RU2464172C1

RU2464172C1 - Heating unit of dies for large-size product isothermal forging

Info

Publication number: RU2464172C1
Application number: RU2011102511/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Пасечник (RU); Николай Васильевич Пасечник; Александр Павлович Шляхин (RU); Александр Павлович Шляхин; Сергей Николаевич Шушурин (RU); Сергей Николаевич Шушурин; Виктор Григорьевич Тришкин (RU); Виктор Григорьевич Тришкин; Александр Николаевич Шляхин (RU); Александр Николаевич Шляхин; Николаей Николаевич Грунин (RU); Николаей Николаевич Грунин; Петр Александрович Шляхин (RU); Петр Александрович Шляхин
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-10-20
Also published as: RU2011102511A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming. Proposed unit comprises top and bottom die holders, modules making heating zone, billet feed opening, door gate with fan, and coil resistance heaters. Said modules are provided with dual metal doors and heat insulation. Two modules of the bed are arranged on die holders using heat-insulation quick change inserts. Top and bottom modules are composed of closed circuits. Other modules have opening for quick-change door flap. Coil heaters are arranged in heat insulation slots of all modules apart from bed module and inclined toward insulation edges.

EFFECT: reduced heat losses, uniform heating.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для обработки металлов давлением и наиболее эффективно может быть использовано для изотермической штамповки деталей из алюминиевых, магниевых сплавов и латуни.The invention relates to equipment for metal forming and can most effectively be used for isothermal stamping of parts from aluminum, magnesium alloys and brass.

Аналогом заявляемого технического решения является штамповый блок с проволочными нагревателями сопротивления, описанный в книге С.З.Фиглина, В.В.Бойцова, Ю.Г.Калпина и Ю.И.Каплина «Изотермическое деформирование металлов», М., Машиностроение, 1978 г., 239 стр., на стр.46…47, рис.19. Штамповый блок состоит из нагревателей для нагрева штампов, набора подкладных плит, стационарных теплоизолирующих кожухов с рабочим окном и дверной заслонкой для загрузки заготовок и выгрузки отштампованных изделий. Рабочее окно размещено в среднем кожухе и расположено на уровне плоскости смыкания штампов. Штамповый блок оснащен металлическим экраном, закрепленным на верхней части штампового блока.An analogue of the claimed technical solution is a stamping block with wire resistance heaters described in the book by S.Z. Figlin, V.V. Boytsov, Yu.G. Kalpin and Yu.I. Kaplin "Isothermal deformation of metals", M., Engineering, 1978 city, 239 pages, on pages 46 ... 47, Fig. 19. The stamp block consists of heaters for heating stamps, a set of backing plates, stationary heat-insulating casings with a working window and a door shutter for loading blanks and unloading stamped products. The working window is located in the middle casing and is located at the level of the plane of closure of the dies. The stamp block is equipped with a metal screen fixed to the top of the stamp block.

К недостаткам блока следует отнести невозможность штамповки относительно больших изделий. Кроме того, при нагреве штампов в разомкнутом состоянии наблюдаются большие потери тепла через тонкую стенку теплоизоляции верхнего кожуха. Еще одним недостатком является трудность равномерного прогрева штампов, а это связано с увеличением времени их прогрева.The disadvantages of the block include the impossibility of stamping relatively large products. In addition, when the dies are heated in the open state, large heat losses are observed through the thin wall of the thermal insulation of the upper casing. Another disadvantage is the difficulty of uniform heating of the dies, and this is due to the increase in the time of their heating.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение потерь тепла при подогреве разомкнутых штампов, повышение равномерности прогрева штампов, улучшение условий труда.The technical result of the invention is to reduce heat loss when heating open dies, increasing the uniformity of heating dies, improving working conditions.

