RU26018U1 - Устройство для деформирования трубчатой заготовки импульсами магнитного поля - Google Patents

Description

Устройство для деформирования трубчатой заготовки импульсами магнитного поля

Техническое решение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при многопереходной штамповке импульсами магнитного поля изделий из трубчатой тонкостенной заготовки преимуш;ественно в ракето- и авиастроении, при проектировании надводных и подводных судов, химической и атомной промышленностях и других областях техники.

В настояш;ее время для изготовления деталей из трубчатых заготовок используют устройство, 1-3, которое содержит индуктор в виде жесткой нетокопроводной оправки с навитой на ее поверхность электроизолированной жесткой спиралью и разъемную матрицу.

Однако известные устройства обладают рядом недостатков:

- низкие технологические возможности из-за того, что данные устройства осупз;ествляют процесс деформирования трубчатой заготовки за один переход при высоких значениях энергии разряда генератора импульсных токов (30-100 кДж). Данное обстоятельство приводит к разрушению и обрыву материала трубчатой заготовки в очаге деформации, низкой долговечности устройства (не более 200-300 циклов разряда).

Кроме того, известные устройства исключают возможность операции калибровки заготовки, что ведет к невозможности получения изделий с качественной поверхностью и геометрической формой.

Известно также устройство для деформирования трубчатых заготовок энергией импульсного магнитного поля 4. Оно выполнено в виде нетокопроводной винтовой пары, образованной полым цилиндром и ступенчатым штоком, в котором имеется осевой канал для подачи жидкости

iiiiiiliiili

-,-: -. , .--. - fy . 1..-.-Л.-::-1.-.-;;-1.Л«ЬА-|;пи11 Й 11 ill

Hj, . Л. -;,.. -.-.

..Ч0.-: -л --

MKHB21D26/14

под давлением в тороидальную, эластичную, нетокопроводную оболочку, одетзоо на одну из ступеней штока, а токоведущая электроизолированная эластичным материалом спираль, выполнениминая с изменяющейся геометрией из электропроводного, обладающего упругими свойствами материала, установлена над эластичной нетокопроводной оболочкой, один конец ее жестко связан с цилиндром, а другой - со штоком. Полость корпуса индуктора, выполненного в виде эластичной оболочки, заполнена жидкостью для передачи давления.

Недостатками данного устройства являются его недолговечность, так как для достижения относительной степени деформации трубчатой заготовки более 15-18% необходимо увеличить энергию разряда генератора импульсных токов до 50-100 кДж. Это обстоятельство ведет к резкому снижению долговечности индуктора и токоведущей спирали. Кроме того, увеличение энергии разряда приводит к разрушению и обрыву материала деформируемой трубчатой заготовки в очаге деформации.

Задачей настоящего технического решения, является повышение эффективности процесса деформирования и долговечности индуктора.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для деформирования трубчатой заготовки импульсоми магнитного поля, содержащем разъемную матрицу и цилиндрический индуктор, корпус которого выполнен в виде эластичной оболочки, заполненной жидкостью для передачи давления и винтовую пару, состоящую из втулки и винтового штока, и токоведущую спираль с изменяющейся геометрией, последняя выполнена из термочувствительных биметаллов, сваренных по всей поверхности касания например, из термобиметалла инвар Н36 и ферроникеля П25.

Изложенная сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано заявляемое устройство для деформирования тонкостенной трубчатой заготовки в разрезе; на фиг.2 - вид 1 в увеличенном масштабе. Устройство для деформирования трубчатых заготовок энергией импульсного

2Ыф //-/ /

магнитного поля содержит разъемную матрицу 1, индуктор, включающий полый корпус 2 из эластичного материала, в частности из уретанового каучука типа термопласт, с резьбовой вкулкой 3 из нетокопроводного материала и токоведущую спираль 4 из материала, обладающего высокими упругими и электротермомеханическими свойствами, например, термобиметаллической пары - инвар Н36, ферроникель Н25.

Витки токопроводной спирали 4 индуктора 2 электроизолированы эластичным, неэлектропроводным, обладающим высокими упругими и термомеханическими свойствами материалом, например, уретановым каучуком типа термопласт.

Полость корпуса индуктора 2 заполнена жидкостью 5 для передачи давления, например индустриальным маслом, марки И-12А, подаваемым по гидромагистрали 6, расположенной в штоке 7 из нетокопроводного материала. Токоведущая спираль 4 индуктора 2 подсоединена к генератору импульсных токов 8 и коммутирующему устройству 9.

Предлагаемое устройство работает след)тощим образом.

