RU2021066C1 - Die for manufacturing hollow forges with two side pipes - Google Patents

Abstract

FIELD: production of forges. SUBSTANCE: die has piercing punch with annular pressure bead having two inclined surfaces disposed adjacent to working end to form symmetrical wedge with an angle of 100-140 deg. between its surfaces, two half-dies defining central and two side cavities, where side punches are disposed. Half-dies have joining plane extending through axes of side cavities. Piercing punch is mounted in such a way that each inclined surface of wedge is positioned adjacent to side cavity of half-dies. Inclined surfaces of piercing punch wedge may made convex or concave. EFFECT: simplified construction and enhanced reliability in operation. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Преимущественной областью применения изобретения является производство крупногабаритной трубопроводной арматуры высокого и повышенного давления, используемой в энергетическом, химическом и некоторых других отраслях машиностроения. The invention relates to the processing of metals by pressure. An advantageous field of application of the invention is the production of large-sized pipe fittings of high and high pressure used in the energy, chemical and some other engineering industries.

В связи со сложностью формы корпусов, являющихся основным ответственным элементом изделий арматуры - задвижек, клапанов, кранов, вентилей, для их изготовления в цельноштампованном исполнении преимущественно применяют способ комбинированного выдавливания, а именно совмещения обратного и поперечного выдавливания. Due to the complexity of the shape of the housings, which are the main responsible element of valve products - gate valves, valves, taps, valves, for their manufacture in a fully stamped design, the method of combined extrusion, namely, combining reverse and transverse extrusion, is mainly used.

Цельноштампованные корпуса более надежны в эксплуатации по сравнению с корпусами, получаемыми посредством стального литья и в штампованном исполнении. All-stamped casings are more reliable in operation compared to casings obtained by means of steel casting and stamped execution.

Возможности использования выдавливания для изготовления крупногабаритных заготовок ограничиваются необходимостью применения прессов двойного действия с большими рабочими усилиями и интенсивный износ рабочих поверхностей штампа. Наличие у поковки боковых патрубков вызывает при выдавливании большую неравномерность течения металла, возникают большие окружные деформации. Это вызывает существенное повышение контактных напряжений и общего усилия выдавливания. The possibilities of using extrusion for the manufacture of large-sized blanks are limited by the need to use double-action presses with great work forces and intensive wear of the working surfaces of the stamp. The presence of side branch pipes at the forgings causes a large non-uniformity of the metal flow during extrusion; large circumferential deformations occur. This causes a significant increase in contact stress and overall extrusion force.

Как показали опытные работы, гидравлический пресс усилием на центральном ползуне, равным 40 НМ, позволяет получать поковки задвижек для трубопроводов с условным проходом Ду 150 мм, тогда, как требуются задвижки для трубопроводов высокого давления до Ду 600 мм. As experimental work has shown, a hydraulic press with a force on the central slider equal to 40 Nm allows to obtain forgings of gate valves for pipelines with nominal pass DN 150 mm, while valves are required for high pressure pipelines up to DN 600 mm.

Известен штамп для выдавливания поковок с патрубками, расположенными на одной оси, например, для корпусов трубопроводных задвижек (1), содержащий две разъемные полуматрицы, в которых выполнена гравюра с полостями под патрубки поковки. Пуансон имеет осесимметричный рабочий торец. A known stamp for extruding forgings with nozzles located on the same axis, for example, for valve body casings (1), contains two detachable half-matrixes, in which an engraving is made with cavities for the forging nozzles. The punch has an axisymmetric working end.

Недостатком штампа является его низкая стойкость, так как имеет место затрудненное затекание металла в боковые полости матрицы и возникает большая неравномерность деформаций. Металл исходной цилиндрической заготовки вначале осаживается симметрично, а затем часть металла из-под торца пуансона заталкивается в боковые полости меньшего поперечного сечения. В зоне образования патрубков происходит дополнительное перемещение металла в окружных направлениях. Неравномерность деформаций также влечет за собой повышение усилия деформирования и оказывает отрицательное влияние на структуру металла поковки. The disadvantage of the stamp is its low resistance, since there is a difficult flow of metal into the side cavities of the matrix and there is a large non-uniformity of deformations. The metal of the initial cylindrical billet is first deposited symmetrically, and then part of the metal from under the end of the punch is pushed into the side cavities of a smaller cross section. In the zone of formation of the pipes there is an additional movement of the metal in circumferential directions. The unevenness of the deformations also entails an increase in the deformation force and has a negative effect on the structure of the metal forgings.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является штамп для изготовления полой поковки с боковыми патрубками (2), включающий прошивной пуансон с осесимметричным рабочим торцем и нажимным кольцевым буртом, две полуматрицы, имеющие плоскость разъема и образующие центральную и две боковые полости, и установленные в полостях полуматриц боковые пуансоны. Closest to the proposed technical solution is a stamp for the manufacture of a hollow forgings with side pipes (2), including a piercing punch with an axisymmetric working end and a pressure annular collar, two half-matrixes having a connector plane and forming a central and two side cavities and installed in the cavities of the half-matrix side punches.

