее и сжатый воздух. В результате этого в полости 4, камере сгорания 7, рабочем цилиндре 8 и дополнительной камере сгорания 10 образуются топливные смеси. При этом в камере сгорания 7, рабочем цилиндре 8 и дополнительной камере сгорания 10 устанавливается примерно одинаковое давление топливной смеси, а в полости 4 ее давление устанавливается в 2…3 раза ниже. Затем при помощи свечи 12 производиться зажигание топливной смеси в дополнительной камере сгорания 10. В результате ее сгорания давление в дополнительной камере сгорания 10 многократно увеличивается. Под действия давления продуктов сгорания поршень 9 ускорено перемещается, вытесняя газ из рабочего цилиндра 8 через каналы 20 в камеру сгорания 7 (фиг.2). При этом давление топливной смеси в камере сгорания 7 монотонно увеличивается. Под действием этого давления происходит начальная деформация заготовки 28 в направлении матрицы 3. В конце хода поршня благодаря деформации эластичной шайбы, происходит безударная его остановка (фиг.3). К этому моменту давление топливной смеси в камере сгорания 7 увеличивается по крайней мере в 4…5 раз. Затем при помощи свеч 15 и 23 производиться зажигание топливных смесей в камере сгорания 7 и полости 4 матрицы 3. В результате их сгорания давление и температура в обеих полостях многократно увеличивается. Под действием продуктов сгорания обратный клапан 21 закрывается и перекрывает каналы 20, что, предотвращая утечку газа в рабочий цилиндр 8, обеспечивает максимальное увеличение давления в камере сгорания 7. При этом из-за того, что давление в камере сгорания 7 во много раз превышает давление в полости 4 происходит интенсивная вытяжка заготовки 28 в полость 4, сопровождающаяся также ее нагревом под двусторонним воздействием горячего газа. Через 0.3…0.8 с. после зажигания топливной смеси свечей 23 открывается выпускной клапан 24 и продукты сгорания выпускаются из полости 4. Давление в полости 4 резко падает. При этом под давлением продуктов сгорания, находящихся в камере сгорания 7, происходит заполнения заготовкой 28 всей полости матрицы 3 - завершается процесс штамповки.The operation of the device is carried out as follows. Liquid or compressed air is supplied under pressure to the annular cavity 25. In this case, the annular piston 26 presses the flange part of the workpiece 28. At the same time, through the inlet valves 11, 14, 22, combustible gas and compressed air are sequentially supplied to the additional combustion chamber 10, the working cylinder 8 and the cavity 4 of the matrix 3. At the same time, from the working cylinder 8 combustible gas through the channels 20, moving up the check valve 21, enters the combustion chamber 7, similarly, compressed air enters it. As a result, fuel mixtures are formed in cavity 4, combustion chamber 7, working cylinder 8 and additional combustion chamber 10. In this case, approximately the same pressure of the fuel mixture is set in the combustion chamber 7, the working cylinder 8 and the additional combustion chamber 10, and in the cavity 4 its pressure is set 2...3 times lower. Then, with the help of candle 12, the fuel mixture is ignited in the additional combustion chamber 10. As a result of its combustion, the pressure in the additional combustion chamber 10 increases many times. Under the action of the pressure of the combustion products, the piston 9 moves rapidly, displacing the gas from the working cylinder 8 through the channels 20 into the combustion chamber 7 (figure 2). In this case, the pressure of the fuel mixture in the combustion chamber 7 monotonically increases. Under the action of this pressure, the initial deformation of the workpiece 28 in the direction of the matrix 3 occurs. At the end of the piston stroke, due to the deformation of the elastic washer, it stops without impact (figure 3). By this time, the pressure of the fuel mixture in the combustion chamber 7 increases at least 4...5 times. Then, with the help of candles 15 and 23, fuel mixtures are ignited in the combustion chamber 7 and cavity 4 of the matrix 3. As a result of their combustion, the pressure and temperature in both cavities increase many times. Under the influence of the combustion products, the check valve 21 closes and closes the channels 20, which, preventing gas leakage into the working cylinder 8, ensures the maximum increase in pressure in the combustion chamber 7. At the same time, due to the fact that the pressure in the combustion chamber 7 is many times higher than the pressure in the cavity 4 there is an intensive drawing of the workpiece 28 into the cavity 4, which is also accompanied by its heating under the bilateral action of hot gas. After 0.3 ... 0.8 s. after ignition of the fuel mixture of candles 23, exhaust valve 24 opens and combustion products are released from cavity 4. The pressure in cavity 4 drops sharply. At the same time, under the pressure of the combustion products in the combustion chamber 7, the workpiece 28 fills the entire cavity of the matrix 3 - the stamping process is completed.