Технический результат достигается за счет того, что модули, образующие рабочую зону нагрева, установлены на верхнем и нижнем штамподержателях с использованием теплоизоляционных быстросменных вставок, верхний и нижний модули основания выполнены в виде замкнутых контуров, остальные модули - с окном для быстросменной дверной заслонки (окно для загрузки заготовок), а спиральные нагреватели расположены в пазах теплоизоляции всех модулей, кроме модулей основания, выполненных с уклоном в сторону ее наружных стенок. При этом модули оснащены теплоизоляцией и двойными металлическими стенками, выполнены разной высоты, а угол наклона пазов для спиральных нагревателей равен 10-30°.The technical result is achieved due to the fact that the modules forming the working heating zone are installed on the upper and lower die holders using heat-insulating quick-change inserts, the upper and lower base modules are made in the form of closed loops, the remaining modules with a window for a quick-change door shutter (window for loading blanks), and spiral heaters are located in the grooves of the thermal insulation of all modules, except for the base modules, made with a slope towards its outer walls. Moreover, the modules are equipped with thermal insulation and double metal walls, made of different heights, and the angle of inclination of the grooves for spiral heaters is 10-30 °.

Предлагаемый блок изображен в виде графических материалов, где:The proposed block is depicted in the form of graphic materials, where:

- на фиг.1 представлен разрез блока нагрева штампов в сборе,- figure 1 presents a section of a block of heating stamps assembly,

- на фиг.2 представлен разрез одного из модулей блока нагрева.- figure 2 presents a section of one of the modules of the heating unit.

В блок нагрева штампов 1 и 2, опирающихся на штамподержатели (подштамповые плиты) 3 и 4, входят модули 5, 6, 7, 8 и 9, два из которых 5 и 6, являющиеся основаниями, не имеют нагрева, а остальные модули 7, 8 и 9 оснащены спиральными нагревателями сопротивления 10. Модули 5, 6, 7 и 8 выполнены в виде замкнутых контуров, а один или несколько модулей 9 имеют окно для установки быстросменной дверной заслонки 11. Все модули выполнены с двойными стенками 12 и 13 (фиг.2), между которыми размещены токоподающие шины для нагревателей 10 и направляющие колонки 14 с втулками 15 для центрирования модулей. Внутри модули оснащены теплоизоляцией 16, в пазах которой расположены нагреватели 10. Нижняя часть пазов теплоизоляции 16 выполнена с уклоном от 10 до 30° в сторону наружной стенки теплоизоляции для предотвращения выпадения спиральных нагревателей при монтаже модулей. Во внешних стенках 13 модулей выполнены окна «А» для крюков грузоподъемных средств. В дверной заслонке 11 (фиг.1), либо в одном из модулей со стороны дверной заслонки установлен вентилятор 17. Для сокращения потерь тепла при подогреве штампов 1 и 2 между основаниями 5, 6 и штампом 1, 2 установлены вставки 18 и 19 с теплоизоляцией. Так как блок нагрева предназначен для подогрева сотен штампов, то его внутренние размеры определяются габаритами самого крупного штампа, а использование модулей разной высоты позволяет осуществлять изотермическую штамповку в штампах разной высоты.The heating block of dies 1 and 2, supported by die holders (sub-stamp plates) 3 and 4, includes modules 5, 6, 7, 8 and 9, two of which 5 and 6, which are bases, are not heated, and the rest of the modules 7, 8 and 9 are equipped with spiral resistance heaters 10. Modules 5, 6, 7 and 8 are made in the form of closed loops, and one or several modules 9 have a window for installing a quick-change door shutter 11. All modules are made with double walls 12 and 13 (Fig. 2), between which there are busbars for heaters 10 and guide columns 14 with bushings 15 for centering modules. Inside the modules are equipped with thermal insulation 16, in the grooves of which there are heaters 10. The lower part of the thermal insulation grooves 16 is made with a slope of 10 to 30 ° towards the outer wall of the thermal insulation to prevent spiral heaters from falling out during the installation of the modules. In the outer walls of 13 modules, windows “A” are made for hooks of lifting devices. A fan 17 is installed in the door shutter 11 (Fig. 1), or in one of the modules on the side of the door shutter. To reduce heat loss during heating of dies 1 and 2, inserts 18 and 19 with thermal insulation are installed between the bases 5, 6 and stamp 1, 2 . Since the heating unit is designed to heat hundreds of dies, its internal dimensions are determined by the dimensions of the largest dies, and the use of modules of different heights allows isothermal stamping in dies of different heights.