Недостатками штампа являются большое усилие деформирования и низкая стойкость рабочих поверхностей из-за большой неравномерности деформаций и напряжений при затекании металла в боковые полости полуматриц из средней части центральной полости полуматриц на заключительной стадии деформирования. The disadvantages of the stamp are the large deformation force and low resistance of the working surfaces due to the large unevenness of deformations and stresses when the metal flows into the side cavities of the half-matrix from the middle part of the central cavity of the half-matrix at the final stage of deformation.

Целью изобретения является повышение стойкости рабочих поверхностей и снижение усилия деформирования. The aim of the invention is to increase the resistance of the working surfaces and the reduction of the deformation force.

Поставленная цель достигается тем, что в штампе для изготовления полых поковок с двумя боковыми патрубками, расположенными на одной оси, содержащем прошивной пуансон с нажимным кольцевым буртом, полуматрицы, образующие центральную и две боковые полости и имеющие плоскость разъема, проходящую по осям боковых полостей, и боковые пуансоны, установленные в боковых полостях полуматриц, согласно изобретению, прошивной пуансон со стороны рабочего торца выполнен с двумя наклонными поверхностями в виде симметричного клина и установлен так, что каждая наклонная поверхность клина расположена со стороны боковой полости полуматриц;
наклонные поверхности клина на прошивном пуансоне выполнены плоскими с углом между ними, равным 100-140^о;
наклонные поверхности клина на прошивном пуансоне выполнены выпуклыми;
наклонные поверхности клина на прошивном пуансоне выполнены вогнутыми.This goal is achieved by the fact that in the stamp for the manufacture of hollow forgings with two side pipes located on the same axis, containing a piercing punch with a pressure annular collar, half-matrices forming a central and two side cavities and having a connector plane passing along the axes of the side cavities, and side punches installed in the side cavities of the half-matrix, according to the invention, the piercing punch on the side of the working end is made with two inclined surfaces in the form of a symmetrical wedge and installed so that each inclined surface of the wedge is located on the side of the lateral cavity of the semi-matrices;
the inclined surface of the wedge on the piercing punch is made flat with an angle between them equal to 100-140 ^about ;
the inclined surfaces of the wedge on the piercing punch are convex;
the inclined surfaces of the wedge on the piercing punch are made concave.

На фиг. 1 показан участок прошивного пуансона у его торца: а - клин с плоскими наклонными поверхностями; б - клин с выпуклыми наклонными поверхностями; в - клин с вогнутыми наклонными поверхностями; на фиг.2 - предложенный штамп (разрез а-а по плоскости, проходящей по осям боковых полостей полуматриц; разрез б-б по перпендикулярной плоскости). In FIG. 1 shows a section of a piercing punch at its end: a - a wedge with flat inclined surfaces; b - a wedge with convex inclined surfaces; in - a wedge with concave inclined surfaces; figure 2 - the proposed stamp (section aa along a plane passing along the axes of the side cavities of the semi-matrices; section bb along the perpendicular plane).

Штамп для изготовления полой поковки с боковыми патрубками содержит закрепленный на пуансонодержателе 1 прошивной пуансон 2 с рабочим торцем, выполненным в виде симметричного клина (наклонные поверхности А и торцевая поверхность Б). Полуматрицы 3 расположены в корпусе 4. Полуматрицы имеют вертикальный разъем и образуют центральную и боковые полости, при этом в боковых полостях полуматриц установлены боковые пуансоны 5. The stamp for the manufacture of a hollow forgings with side nozzles contains a piercing punch 2 fixed to the punch holder 1 with a working end made in the form of a symmetrical wedge (inclined surfaces A and end surface B). The half-matrices 3 are located in the housing 4. The half-matrices have a vertical connector and form the central and side cavities, while side punches 5 are installed in the side cavities of the half-matrices.

Прошивной пуансон 2 предлагаемой формы может применяться в штампах как с вертикальным, так и с горизонтальным разъемом полуматриц. Firmware punch 2 of the proposed form can be used in dies with both vertical and horizontal half-matrix connectors.