После осуществления процессов штамповки открываются выпускные клапаны 16 и 13, в результате чего продукты сгорания выпускаются из камеры сгорания 7, рабочего цилиндра 8 и дополнительной камеры сгорания 10. После этого поршень 9 под действием собственного веса опускается в исходное положение. Кольцевая полость 25 соединяется на слив. Затем, отвинтив гайки 6, матрица 3 отсоединяется от корпуса, и из нее извлекается отштампованное изделие. После этого на корпус устанавливается новая заготовка, и матрица 3 присоединяется к корпусу. Далее рабочий цикл устройства повторяется в той же последовательности.After the forging processes, the exhaust valves 16 and 13 open, as a result of which the combustion products are released from the combustion chamber 7, the working cylinder 8 and the additional combustion chamber 10. After that, the piston 9 under the action of its own weight falls to its original position. The annular cavity 25 is connected to the drain. Then, unscrewing the nuts 6, the matrix 3 is disconnected from the body, and the stamped product is removed from it. After that, a new workpiece is installed on the body, and matrix 3 is attached to the body. Further, the working cycle of the device is repeated in the same sequence.

В предложенном устройстве благодаря наличию между камерой сгорания и рабочим цилиндром перегородки с каналами и обратным клапаном обеспечивается предварительное сжатие топливной смеси в камере сгорания и ее сгорание в замкнутом объеме. При этом в процессе горения топливной смеси и до конца процесса штамповки поршень находится в крайне верхнем положении. Это обеспечивает максимальное повышение давления, действующего на штампуемую заготовку. Благодаря этому в данном устройстве давление газа на поверхности заготовки в 4…5 раз выше, чем в известном устройстве. Это дает возможность штамповать детали значительно большей толщины, а также детали из высокопрочных сплавов, что существенно расширяет технические возможности данного устройства.In the proposed device, due to the presence of a partition with channels and a check valve between the combustion chamber and the working cylinder, the fuel mixture is pre-compressed in the combustion chamber and combusted in a closed volume. In this case, during the combustion of the fuel mixture and until the end of the stamping process, the piston is in the highest position. This ensures the maximum increase in pressure acting on the stamped workpiece. Due to this, in this device, the gas pressure on the surface of the workpiece is 4...5 times higher than in the known device. This makes it possible to stamp parts of much greater thickness, as well as parts made of high-strength alloys, which significantly expands the technical capabilities of this device.

Claims

A device for sheet gas stamping, containing a coaxially mounted matrix with an internal cavity and a combustion chamber, equipped with means for igniting the gas mixture and releasing combustion products, and an annular cavity enclosing the internal cavity of the matrix, in which an annular piston is placed that interacts with the stamped workpiece, as well as a working cylinder with a piston, equipped with a means for supplying a gas mixture, and additionally a combustion chamber adjacent to the end of the piston and equipped with means for supplying and igniting the gas mixture and releasing combustion products, moreover, the matrix is equipped with a means for supplying a gas mixture, characterized in that between the combustion chamber and the working cylinder is installed a partition containing through channels blocked by a check valve.