SU1139004A1

SU1139004A1 - Arrangement for pulsed hydraulic stamping

Info

Publication number: SU1139004A1
Application number: SU792760060A
Authority: SU
Inventors: Ю.П. Катаев; П.И. Кувшинов; Н.Н. Ухватов; В.В. Панов
Original assignee: Казанский Ордена Трудового Красного Знамени Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1986-06-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ №ШУЛЬСНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ШТАГШОВКИ трубчатой заготовки, содержащее камеру со средствами создани и преобразовани импульсного давлени в жидкости, каналы высокого давлени , выход щие в рабочую полость, образованную стенкой заготовки и вводимым в заготовку запирающим элементом, о тличАющеес тем, что, с целью повьшени КПД устройства, обеспечени стабильности и надежности его работы,уменьшени металлоемкости и возможности обработки заготовок уменьшенного диаметра, средства создани и преобразовани импульсного давлени в жидкости выполнены в виде соосно и последовательно размещенных в направлении к рабочей полости многовиткового индуктора импульсного магнитного пол , взаимодействующей с индуктором подвижной высокоэлектропроводной пластины, пластины из материала с высокой механической прочностью и поршн -мультипликатора , а каналы высокого давлени , соедин ющие полость над поршнеммультипликатором с рабочей полостью, Л вьшолнены в перекрьшающем изнутри рабочую полость запирающем элементе концентрично его оси.A DEVICE FOR NO. A SHUTTLE HYDRAULIC STACKING of a tubular billet containing a chamber with means for creating and converting a pulse pressure in a liquid, high pressure channels extending into the working cavity formed by the wall of the billet and inserted into the workpiece by a locking element, which is so that The efficiency of the device, ensuring the stability and reliability of its operation, reducing metal consumption and the possibility of processing workpieces of reduced diameter, means for creating and converting pulsed the pressure in the liquid is made coaxially and sequentially placed in the direction of the working cavity of the multi-turn inductor of a pulsed magnetic field interacting with the inductor of a moving high-conducting plate, a plate made of a material with high mechanical strength and a piston multiplier, and high pressure channels connecting the cavity above the piston multiplier with the working cavity, L are filled into the locking element, which intersects the working cavity from the inside, concentric to its axis.