В разъемную матрицу 1 устанавливают трубчатую заготовку 11 с размещенным в ее полости индуктором 2. Затем, от генератора импульсных токов 8 коммутирующего устройства 9, токопровода 10 подают импульс тока. При прохождении импульсного тока по термобиметаллической спирали 4 индуктора 2 спираль нагревается и концентрично увеличивает свой диаметр, уменьшаясь в длине. При этом, плотно прилегая к внутренней поверхности трубчатой заготовки 11, последняя нагружается статической нагрузкой до заданной величины, создаваемой давлением жидкости 5 в полости индуктора 2, подаваемой по гидромагистрали 6.

В момент достижения заданного статического давления на эластичные стенки индуктора 2 и термомеханического изменения геометрической формы термобиметаллической спирали 4, последняя, изменяя свою форму и геометрические размеры, устраняет технологический (установочный) зазор

IM -//y; /r между витками спирали 4 индуктора 2 и трубчатой заготовкой 11.

При этом осуществляется возможность деформирования различного тина и размеров кольцевых рифтов на поверхности трубчатой заготовки с высокой эффективностью и качеством.

Технологический (установочный) зазор между витками индуктора 2 и заготовкой 11 ведет к резкому падению деформирующего давления импульсного магнитного поля, более чем на 40% от их величины при отсутствии зазора 5.

Давление жидкости 5 обеспечивает постоянное, плотное прилегание стенки индуктора 2 и витков упругой спирали 4 к заготовке 11 в процессе ее многопереходного формообразования.

При прохождении импульсного тока по термобиметаллической токопроводной спирали 4 возникают электромагнитные силы, которые деформируют заготовку 11 по матрице 1 до образования кольцевого рифта на первом переходе деформирования. Одновременно под действием давления, создаваемого в жидкости 5, эластичный корпус индуктора 2 совместно со спиралью 4 принимает форму формоизменяющейся заготовки 11, плотно прилегая к её внутренней поверхности.

Далее давление в жидкости 5 увеличивают с заданным шагом, к спирали 4 индуктора 2 подают очередной импульс от генератора импульсных токов 8, осуществляется следующий переход деформирования кольцевого рифта на поверхности трубчатой заготовки. На последнем переходе деформирования трубчатой заготовки проводят операцию калибровки готового изделия с высокой эффективностью и качеством.

После окончания процесса деформирования трубчатой, тонкостенной заготовки давление в жидкости 5 доводят до нуля. Термобиметаллическую спираль 4 индуктора 2 охлаждают жидкостью 5 до температуры восстановления исходной формы. При этом эластичный корпус индуктора 2 и расноложенная в стенке термобиметалическая электропроводная спираль 4,

4

деформируясь, принимают исходную форму и после смены заготовки процесс повторяется.

Использование предлагаемого технического решения позволяет значительно повысить эффективность процесса деформирования трубчатой заготовки, КПД индуктора и установки, производительность, долговечность индуктора, расширить технологические возможности процесса формообразования трубчатой заготовки.

Кроме этого, на каждом переходе деформирования происходят качественные изменения в микроструктуре материала, из которого изготовлена заготовка. Эти изменения приводят к повышению прочностных характеристик изделия и ресурса работы детали.

Источники информации

1.Патент ФРГ № 1279619. Устройство для электромагнитной формовки.: кл. 7 с 26/14: МКИ В 21 D, заявл. 31.03.65, опубл. 4.04.69.

2.Патент ФРГ JN 1303528. Устройство для электромагнитной формовки.: кл. 7 с 26/14: МКИ В 21 D, заявл. 10.06.64, опубл. 14.12.72.

3.Патент США № 3108325, кл. 18-16,5, с 26/14: МКИ В 21 D опубл. 29.10.63. Устройство для электромагнитной формовки.

4.Свидетельство на полезную модель .№ 1975 МКИ 4B21D 26/14. Устройство для деформирования трубчатой заготовки энергией импульсного магнитного поля. В.М. Хаустов, Е.М. Хаустов (Россия). Заявлено 16.04.96. Опубл. 16.01.96, Бюл. № 4 - прототип.

5.Мун Ф., Чатопадхайя С. Волны напряжения, возбуждаемые магнитным полем в проводящем теле. Теория и эксперимент / Ф. Мун, С. Чатопадхайя // Механика - JV28, - Повое в зарубежной науке.- Пер. с англ.- Сб. статей.- М.: Мир, 1976.- С. 97-115.

(

Claims (2)

1. Устройство для деформирования трубчатой заготовки импульсами магнитного поля, содержащее разъемную матрицу и цилиндрический индуктор, корпус которого выполнен в виде эластичной оболочки, заполненной жидкостью для передачи давления, и винтовую пару, состоящую из неподвижной резьбовой втулки и подвижного винтового штока, и токоведущую спираль с изменяющейся геометрией, отличающееся тем, что токоведущая спираль выполнена из термочувствительных биметаллов, сваренных по всей поверхности касания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что токоведущая спираль индуктора выполнена из термобиметалла инвар Н36 и ферроникеля Н25.