Устройство для обработки материалов высоким давлением

ОIl ИСАНИЕ 745571

Соизз Советскнх

Сощналистичесиих

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21.12.77 (21)i 2557737/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.

В 21 С 25/00

Гасударственный комитет

СССР аа делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621.979..25(088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 1 О. 07, 80 (72) Авторы изобретения

М. В. Веллер и Ю. С. Коняев (7I) Заявитель

Институт физики высоких давлений АН СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть применено для пластической деформации хрупких материалов, пластической обработки металлов и сплавов при заданной величине гидростатического давления с, 5 целью изменения их структуры и физических свойств, а также для испытаний материалов на предельную пластичность под высоким давлением.

Известно устройство для обработки материалов высоким давлением, содержащее заполненные рабочей средой главный контейнер с поршнем и пробкой и размещенный внутри рабочий контейнер с порш15 нем и пробкой (lj.

Недостатком известного устройства является то, что противоцавление в процессе обработки материалов ограничивается прочностью главного контейнера и его поршня.

Данное изобретение исключает укаэанный недостаток за счет того, что-устройство снабжено окружающим1т рабочий контейнер последовательно размещенными друг в друге промежуточными контейнерами с поршнями и пробками с выполнением в последних дросселирующих каналов, сообщающих внутренние полости контейнеров друг с другом и внешней средой, При этом поршень рабочего контейнера размещен со стороны пробки охватывающегб его промежуточного контейнера, а поршень промежуточного контейнера— со стороны пробки охватываюшего его контейнера.

На фиг, 1 представлен общий вид четырехступенчатого устройства в исполнении для гидропрессования с противодавлением, на фиг. 2-4 - рабочий контейнер в исполнении для осадки (фиг. 2), обжима (фиг. 3) и раздачи (фиг. 4) под давлением; на фиг. 5 устройство изображено трехступенчатым, в исполнении для растяжения под давлением, поршни смежных контейнеров направлены навстречу друг другу.

5571 4

3 ?4

УстрОйствО (фиг. 1) содержит рабочий контейнер 1 с заготовкой 2, поршнем 3, матрицей 4 и пробкой, выполненной в . виде дроссельной шайбы 5. Рабочий контейнер 1 размещен в промежуточном контейнере 6 с поршнем 7, контейнер 6 — в промежуточном контейнере 8 с поршнем 9, а вся сборка — в главном контейнере 10 с поршнем 11. Пробки контейнеров 6, 8, 10 выполнены в виде наборов дроссельных шайб, что упрощает варьирование конфигурации дросселирующих каналов. Пробка контейнера 6 состоит из шайб 12 и 13, пробка контейнера 8 - из шайб 14 и 15, а пробка контейнера 10 - из шайб 16, 17 и 18.

Дроссельная шайба 12 имеет осевое отверстие ступенчатой формы с входной расточкой 19 и дросселируецим каналом 20, а также боковые сверления 21. Аналогич ную конструкцию имеют дроссельные шайбы 14 и 16 с боковыми сверлениями

22 и 23. Сверпения 21, 22 и 23 сообщают соответственно полости промежуточных контейнеров 6 и 8 и главного контейнера 1.0 с образуемым дроссельными ша йбами центральным дросселирующим каналом, сообщающим шайбы 5 и 18.

В этом .канале давление постепенно падает от максимально достижимого на выходе из матрицы 4 до атмосферного.

Расточки (например, 19) в центральных отверстиях дроссельных шайб 12, 14

16 и 18 образуют периодические расширения центрального дросселирующего канала, которые способствуют стабилизации течения рабочей среды и предотврацеают пульсации противодавления и дав-, ления поддержки контейнеров 1, 6 и 8 в процессе деформации заготовки.

Наружный диаметр контейнеров 1, 6 ! и 8 выполнен переменным, уменьшающимся в сторону поршня с тем, чтобы обеспечить максимальную поддержку наиболее нагруженных участков контейнеров (вблизи их поршней). Сопротивление кольцевых зазоров между контейнерами перетеканию рабочей средье от поршней 7, 9, 11 к отверстиям 21, 22 и 23 создает градиент давления поддержки вдоль оси контейнеров. Меняя форму образующей наружной поверхности контейнеров 1, 6 и 8, можно регулировать величину давления поддержки на каждом участке контейнера. Регулирование упрощается установкой тонкостенных колец (например

24, 25, 26) с разным "наружным диамет» ром.