Description

„1 „„„„.г, рщжш р „1„ „„ „.г, рщжш р

-16-sixteen

0000

со 1 , Изобретение относитс к обработк металлов давлением.с чспользованием импульсного электромагнитного по л и жидкой.передающей давление среды и может быть применено дл де формировани трубчатьгх заготовок ра личных диаметров. Известны устройства, содержащие индуктор, оправку, матрицу, в которых деформаци трубы происходит за счет сил взаимодействи электромагнитного пол индуктора с вихревыми токами. Наведенными этим полем в трубе С1 . . . . Однако применение таких устройст оправдано только дл деформировани трубчатых заготовок из материалов , хорошо провод щих электрический ТОК, и определенного р да диаметров . Деформирование труб из высо копрочных сплавов,. плохо провод щих электрический ток, с помощью таких устройств весьма затруднительно (требуетс применение высокоэлектро проводных спутников, низка стойкость индукторов, особенно дл труб малого диаметра). Известно устройство многократного действи дл электромагнитной штамповки, содержащее индуктор, пер . даточный элемент,.(металлическа сетка, оплетка или металлическа ткань) и передающую давление среду (эластичный материал), в котором . электромагнитное поле индуктора непосредственно воздействует на пере . даточньш элемент, сжимающий передающую давление среду, деформирукчцую заготовку. Это устройство позвол ет обрабатывать материалы независимо от их электропроводности. Однако пр деформировании заготовок из высокопрочных металлов и сплавов передающа давление среда (эластичный материал ) быстро выходит из стро , что влечет за собой-разрушение пере даточного элемента и устройство ста новитс неработоспособным. Особенно проблематично его применение дл деформировани труб малого диаметра (22 мм) из высокопрочных материало поскольку стойкость индукторов очен мала. Другим недостатком этого устройства , ограничивающим сферу его применени , вл етс низка эффе,ктивность при его использовании дл повторных формообразующих и калибруюЛ .2 . щих импульсов. Это объ сн етс тем, что после первого импульса между , поверхностью отформованной заготовки и передаточным элементом образуетс воздушный зазор и повторные деформующие и .калибрующие импульсы-операции станов тс неэффективными. Наиболее близким по технической сущности- к предложенному вл етс устройство дл импульсной гидравлической штамповки, содержащее камеру со средствами создани и преобразовани импульсного давлени в жидкости , каналы высокого давлени и запирающие элементы.. В устройствах подобного типа концентраци давлени осуществл етс за счет сужени каналов, при этом импульсное-давление в жидкости соз-даетс за счет энергии взрыва взрывчатьк веществ или энергии, выдел емой при электрогидравлическом эффекте , происход щем в-особой взрывной камере. Однако такое устройство обладает невысокой стабильностью силовых параметров , обусловленной их зависимостью от свойств рабочей жидкости, от колебаний характеристик взрывчатого вещества и взрывающейс проволочки , от эрозии электродов. Велики также потери энергии ударных волн, распростран ющихс по всем направлени м и поглощаемых элементами корпуса , что снижает КПД устройства. Оно обладает большой металлоемкостью , так как требуютс разгонные стволы и прочные взрывные камеры с защитными элементами. Расположение сужающихс каналов в центральной части концентратора (запирающего элемента)снижает несущую способность металла в поперечном сечении этого концентрата, что приводит к отрыву запирающей части особенно при формовке труб малого диаметра ( 22 мм) и уменьшает надежность устройства в целом. Целью изобретени вл етс повышение КПД устройства, обеспечение стабильности и надежности его работы , уменьшение металлоемкости и возможности обработки заготовок уменьшенного диаметра. Это достигаетс тем, что в извест.ном устройстве дл импульсной гидравлической штамповки трубчатой заготовки , содержащем камеру со средствами создани и преобразовани импульсного давлени в жидкости,каналы высокого давлени , выход щие в .рабочую полость, образованную стенкой заготовки и в заго товку запирающим элементом, средства создани и преобразовани импуль кого давлени в жидкости выполнены в виде соосно и последовательно раз мещенных в направлении.к рабочей по лости многовиткового индуктора лмпульсного магнитного пол , взаимодействующей с индуктором подвижной высокоэлектропроводной пластины,пла стины изматериала с высокой механи ческой прочностью и п.рршн -муль типли катора, а каналы высокого давлени , соедин ющие гюлоеть.-.над поршнем-муль типликатором с рабочей полостью, выполнены в перекрывающем изнутри рабочую полость запирающем элементе концентрично его оси. . На фиг. 1 изображено устройств в разрезе с расположением каналов высо кого давлени по периферии запирающе го элемента; на фиг. 2 - устройство с осевым расположением канала, сообщающегос с радиальными каналами. В камере 1 установлен многовитковьй индуктор 2 импульсного магнитного пол . Пластина 3 из высокоэлектропроводного материала и пластина 4 из материала с высокой механической прочностью свободно прилегают.к: индуктору. Поршень 5, имеющий меньщее поперечное сечение, чем рабоча поверхность индуктора , .установлен на пластину 4 и имеет элемент 6 возврата в исходное положение. Бокова цилиндрическа поверхность поршн притерта к внутренней поверхности силового цилиндра 7. Над поршнем 5 располагаетс передающа давление среда 8, например жидкость, поступающа по входному каналу 9. из расшири тел -нагнетател 10, управл емого ручкой П уровн . Силовой отражатепь 12 одновременно выполн ет роль направл ющего элемента дл заготовки-трубы 13-и запирающего элемента дл передающей давление средь 8. В запирающем элеме те - (силовом отражателе) выполнены ка налы 14 высокого давлени , соедин ющие внутреннюю поло.сть силового цилиндра 7 и рабочую полость 15. Заготовка 13 зажимаетс усили ми Р между полуматрицами 16. В запирающем элемент е предусмотрен канал слива 17, соедин ющий расширитель-нагне .татель 10 с гнездом полуматриц. На фиг, 2 изображен запирающий элемент 12 с центральным каналом 14 высокого давлени , переход щим в радиальные каналы 18, выход щие в рабочую полость 15. Заготовка 13 центрируетс выступом запирающего элемента . . . , Полуматрицы на фиг. 2 условно не показаны. -Устройство работает следующим образом. Заготовка 13 устанавливаетс на запирающем элементе 12 и зажи ыаетс полуматрицами 16. Передающа , давление среда 8, например вода, подаетс через обратный клапан (не показан ) из расширител -нагнетател 10 при помощи ручки 11 уровн через канал 9 в.полость над поршнем 5, каналы 14 высокого давлени в рабочую полость 15. Импульс электромагнитной силы передаетс от индуктора 2 пластинами 3 и 4 кпоршню 5, который, перемеща сь в силовом цилиндре 7, создает высокое импульсное давление в каналах 14 и рабочей .полости 15. В результате приложени этого давлени заготовка 13 деформируетс в полуматрицах 16. В случае недоштамповки заготовки в рабочую полость 15 подаетс дополнительна порци воды и производитс доформообразующа или калибрующа операции. После-окончательного формообразовани заготовки или ее калибровки с помощью ручки уровн 11 передающа давление среда 8 удал етс из рабочей полости 15 в расширит.