RU2789249C2

RU2789249C2 - Apparatus for induction heating of large-sized dies in the process of isothermal forging

Info

Publication number: RU2789249C2
Application number: RU2021132791A
Authority: RU
Inventors: Сергей Федорович Сарапулов; Василий Эдуардович Фризен; Сергей Алексеевич Бычков; Федор Евгеньевич Тарасов; Иван Александрович Смольянов; Евгений Леонидович Швыдкий; Борис Владимирович Овсянников; Эдуард Ильфатович Бурибаев; Александр Андреевич Калистратов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод"
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-01-31

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for induction heating of forging tools. Apparatus comprises a group of inductors for heating the upper die, a group of inductors for heating the lower die, power sources for said groups of inductors, an inductor cooling system in the form of two modules, and a control system. The inductors are made in the form of flat spirals placed in heat-insulated bodies secured separately on each side surface of the dies and connected, accordingly, to the power sources. Each of the power sources consists of four frequency converters powering each inductor independently. A forced power source cooling system divided into modules is provided. The power sources, the power source cooling modules, and the inductor cooling modules made for the lower die are located on a rail carriage rigidly connected to the retractable table of the press.

EFFECT: versatility of the induction heating system for rectangular forging tools, equalising of the temperature along the cross section of the forging tools, higher reliability and repairability of the induction heating system.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для изотермической штамповки, а именно к устройствам для индукционного нагрева штампового инструмента прямоугольной формы в процессе изотермической штамповки крупногабаритных деталей из алюминиевых сплавов на вертикальном прессе.SUBSTANCE: invention relates to equipment for isothermal stamping, namely to devices for induction heating of a rectangular stamping tool in the process of isothermal stamping of large-sized parts made of aluminum alloys on a vertical press.

Изотермическая штамповка представляет собой процесс горячего деформирования заготовок в штамповом инструменте, при котором формоизменение нагретой заготовки осуществляется в инструменте, нагретом до температуры деформации.Isothermal forging is a process of hot deformation of workpieces in a stamping tool, in which the shaping of a heated workpiece is carried out in a tool heated to the deformation temperature.

Использование изотермической штамповки позволяет повысить точность штамповок, в том числе сложной формы, с тонкими элементами и ребрами, резкими перепадами сечений, получение которых при использовании традиционных методов штамповки затруднено. Кроме того, повышение пластичности обрабатываемого материала при снижении скорости деформирования позволяет проводить штамповку при меньшем сопротивлении металла деформированию, и соответственно, меньшем усилии.The use of isothermal stamping makes it possible to increase the accuracy of stampings, including complex shapes, with thin elements and ribs, sharp cross-sectional differences, which are difficult to obtain using traditional stamping methods. In addition, an increase in the plasticity of the material being processed with a decrease in the rate of deformation makes it possible to carry out stamping with a lower resistance of the metal to deformation, and, accordingly, a lower force.

Основными причинами, ограничивающими широкое распространение изотермической штамповки, являются высокие энергозатраты на нагрев, и что не менее важно, на последующее поддержание высокой рабочей температуры штампового инструмента в процессе штамповки.The main reasons limiting the widespread use of isothermal stamping are the high energy consumption for heating, and, no less important, for the subsequent maintenance of a high working temperature of the stamping tool during the stamping process.

Известен нагрев штампового инструмента в специально предназначенных для этого печах до рабочих температур изотермической штамповки, что представляет собой длительный и энергозатратный процесс, и дальнейшая установка предварительно нагретого штампа на пресс (Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов и др. - М. Машиностроение, 1986. - Т. 2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986, с. 556). В процессе штамповки инструмент сравнительно быстро остывает до минимально допустимой рабочей температуры, что приводит к необходимости его демонтажа и отправки на повторный нагрев/подогрев в печь.It is known to heat the die tool in specially designed furnaces to the operating temperatures of isothermal forging, which is a long and energy-consuming process, and then install the preheated die on the press (Forging and stamping: A 4-volume reference book / Editorial advice: E .I. Semenov and others - M. Mashinostroenie, 1986. - T. 2. Hot stamping / Edited by E. I. Semenov, 1986, p. 556). During the stamping process, the tool cools relatively quickly to the minimum allowable operating temperature, which leads to the need to dismantle it and send it to the furnace for reheating/heating.

