SU1323197A1 - Die for hot isothermal stamping - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области обработки металлов давлением и может быть использовано в производстве деталей путем гор чей изотермической штамповки. Цель изобретени  - повышение конструктивной прочности штампа и снижение расхода дорогосто щего конструкционного материала. Дл  достижени  цели штамп содержит расположенный концентрично снаружи индукционный нагреватель. В теле штампа выполнена полость, состо ща  из двут участков - энергоприемного и энергопровод щего . Первый из них вьшолнен в виде незамкнутого полого цилиндра по периферии штампа на рассто нии от боковой поверхности, меньшем глубины проникновени  электромагнитного пол . Энергопровод щий участок полости выполнен в виде сход щейс  к оси штампа спирали. Направление витков спирали и индукционного нагревател  одинаковы. В указанной полости помещаетс  материал с высокой электро- и теплопроводностью - электротемпера- туропровод, который частично устран ет вытеснение магнитного потока из центральной части штампа на периферию . Это приводит к более равномерному распределению потерь электроэнергии в теле штампа и, следовательно , к выравниванию температурного режима по сечению штампа. Это позвол ет отказатьс  от разделени  штампа на секции с теплоизолирующими прокладками и встроенными холодильниками. 1 ил. с (Л оо to оо со The invention relates to the field of metal forming and can be used in the production of parts by hot isothermal stamping. The purpose of the invention is to increase the structural strength of the punch and reduce the consumption of expensive structural material. To achieve the goal, the stamp contains an induction heater located concentrically outside. In the body of the stamp there is a cavity consisting of two sections - energy-receiving and energy-conducting. The first of them is made in the form of an open hollow cylinder along the periphery of the punch at a distance from the side surface that is smaller than the penetration depth of the electromagnetic field. The energy-conducting section of the cavity is made in the form of a spiral converging to the axis of the die. The direction of the spiral turns and the induction heater are the same. In this cavity, a material with high electrical and thermal conductivity is placed — an electrical temperature-conductor that partially eliminates the extrusion of magnetic flux from the central part of the punch to the periphery. This leads to a more uniform distribution of electric power losses in the body of the stamp and, consequently, to the equalization of the temperature regime over the cross section of the stamp. This allows the die to be divided into sections with insulating gaskets and built-in refrigerators. 1 il. with (L oo to oo with

Description

Изобретение относитс  к оборудованию дл  обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве деталей путем гор чей изотермической штамповки.The invention relates to equipment for metal forming and can be used in the production of parts by hot isothermal stamping.

Цель изобретени  - повьтение конструктивной прочности штампа и снижение расхода дорогосто щего конструкционного материала путем повьшени  равномерности распределени  температуры в теле штампа благодар  выравниванию магнитной индукции в поперечном сечении штампа, вследствие чего можно отказатьс  от разделени  штампа на секции с теплоизолирующими прокладками и встроенными холодильниками .The purpose of the invention is to increase the structural strength of the stamp and reduce the consumption of expensive structural material by increasing the uniform distribution of temperature in the body of the stamp by aligning the magnetic induction in the cross section of the stamp, as a result of which it is possible to refuse to divide the stamp into sections with insulating pads and built-in refrigerators.

На чертеже изображен штамп, поперечный разрез. IThe drawing shows a stamp, a cross-section. I

Штамп содержит рабочий инструментThe stamp contains the working tool

1, охваченный индуктор 2. В рабочем инструменте имеетс  специальна  полость , закрыта  сверху и снизу материалом штампа. В этой полости размещен электротемпературопровод (ЭТП) 3 из высокопровод щего материала (медь алюминий и т.п.). Поверхность ЭТП покрыта специальной высокоомной оксидной пленкой, снижающей ра- диальные токи утечки через тело штампа . Более равномерна  температура нагрева штампа обеспечиваетс  и без нанесени  оксидного изол ционного сло  на ЭТП, но в меньшей степени, так как увеличиваютс  радиальные токи утечки через штамп.1, covered inductor 2. In the working tool there is a special cavity, which is closed on the top and bottom by the punch material. In this cavity an electrical temperature conduit (ETP) 3 of highly conductive material (copper, aluminum, etc.) is placed. The surface of the ECP is coated with a special high-resistance oxide film that reduces the radial leakage currents through the die body. A more uniform heating temperature of the stamp is provided even without applying an oxide insulating layer on the ECP, but to a lesser extent, since the radial leakage currents through the die increase.