Работа блока нагрева для изотермической штамповки осуществляется следующим образом. Стол пресса с нижним штамподержателем 3 перемещают в крайнее положение и на него устанавливают нагретые штампы 1 и 2. Штампы подают на ось пресса, траверсу пресса опускают и штампы крепят к штамподержателям 3 и 4. Траверсу пресса поднимают, стол пресса выдвигают и на нижний штамподержатель 3 краном устанавливают модуль 5 (основание) и между основанием 5 и штампом 1 вставку 18. На основание 5 устанавливают нижний модуль 7 и один или несколько модулей 9. Суммарная высота модулей 5, 7 и 9 должна быть меньше высоты штампов в сомкнутом состоянии (расстояния между штамподержателями в конце штамповки).Так как при установке модулей краном они могут наклоняться, то для предотвращения выпадения спиралей нагревателей 10 из своих гнезд нижняя часть пазов теплоизоляции 16 для расположения нагревателей 10 выполнена с уклоном от 10 до 30° в сторону наружных стенок теплоизоляции модулей. В окно модулей 9 устанавливают дверную заслонку 11 с вентилятором 17. Вентилятор 17 может находиться сбоку в модуле 7, 8 или 9 со стороны дверной заслонки 11. Затем на модуль 9 устанавливают верхний модуль 8 и верхнее основание 6, в которое вставляют верхнюю вставку 19. Модули 5, 7 и 9 крепят друг к другу. Штамп 1, 2 подают на ось пресса, траверсу пресса опускают и крепят верхнее основание 6 с установленной в нем вставкой 19 к верхнему штамподержателю 4. Нагреватели 10 расположены с трех сторон штампов 1 и 2. Шины нагревателей 10 с каждой стороны соединяют друг с другом и подключают к источнику тока, после чего осуществляют подогрев штампов до требуемой температуры. Для выравнивания температуры нагрева по высоте штампов используют вентилятор 17. Так как при нагреве внутренние металлические стенки модулей 12 нагреваются до температуры, превышающей 100°C, то наличие двойных стенок модулей с воздушным зазором между стенками позволяет обслуживающему персоналу работать в комфортных условиях, так как температура наружных стенок 13 близка к комнатной. После подогрева штампов траверсу пресса поднимают, стол пресса перемещают в крайнее положение, верхний модуль 8 снимают краном, нижний штамп 1 перемещают на ось пресса, дверную заслонку 11 отодвигают, нагретую заготовку подают в штамп, дверную заслонку 11 закрывают и производят штамповку изделия. После штамповки траверсу пресса поднимают, дверную заслонку 11 сдвигают и отштампованное изделие извлекают из штампов. Для уменьшения потерь тепла при изотермической штамповке блок нагрева может быть оснащен экранами, прикрепленными к верхнему штамподержателю 4 и расположенными по периферии модулей 6 и 8.The operation of the heating unit for isothermal stamping is as follows. The press table with the lower die holder 3 is moved to the extreme position and heated dies 1 and 2 are installed on it. The dies are fed to the axis of the press, the press beam is lowered and the dies are attached to the die holders 3 and 4. The press beam is lifted, the press table is extended to the lower die holder 3 module 5 (base) is installed with a crane and insert 18 is inserted between the base 5 and the stamp 1. The bottom module 7 and one or more modules 9 are installed on the base 5. The total height of the modules 5, 7 and 9 must be less than the height of the stamps in the closed state (distance between the die holders at the end of stamping). Since they can be tilted when installing the modules with a crane, to prevent the spirals of the heaters 10 from falling out of their sockets, the lower part of the insulation slots 16 for the location of the heaters 10 is made with a slope of 10 to 30 ° towards the outer walls of the thermal insulation of the modules . A door shutter 11 with a fan 17 is installed in the window of the modules 9. The fan 17 can be located laterally in the module 7, 8 or 9 on the side of the door shutter 11. Then, the upper module 8 and the upper base 6 are installed on the module 9, into which the upper insert 19 is inserted. Modules 5, 7 and 9 are attached to each other. The stamp 1, 2 is fed to the axis of the press, the crosshead of the press is lowered and the upper base 6 is mounted with the insert 19 installed in it to the upper die holder 4. The heaters 10 are located on three sides of the dies 1 and 2. The tires of the heaters 10 are connected to each other and connected to a current source, after which the dies are heated to the required temperature. To align the heating temperature with the height of the dies, a fan 17 is used. Since the internal metal walls of the modules 12 are heated to a temperature exceeding 100 ° C during heating, the presence of double walls of the modules with an air gap between the walls allows maintenance personnel to work in comfortable conditions, as the temperature the outer walls 13 are close to room. After heating the dies, the press beam is lifted, the press table is moved to the extreme position, the upper module 8 is removed by a crane, the lower stamp 1 is moved to the press axis, the door shutter 11 is pushed back, the heated blank is fed into the stamp, the door shutter 11 is closed and the product is stamped. After stamping, the crosshead of the press is lifted, the door shutter 11 is moved and the stamped product is removed from the dies. To reduce heat loss during isothermal stamping, the heating unit can be equipped with screens attached to the upper die holder 4 and located on the periphery of modules 6 and 8.