Недостатками данной технологии являются низкая производительность основного оборудования и высокая трудоемкость процесса штамповки, вызванная его простоями на период демонтажа/монтажа и повторного нагрева/подогрева инструмента, высокие энергозатраты, связанные с необходимостью постоянного поддержания в рабочем состоянии печей нагрева штампового инструмента, высокий уровень брака вследствие остывания инструмента в процессе штамповки.The disadvantages of this technology are the low productivity of the main equipment and the high labor intensity of the stamping process, caused by its downtime for the period of dismantling / mounting and reheating / heating of the tool, high energy costs associated with the need to constantly maintain the furnaces for heating the stamping tool, a high level of rejects due to cooling tool during the stamping process.

Основным направлением решения проблем указанных выше, рассматривается подогрев штампового инструмента в процессе изотермической штамповки переносными либо стационарными установками, монтируемыми непосредственно на прессе, обеспечивающими поддержание рабочей температуры инструмента. Нагрев штампового инструмента может осуществляться горелками, элементами электросопротивления, индукторами (Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов и др. - М. Машиностроение, 1986. - Т. 2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986, с. 556).The main direction of solving the problems mentioned above is the heating of the stamping tool in the process of isothermal stamping with portable or stationary installations mounted directly on the press, which maintain the working temperature of the tool. The heating of a stamping tool can be carried out by burners, electrical resistance elements, inductors (Forging and stamping: A reference book in 4 volumes / Editorial advice: E.I. Semenov et al. - M. Mashinostroyeniye, 1986. - V. 2. Hot stamping / Under the editorship of E. I. Semenov, 1986, p. 556).

Из перечисленных методов нагрева штампового инструмента наиболее эффективным по показателям безопасности эксплуатации и производительности представляется способ индукционного нагрева. Индукционный способ обеспечивает возможность нагрева штамповой оснастки непосредственно на прессе. За счет высокой удельной мощности по сравнению с другими способами нагрева он позволяет выполнить нагревательную систему с применением минимума теплоизоляционных материалов, а также не требует применения тяжелых огнеупорных конструкций, поэтому индукционную нагревательную систему можно разместить непосредственно на штамповом инструменте. Индуктирующий провод остается холодным весь цикл нагрева и не нуждается в теплоизоляции со стороны окружающей среды.Of the listed methods of heating a stamping tool, the method of induction heating seems to be the most effective in terms of operational safety and productivity. The induction method provides the possibility of heating the die equipment directly on the press. Due to the high specific power compared to other heating methods, it allows you to make a heating system using a minimum of heat-insulating materials, and also does not require the use of heavy refractory structures, so the induction heating system can be placed directly on the stamping tool. The inductive wire remains cold throughout the entire heating cycle and does not need thermal insulation from the environment.

Известно устройство для индукционного нагрева штампового инструмента для штамповки крупногабаритных деталей, содержащее подвижный верхний индуктор, поднимающийся и опускающий вместе с верхним штампом, нижний неподвижный индуктор, закрепленный на нижнем штампе. Штампы нагревают водоохлаждаемыми индукторами в форме соленоида. (Изотермическое деформирование металлов. С.З. Фиглин и др. - М.: Машиностроение, 1978, с. 36).A device for induction heating of a stamping tool for stamping large parts is known, containing a movable upper inductor that rises and lowers together with the upper stamp, a lower fixed inductor mounted on the lower stamp. The dies are heated by water-cooled inductors in the form of a solenoid. (Isothermal deformation of metals. S.Z. Figlin et al. - M.: Mashinostroenie, 1978, p. 36).

Недостатками конструкции известного устройства является низкая универсальность, сложность использования для нагрева штампов, по форме, отличающихся от цилиндрической, неравномерный нагрев штампов прямоугольной формы.The disadvantages of the design of the known device is the low versatility, the difficulty of using for heating stamps that differ from the cylindrical shape, uneven heating of rectangular stamps.