Для Осадки заготовки 2 под /еавлеиием применен фигурный боек 27 (фиг. 2) с периферийными пазами 28 для поддона рабочей среды из рабочего контейнера 1 к дросселирующему каналу 29, выполненному в дроссельной шайбе 5. Заготовка

2 опирается на поршень 3 через боек 30.

Для обжима кольцевой заготовки 2. (фиг. 3) матрица 4 устанавливается меньшим диаметром воронки в сторону поршня 3, на который опирается через боек 30.

Для раздачи кольцевой заготбвки 2 (фиг. 4) применены коническая оправка

31 и подкладное .кольцо 32.

Устройство работает следующим образом.

При выполнении гидропрессования с противодавлением (фиг. 1) заготовку 2 загружают в контейнер 1 высокого давления вместе со стаканом из рабочей среды. Устанавливают поршень 3 и матрицу 4 с дроссельной шайбой 5, которые также заполняют рабочей средой. Заготовка 2 располагается на некотором расстоянии от матрицы 4; достаточном для компенсации ожимаемости среды и упру» гой деформации деталей в прессе подъема давления в рабочем контейнере 1.

Затем всю сборку помещают в стакан из рабочей среды и устанавливают в промежуточный контейнер 6, вводят поршень 7 и дроссельные шайбы 12 и. 13, отверстия которых предварительно заполнены рабочей средой. Таким образом устанавливают контейнер 6 в контейнер

8, а тот — в контейнер 10. Шайбы 1418 также заполняются рабочей средой перед сборкой устройства.

При в да вливании поршня 1 1 ра боча я среда в главном контейнере сжимается и излишки ее вытесняются через зазор между контейнерами 8 и 10 и отверстие

23. Затем последовательно вступают в действие поршни 9, 7 и 3. При этом рабочая среда выдавливается из контейнеров 8, 6 и 1 и в центральном дросселирующем канале возникает перепад давленияпротиводавление. Лалее начинается выдавливание заготовки 2, которое заканчивается при ее упоре в дроссельную шайбу 5 или при упоре поршня 7 в рабочий контейнер 1.

По окончании деформации устройство разбирают послецовательной выпрессовкой контейнеров 8, 6 и 1 в направлении, противоположном направлению рабочего хода поршней.

1. Устройство для обработки материалов высоким. давлением, содержащее заполненный рабочей средой главный контейнер с поршнем и пробкой и размещенный внутри него рабочий контейнер с: пробко11 и поршнем, о т л и ч а ю5 7455

Осадка заготовки 2 (фиг. 2) начинается в момент ее упора в боек 27. При этом излишки рабочей среды перетекают через пазы 28 в дроссельный канал 29.

Обжим заготовки 2 (фиг. 3) начинается при ее приближении к дроссельной шайбе 5 и заканчивается при упоре матрицы 4 в шайбу 5 или заготовки 2в боек 30.

При раздаче (фиг.4 ) заготовка 2 1О садится своим торцом на подкладное кольцо 32 и коническая оправка 31 продавливается через заготовку 2 давлением рабочей среды, KBK при гидропрессовании с противодавлением.

В случае встречного расположения поршней смежных контейнеров в трехступенчатом варианте (фиг. 5) пробка рабочего контейнера 1 (шайбы 5 и 12) опирается на поршень 7 промежуточного кон- 20 тейнера 6, а пробка промежуточного кон тейнера 6 (шайбы 33, 11, 14) - на пор шень 11 главного контейнера 10. Пробка главного контейнера (шайбы 16, 17 и

18) опирается на стол пресса 34. При этом рабочий 1 контейнер сообщается с промежуточным 6 через очко матрицы

4, отверстия 29, 19, 20 и 21 в шайбах 5 и 12, а промежуточный контейнер 6 - с главным контейнером 10 че- 30 рез боковые отверстия 35 в шайбе 33, . центральные отверстия 36. и 37 в шайбах 11 и 14 и боковые отверстия 22 в шайбе 14. Для осуществления процесса растяжения заготовка 2 снабжена передней головкой 38 и задней 39. диаметр передней головки 38 близок к диаметру очка матрицы 4, а задняя головка 39 свободно входит в рабочий контейнер 1, с зазором, достаточным для центровки 40 заготовки 2 относительно контейнера 1.