ельнагнетатель 10. Жидкость, попавша в гнездо полуматриц, в расширительнагнетатель сливаетс по каналу 17, Элемент 6 возврата, например, стальна пружина, возвращает поршень 5 в исходное положение. Герметизаци поршн с силовым цилиндром обеспечиваетс за счет притирани их соприкасающихс поверхностей. Однако герметизаци соприкасающихс поверхностей , необходима только в статическом состо нии устройства, а- во врем действи импульсного давлени высокие требовани к герметизации отпадают , так как происходит запирание жидкости между поршнем 5 и ци-т-. индром 7, Особой герметизации соприкасающихс поверхностей заготовки 131, the invention relates to the processing of metals by pressure. using a pulsed electromagnetic field and a liquid. pressure transmitting medium and can be used to deform tubular blanks of different diameters. Devices are known that contain an inductor, a mandrel, a matrix, in which the tube is deformed by the forces of the interaction of the electromagnetic field of the inductor with eddy currents. Induced by this field in the tube C1. . . . However, the use of such devices is justified only for the deformation of tubular blanks of materials that conduct electrical conductors well, and a certain number of diameters. Deformation of pipes of high strength alloys. poorly conducting electric current, with the help of such devices is very difficult (requires the use of high-electric wire satellites, low resistance of inductors, especially for pipes of small diameter). A multiple action device for electromagnetic punching is known, comprising an inductor, trans. a dosing element (metal mesh, braid or metallic fabric) and a pressure transmitting medium (elastic material) in which. The electromagnetic field of the inductor directly affects the trans. The element that compresses the pressure transfer medium is a deformed workpiece. This device allows materials to be processed regardless of their electrical conductivity. However, when the billets of high-strength metals and alloys are deformed, the pressure-transmitting medium (elastic material) quickly fails, which entails the destruction of the transfer element and the device becomes inoperative. Especially problematic is its use for deforming small diameter pipes (22 mm) from high-strength materials because the resistance of inductors is very small. Another disadvantage of this device, limiting its scope of application, is its low efficiency, efficiency when used for repeated shaping and calibrating .2. pulses. This is due to the fact that after the first impulse between, the surface of the molded workpiece and the transmission element, an air gap is formed and the repeated deforming and calibrating impulses operations become ineffective. The closest in technical essence to the proposed is a device for pulsed hydraulic punching comprising a chamber with means for creating and converting a pulsed pressure into liquids, high pressure channels and locking elements. In devices of this type, the pressure is reduced by This impulse-pressure in a fluid is created due to the energy of an explosion of explosive substances or the energy released during the electro-hydraulic effect that occurs in a special explosive Amer. However, such a device has a low stability of power parameters, due to their dependence on the properties of the working fluid, on the fluctuations of the characteristics of the explosive and the exploding wire, on the erosion of the electrodes. The energy losses of shock waves propagating in all directions and absorbed by elements of the body are also large, which reduces the efficiency of the device. It has a high metal content, since accelerating barrels and durable explosion chambers with protective elements are required. The location of the narrowing channels in the central part of the concentrator (locking element) reduces the bearing capacity of the metal in the cross section of this concentrate, which leads to the separation of the locking part especially when forming pipes of small diameter (22 mm) and reduces the reliability of the device as a whole. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device, ensure the stability and reliability of its operation, reduce metal consumption and the ability to process workpieces of reduced diameter. This is achieved by the fact that in a known device for pulsed hydraulic punching of a tubular billet comprising a chamber with means for creating and converting a pulsed pressure into liquids, high pressure channels extending into the working cavity formed by the wall of the billet, the means for creating and converting a pulse pressure in a liquid are made in the form of coaxially and successively spaced in the direction of the working cavity of the multi-turn inductor of a pulsed magnetic field, borrowing with an inductor a movable high-conducting plate, plates of high mechanical strength material and a ppcrc roller, and high-pressure channels connecting the hyloet .-. over the piston-muclic elicitor with the working cavity, are made inside the working cavity that overlaps locking element concentric with its axis. . FIG. 1 shows devices in section with the arrangement of high pressure channels along the periphery of the locking element; in fig. 2 - a device with an axial location of the channel, communicating with the radial channels. Chamber 1 has a multi-turn inductor 2 of a pulsed magnetic field. Plate 3 of a highly electrically conductive material and plate 4 of a material with high mechanical strength freely fit. To: inductor. The piston 5, having a smaller cross section than the working surface of the inductor, is mounted on the plate 4 and has a reset element 6. The lateral cylindrical surface of the piston is lapped to the inner surface of the ram 7. The piston 5 contains pressure-transmitting medium 8, for example, the fluid coming through the inlet channel 9. from the expansion bodies of the pressure regulator 10, controlled by the level control knob. The force reflector 12 simultaneously performs the role of a guide element for the blank-tube 13 and the locking element for the pressure transmitting medium 8. In the locking element - (power deflector) high pressure channels 14 are made connecting the inner side of the power cylinder 7 and a working cavity 15. The blank 13 is clamped by forces P between the semi-matrix 16. In the locking element e, there is a drain channel 17 connecting the expander-plug valve 10 to the semi-matrix socket. Fig. 2 shows a locking element 12 with a central channel 14 of high pressure passing into the radial channels 18 extending into the working cavity 15. The preform 13 is centered with a protrusion of the locking element. . . The half matrices in FIG. 2 conventionally not shown. -The device works as follows. The blank 13 is installed on the locking element 12 and is clamped by semi-matrix 16. Transmitting medium 8, for example water, is supplied through a check valve (not shown) from the expander-compressor 10 by means of a level knob 11 through the channel 9 c. high pressure channels 14 into the working cavity 15. An electromagnetic force pulse is transmitted from inductor 2 by plates 3 and 4 to piston 5, which, moving in power cylinder 7, creates high pulse pressure in channels 14 and working cavity 15. As a result of this pressurethe preform 13 is deformed in semi-matrix 16. In the case of under-punching of the preform, an additional portion of water is supplied to the working cavity 15 and a preforming or calibrating operation is performed. After final shaping of the workpiece or its calibration using a level knob 11, the pressure transfer medium 8 is removed from the working cavity 15 to the expanding supercharger 10. Liquid entering the semi-matrix nest is discharged into the expansion charger through channel 17. spring returns piston 5 to its original position. The sealing of the piston with the ram is ensured by rubbing in their contacting surfaces. However, the sealing of the contacting surfaces is only necessary in the static state of the device, and, during the action of the pulse pressure, the high requirements for sealing off are no longer present, since fluid is blocked between the piston 5 and the cy-t. Indrom 7, Special sealing of the adjoining surfaces of the workpiece 13