К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков, относится то, что верхний и нижний штампы имеют цилиндрическую форму и нагреваются в индукторах, представляющих собой водоохлаждаемые цилиндрические однослойные катушки, охватывающие боковые поверхности штампов и подключаемые к источнику электропитания. Применение индукторов-соленоидов для нагрева штампов прямоугольной формы приводит к неравномерному распределению мощности по сечению штампа, и как следствие перегреву углов штампа.The reasons for the above disadvantages include the fact that the upper and lower dies are cylindrical and are heated in inductors, which are water-cooled cylindrical single-layer coils that cover the side surfaces of the dies and are connected to a power source. The use of solenoid inductors for heating rectangular dies leads to uneven power distribution over the die cross section, and as a result, overheating of the die corners.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство индукционного нагрева штампового инструмента для изотермической штамповки изделий диаметром 900-2000 мм, включающее верхний и нижний штампы, индукторы для нагрева верхнего и нижнего штампов, источники питания индукторов, систему охлаждения индукторов и систему управления, (заявка CN №104690204 МПК B21J 13/00, B21J 17/00, B21K 29/00, опубликовано 10.06.2015).Closest to the proposed invention in terms of technical essence and achieved technical result is a device for induction heating of a stamping tool for isothermal stamping of products with a diameter of 900-2000 mm, including upper and lower dies, inductors for heating the upper and lower dies, inductor power supplies, inductor cooling system and control system, (CN application No. 104690204 IPC B21J 13/00, B21J 17/00, B21K 29/00, published on 06/10/2015).

Недостатками указанного устройства является низкая универсальность, сложность использования при нагреве штампов по форме, отличающихся от цилиндрической, неравномерный нагрев штампов прямоугольной формы, высокие затраты на изготовление штампового инструмента, необходимость подстройки системы электропитания установки индукционного подогрева при смене штампа, сложность эксплуатации и ремонта.The disadvantages of this device are low versatility, the difficulty of using when heating stamps in shape that differ from cylindrical, uneven heating of rectangular stamps, high costs for manufacturing stamp tools, the need to adjust the power supply system of the induction heating unit when changing the stamp, the complexity of operation and repair.

К причинам, обуславливающим возникновение указанных выше недостатков, относится следующее: форма нагреваемого штампа должна быть цилиндрической или близкой к цилиндрической (овальной в сечении), поскольку при использовании штампов прямоугольной формы и их нагреве в индукторе-соленоиде, охватывающем боковые поверхности штампов, будет наблюдаться неравномерное распределение мощности по сечению штампа и, как следствие, перегрев углов прямоугольного штампа; применяемые в описанном устройстве индукторы должны быть изготовлены индивидуально для каждого применяемого штампа, поскольку при использовании одного индуктора для нагрева штампового инструмента любого диаметра при значительной разнице в размерах существенно снижается коэффициент полезного действия системы нагрева, что в свою очередь снижает универсальность применения системы нагрева при смене штампового инструмента; изготовление штампов цилиндрической формы требует более трудоемкой механической обработки, повышенного расхода материала при форме штампуемой детали, отличающейся в сечении от круга либо вытянутой вдоль одной из осей; необходимость параметрического согласования силового колебательного контура с источником питания при смене индуктора для нагрева штампа с другими геометрическими размерами путем изменения количества подключаемых компенсирующих конденсаторов; громоздкость и значительный вес конструкции индуктора.The reasons for the occurrence of the above disadvantages include the following: the shape of the heated stamp must be cylindrical or close to cylindrical (oval in cross section), since when using rectangular stamps and heating them in a solenoid inductor covering the side surfaces of the stamps, uneven power distribution over the die section and, as a result, overheating of the corners of a rectangular die; the inductors used in the described device must be made individually for each die used, since when using one inductor to heat a die tool of any diameter with a significant difference in size, the efficiency of the heating system is significantly reduced, which in turn reduces the versatility of the heating system when changing the die tool; the manufacture of cylindrical dies requires more labor-intensive machining, increased material consumption in the form of a stamped part that differs in cross section from a circle or is elongated along one of the axes; the need for parametric matching of the power oscillatory circuit with the power source when changing the inductor for heating the stamp with other geometric dimensions by changing the number of connected compensating capacitors; bulkiness and significant weight of the inductor design.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства, свободного от недостатков перечисленных выше и присущих известным техническим решениям.The problem to be solved by the invention is to create a device free from the disadvantages listed above and inherent in known technical solutions.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения заключается в повышении универсальности применяемой системы индукционного нагрева для штампового инструмента различных размеров в пределах габаритов серии штампов прямоугольной формы, в снижении времени монтажа системы нагрева на новый штамповый инструмент, в отсутствии необходимости перенастройки силовой части схемы электропитания индукторов и смены индукторов при смене штампового инструмента, в выравнивании температуры по сечению штампового инструмента за счет независимого управления мощностью индукторов с каждой стороны штампового инструмента, в увеличении надежности и ремонтопригодности системы индукционного нагрева за счет применения индукторов, легко закрепляемых на поверхности штампа.The technical result achieved by using the present invention is to increase the versatility of the induction heating system used for a stamping tool of various sizes within the dimensions of a series of rectangular stamps, to reduce the installation time of the heating system on a new stamping tool, in the absence of the need to reconfigure the power section of the inductor power supply circuit and change of inductors when changing the stamping tool, in leveling the temperature over the cross section of the stamping tool due to independent power control of the inductors on each side of the stamping tool, in increasing the reliability and maintainability of the induction heating system through the use of inductors that are easily fixed on the surface of the stamp.