Выполнение блока нагрева рассмотрим на примере штамповки «барабана» колеса диаметром 650 мм и высотой 380 мм из магниевого сплава на прессе усилием 300 МН. Штамп в сборе имеет габариты в плане 1690×1690 мм и высоту 1385 мм. Площадь рабочей зоны блока нагрева - 2100×2100 мм. Штампы, нагретые до температуры 410°C, устанавливают на пресс и собирают блок нагрева штампов, имеющих два модуля 9. За время установки штампа и блоков нагрева температура штампов снижается со скоростью примерно 60°C/ч, поэтому перед штамповкой производят подогрев штампов до температуры штамповки. Заготовки, нагретые до температуры 440°C, подают в штампы, после чего осуществляют штамповку.We will consider the implementation of the heating unit by the example of stamping the “drum” of a wheel with a diameter of 650 mm and a height of 380 mm from a magnesium alloy on a press with a force of 300 MN. The stamp assembly has dimensions in terms of 1690 × 1690 mm and a height of 1385 mm. The area of the working area of the heating unit is 2100 × 2100 mm. The dies heated to a temperature of 410 ° C are mounted on the press and the dies heating unit with two modules 9 is assembled. During the installation of the dies and the heating units, the dies temperature decreases at a speed of about 60 ° C / h, therefore, before stamping, the dies are heated to a temperature stamping. Billets heated to a temperature of 440 ° C are fed into dies, after which stamping is carried out.

Предлагаемое изобретение сокращает потери тепла при подогреве разомкнутых штампов, повышает равномерность нагрева штампов, улучшает условия труда за счет того что:The present invention reduces heat loss when heating open dies, increases the uniformity of heating dies, improves working conditions due to the fact that:

- основания блока, нижний и верхний модули выполнены в виде замкнутых контуров, в остальных модулях предусмотрены окна для установки быстросменной дверной заслонки;- the base of the block, the lower and upper modules are made in the form of closed loops, in the remaining modules there are windows for installing a quick-change door shutter;

- модули выполнены разной высоты с двойными металлическими стенками;- modules are made of different heights with double metal walls;

- нижняя часть пазов теплоизоляции для расположения нагревателей выполнена с уклоном от 10 до 30° в сторону наружных стенок теплоизоляции;- the lower part of the grooves of the insulation for the location of the heaters is made with a slope of 10 to 30 ° towards the outer walls of the insulation;

- блок оснащен быстросменными теплоизоляционными вставками, установленными между основаниями и штампом.- the unit is equipped with quick-change heat-insulating inserts installed between the bases and the stamp.

Claims

1. A block for heating dies for isothermal stamping of large-sized products, characterized in that it contains upper and lower die holders, modules forming a working heating zone and made with double metal walls and heat insulation, a window for loading blanks, a door shutter with a fan and spiral resistance heaters while two base modules are installed on die holders using heat-insulating quick-change inserts, the upper and lower modules and base modules are made in e closed loops, other modules - a window for quick change of the door flaps, and heaters are arranged in helical grooves of the thermal insulation of all the modules except the base modules configured with a slope towards its outer walls.

2. The block according to claim 1, characterized in that the modules are made of different heights.

3. The block according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the grooves is 10-30 °.