и запирающей части силового отражател 12 по этим же причийам не требуетс .and the locking part of the power reflector 12 is not required for the same prises.

Устройство с центральным каналом (на фиг. 2) и каналами 18 работает аналогично и может примен тьс дл деформировани труб большего диаметра .A device with a central channel (in Fig. 2) and channels 18 operates in a similar manner and can be used to deform pipes of larger diameter.

Положительным эффектом вл етс то, что увеличиваетс КПД устройства за счет уменьшени рассе ни энергии в рабочей жидкости и применени механической мультипликации давлени . Уменьшаетс металлоемкость устройства , так как не. требуетс специальной взрьшной камеры, разгонных стволов и защитных элементов. Повышаетс стабильность силовых параметров , которые однозначно завис т от электрических характеристик магнитно-импульсной установки и индуктора , варьируемых с высокой точностью. Выполнение концентрично расположенных каналов повышает надежности устройства и позвол ет обрабатывать тоубы весьма малого диаметра.The positive effect is that the efficiency of the device is increased by reducing the energy dissipation in the working fluid and the use of mechanical pressure multiplication. The metal consumption of the device decreases as it does not. a special bladder chamber, booster shafts and protective elements are required. The stability of the power parameters, which unambiguously depend on the electrical characteristics of the magnetic pulse unit and the inductor, varies with high accuracy, is increased. The implementation of concentrically arranged channels improves the reliability of the device and allows the processing of tubes of very small diameter.

Claims

DEVICE FOR PULSE HYDRAULIC STAMPING of a tubular billet, containing a chamber with means for generating and converting pulsed pressure into liquids, high pressure channels exiting into the working cavity formed by the wall of the billet and a locking element introduced into the billet, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device , ensuring stability and reliability of its operation, reducing metal consumption and the possibility of processing blanks of reduced diameter, means of creating and converting pulse pressure Phenomena in the liquid are made in the form of a coaxial and sequentially placed toward the working cavity multi-turn inductor of a pulsed magnetic field interacting with the inductor of a movable high-conductivity plate, a plate of material with high mechanical strength and a piston-multiplier, and high-pressure channels connecting the cavity above the piston with a multiplier with working cavity, made in the inside of the working cavity overlapping the locking element concentrically to its axis.

Fig.!

1,113