ЭТП состоит из двух участков - энергоприемного 4 и энергопровод щего 5. Участок 4 выполнен в виде незамкнутого по окружности полого цилиндра , расположенного в наружном слое штампа предельно близко к его боковой поверхности. Рассто ние от этого участка ЭТП до боковой поверхности штампа 4г должно быть меньше глубины проникновени  электромагнитного пол The ETP consists of two sections — an energy-receiving 4 and an energy-conducting 5. Section 4 is made in the form of a hollow cylinder that is not closed around the circumference and located in the outer layer of the stamp extremely close to its lateral surface. The distance from this portion of the ECP to the side surface of the punch 4g must be less than the penetration depth of the electromagnetic field.

г-3, G-3,

где р(0м/м) и дТГн/м) - удельное сопротивление и магнитна  проницаемость материала штампа;where р (0м / м) and дТГн / м) - specific resistance and magnetic permeability of the material of the stamp;

f(Гц) - частота тока в индукторе.f (Hz) is the current frequency in the inductor.

Минимальное значение лг определ етс  механической прочностью.The minimum value of lg is determined by mechanical strength.

Участок 5 ЭТП выполнен спиральным так, чтобы ток по нему замыкалс  в направлении, противоположном таковому в участке 4 (на фиг.1 направление тока в ЭТП показано стрелками). В св зи с этим магнитный поток в центральной части направлен так же, как и поток, создаваемый индуктором 2,Section 5 of the ETP is spiral, so that the current through it is closed in the direction opposite to that in section 4 (in Fig.1, the direction of the current in the ETP is indicated by arrows). In connection with this, the magnetic flux in the central part is directed in the same way as the flux created by inductor 2,

т.е. ЭТП частично устран ет вытеснение магнитного потока из центральной части на периферию, вызванное вихре- вь1ми токами в штампе. Это приводит к более равномерному распределению поthose. The ETP partially eliminates the extrusion of magnetic flux from the central part to the periphery caused by eddy currents in the die. This leads to a more uniform distribution of

терь электроэнергии в теле штампа. Выравниванию температурного режима способствует и высока  теплопроводность материала ЭТП.loss of electricity in the body of the stamp. The thermal conductivity of the ETP material also contributes to the equalization of the temperature regime.

Работа ЭТП принципиально не измен етс , если в качестве его материала использовать расплавленный металл, например расплавленный алюминий.The operation of an ETP is not fundamentally changed if molten metal, such as molten aluminum, is used as its material.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Штамп дл  гор чей изотермической штамповки, содержащий рабочий инструмент и охватывающий его индукционный нагреватель с расположением витков по спирали, отличающийс  гам, что, с целью повышени  конструктивной прочности щтакта и снижени  расхода дорогосто щего конструкционного сплава, в рабочем инструменте выполнена полость, состо ща  из расположенной по периферии штампа цилиндрической части, отсто щей от боковой поверхности штампа на рассто ние , меньшее глубины проникновени  электромагнитного пол , и спиральной части, сход щейс  к центральной оси штампа, причем направление витков и индукционного нагревател  одинаково, обе эти части св заны перемычками и заполнены электро- и теплопроводным материалом.A punch for hot isothermal punching, containing a working tool and an induction heater enclosing it with a spiral arrangement that differs from what, in order to increase the structural strength of the contact and reduce the cost of an expensive structural alloy, the working tool has a cavity consisting of along the periphery of the punch of the cylindrical part spaced from the side surface of the punch a distance less than the penetration depth of the electromagnetic field, and of the spiral part converging c to the central axis of the stamp, the direction of the coils and the induction heater being the same, both of these parts are interconnected by bridges and filled with an electrical and thermally conductive material. 4 Л4 L Редактор Л.Пчелинска Editor L. Pchelinska Составитель О.КорабельниковCompiled by O. Korabelnikov Техред А.Кравчук Корректор Л.ПилипенкоTehred A. Kravchuk Proofreader L. Pilipenko Заказ 2900/11Order 2900/11 Тираж 582ПодписноеCirculation 582 Subscription ВНИИПИ Государствениого комитета СССРVNIIPI USSR State Committee по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5 Проитводственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , АProduction and printing company, Uzhgorod, st. Design, And