Головки 38 и 39 могут быть выполнены эацело с заготовкой 2 или съемными.

Если съемная передняя головка 38 выполнена иэ твердого материала, а диа- 45 метр ее больше диаметра очка матрицы

4, то давление при растяжении заготовки 2 возрастает на величину, необходимую для выдавливания головки 38 через матрицу 4.

Устройство работает следующим образом.

Все дроссельные шайбы заполняют рабочей средой. Заготовка. 2 помещается в контейнер 1 в стакане из рабочей сре55 ды. В такие же стаканы помещаются собранные контейнеры 1 и 6 с поршнями 3 и 7. Между торцами поршня 3 и дроссель7х 6 ной шайбой 33, а также поршня 7 и шайбы 16 выдерживается определенный эа« зор. При вдавливании поршня 11 и главный контейнер 10 промежуточный 6 и рабочий 1 контейнеры перемещаются вместе с ним до соприкосновения торцов поршня 7 и шайбы 16. Излишки рабочей среды выдавливаются из главного контейнера 10 через отверстия 23 и 37 в шайбу 18 и вытесняют находящуюся в ней рабочую среду в виде компактного прутка, диаметр которого в несколько раэ повышает диаметр отверстия 37. При дальнейшем пе ремещении поршня 11 излишки рабочей среды из контейнера 6 перетекают через отверстия 35, 36, 37 и 22 вжлавный контейнер 10 и вытесняют находящуюся в нем рабочую среду, преодолевая сопротивление кольцевого затора между контейнерами 6 и 10 и сопротивление отверстий. в шайбах 16, 17 и 18. Затем дроссельная шайба 33 воздействует на поршень

3 и вдавливает его s рабочий контейнер

l. При этом рабочая среда перетекает иэ контейнера 11 через отверстия 29, 19; 20 и 21 в кольцевой зазор между контейнерами 1 и 6, который она должна преодолеть, прежде чем достигнет шайбы 33. Видно, что путь рабочей среды от дроссельной шайбы 5 до шайбы

18 значительно удлиняется. К сопротивлениям центральных отверстий дроссельных шайб добавляется сопротивление боковых отверстий 21, 35, 22 и 23 и сопротивление кольцевых зазоров между контейнерами.

Растяжение заготовки 2 начинается при перекрытии очка матрицы 4 передней головкой 38. При этом рабочая среда замыкается в кольцевой полости между матрицей 4, заготовкой 2, задней головкой 39 я рабочим контейнером 1. дальнейшее смещение поршня 3 вызывает.растяжение заготовки 2. В зависимости от соотношения диаметров загоI товки 2 и передней головки 38 способ деформации в начальный момент может изменяться от активного растяжения до пережима заготовки 2 рабочей средой.

Формула изобретения

7 щ е е с я тем, что, с целью повышения рабочего давления и прочности устройства, оно снабжено окружающими рабочий контейнер последовательно размещенными друг в друге промежуточными контейнерами с поршнями и пробками с вййолнением в последних дросселирующих каналов, сообщающих внутренние полости контейнеров друг с другом. и внешней средой.

2. Устройство по п. 1, о т л и— чающее с я тем, что поршень

745571 8 рабочего контейнера размещен со стороны пробки "охватывающего его промежуточного контейнера, а поршень промежуточного контейнера - со стороны пробки охватывающего его контейнера.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

)0 1. Авторское свидетельство СССР

% 314571, кл. B 21 С 25/10, 1971 (прототип) .

745571

f

Я

38

Фиг. 5

Составитель Г. Кривонос

Редактор И. Гохфельд Техред О.Андрейко Корректор, Н. Назарова

Заказ 3854/6 Тираж 986 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4