Угол наклона поверхностей клина со стороны торца пуансона выбран из условия обеспечения целенаправленного течения металла - большие объемы металла со стороны формообразования боковых патрубков. При пуансоне с плоскими сторонами клина, если угол α > 140^о, будет резко возрастать усилие деформирования, а если угол α < 100^о, потребуется существенное увеличение высоты донной части поковки, что нежелательно.The angle of inclination of the surfaces of the wedge from the side of the end face of the punch is selected from the condition of ensuring a targeted flow of metal - large volumes of metal from the side of the formation of the side pipes. When the punch with the flat sides of the wedge, if the angle α> ^140, will dramatically increase the deformation force, and if the angle α ^{<100 °,} will require a substantial increase in the height of the bottom of the forgings, which is undesirable.

Штамп работает следующим образом. The stamp works as follows.

Нагретую заготовку закладывают в полость полуматриц 3 при выдвинутом положении стола пресса. Стол вместе с полуматрицами, установленными в корпусе 4, вдвигают под пресс. Опускают прошивной пуансон 2 и происходит деформирование заготовки. The heated billet is placed in the cavity of the semi-matrix 3 with the extended position of the press table. The table, together with the semi-matrices installed in the housing 4, is pushed under the press. The piercing punch 2 is lowered and the workpiece is deformed.

При этом благодаря предложенной форме торца пуансона течение металла происходит целенаправленно, в радиальном направлении в соответствии с расположением объемов металла на участках. В направлении боковых полостей полуматриц вытесняется большая часть металла, чем в перпендикулярных направлениях. Вследствие этого существенно уменьшаются окружные деформации и тем облегчается заполнение металлом боковых полостей полуматриц на заключительной стадии формообразования поковки. Moreover, due to the proposed shape of the end face of the punch, the metal flow occurs purposefully, in the radial direction in accordance with the location of the metal volumes in the sections. A greater part of the metal is displaced in the direction of the side cavities of the semi-matrices than in the perpendicular directions. As a result of this, circumferential deformations are significantly reduced, and this facilitates the filling of the side cavities of the semi-matrices with metal at the final stage of forging formation.

Благодаря этому существенно снижается усилие деформирования и контактные напряжения на рабочих поверхностях полуматриц, что повышает их стойкость и обеспечивает полноту заполнения полостей под патрубки. Due to this, the deformation force and contact stresses on the working surfaces of the semi-matrices are significantly reduced, which increases their resistance and ensures the completeness of filling the cavities under the nozzles.

Опыты, проведенные на модельных штампах в 1:5 от натурной величины, показали эффективность применения предлагаемого штампа. The experiments conducted on model dies at 1: 5 of the full-scale value showed the effectiveness of the proposed stamp.

Некоторое изменение формы донной части центральной полости поковки не оказывает влияния на трудоемкость механической обработки изделия, так как эта часть полости подвергается дробеструйной обработке. Some change in the shape of the bottom of the central cavity of the forging does not affect the complexity of machining, as this part of the cavity is subjected to bead-blasting.

Claims (4)

1. ШТАМП ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПОКОВОК С ДВУМЯ БОКОВЫМИ ПАТРУБКАМИ, расположенными на одной оси, содержащий прошивной пуансон с нажимным кольцевым буртом, полуматрицы, образующие центральную и две боковые полости и имеющие плоскость разъема, проходящую по осям боковых полостей, и боковые пуансоны, установленные в боковых полостях полуматриц, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости рабочих поверхностей штампа и уменьшения усилия деформирования, прошивной пуансон со стороны рабочего торца выполнен с двумя наклонными поверхностями в виде симметричного клина и установлен так, что каждая наклонная поверхность клина расположена со стороны боковой полости полуматриц. 1. A STAMP FOR MAKING HOLLOW FORGINGS WITH TWO SIDE PIPES located on the same axis, containing a piercing punch with a pressure ring collar, half-matrixes forming a central and two side cavities and having a connector plane running along the axes of the side cavities and side punches installed lateral cavities of semi-matrixes, characterized in that, in order to increase the resistance of the working surfaces of the stamp and reduce the deformation force, the piercing punch on the side of the working end is made with two inclined surfaces in the form of a symmetrical wedge and is installed so that each inclined surface of the wedge is located on the side of the side cavity of the semi-matrices. 2. Штамп по п.1, отличающийся тем, что наклонные поверхности клина на прошивном пуансоне выполнены плоскими с углом 100 - 140^o между ними.2. The stamp according to claim 1, characterized in that the inclined surface of the wedge on the piercing punch is made flat with an angle of 100 - 140 ^o between them. 3. Штамп по п.1, отличающийся тем, что наклонные поверхности клина на прошивном пуансоне выполнены выпуклыми. 3. The stamp according to claim 1, characterized in that the inclined surface of the wedge on the piercing punch is made convex. 4. Штамп по п.1, отличающийся тем, что наклонные поверхности выполнены вогнутыми. 4. The stamp according to claim 1, characterized in that the inclined surface is made concave.

Images