Поставленная задача с достижением упомянутого технического результата, решается тем, что предлагается устройство для индукционного нагрева в процессе изотермической штамповки крупногабаритных деталей штампов, имеющих прямоугольную форму, состоящих из верхнего и нижнего штампов, включающее индукторы для нагрева верхнего и нижнего штампов, источники питания индукторов, систему охлаждения индукторов и систему управления, в котором имеется группа индукторов для нагрева верхнего штампа и группа индукторов для нагрева нижнего штампа, источник питания группы индукторов для нагрева верхнего штампа и источник питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа, индукторы выполнены в виде плоских спиралей, размещенных в теплоизолированных корпусах, закреплены по отдельности на каждой боковой поверхности верхнего и нижнего штампов и подключены к источникам питания группы индукторов для нагрева верхнего штампа и группы индукторов для нагрева нижнего штампа, каждый из которых состоит из четырех преобразователей частоты, выполненных с возможностью обеспечения независимого питания каждого индуктора.The task with the achievement of the mentioned technical result is solved by the fact that a device is proposed for induction heating in the process of isothermal stamping of large-sized parts of stamps having a rectangular shape, consisting of upper and lower stamps, including inductors for heating the upper and lower stamps, inductor power supplies, a system cooling of the inductors and a control system in which there is a group of inductors for heating the upper die and a group of inductors for heating the lower die, a power source for the group of inductors for heating the upper die and a power source for the group of inductors for heating the lower die, the inductors are made in the form of flat spirals placed in heat-insulated housings, fixed separately on each side surface of the upper and lower dies and connected to the power sources of the group of inductors for heating the upper stamp and the group of inductors for heating the lower stamp, each of which consists of four frequency converters designed to provide independent power supply for each inductor.

Другая особенность устройства заключается в том, что оно может содержать систему принудительного охлаждения источников питания, разделенную на два модуля для охлаждения, соответственно, источника питания группы индукторов для нагрева верхнего штампа и источника питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа.Another feature of the device is that it may include a forced cooling system for power supplies divided into two modules for cooling, respectively, the power supply of the group of inductors for heating the upper die and the power supply of the group of inductors for heating the lower die.

Также, система охлаждения индукторов выполнена в виде двух модулей, для охлаждения, соответственно, группы индукторов для нагрева верхнего штампа и группы индукторов для нагрева нижнего штампа.Also, the inductor cooling system is made in the form of two modules, for cooling, respectively, the group of inductors for heating the upper stamp and the group of inductors for heating the lower stamp.

Кроме того, источник питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа, модуль для охлаждения группы индукторов для нагрева нижнего штампа и модуль для охлаждения источника питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа расположены на рельсовой тележке, жестко связанной с выдвижным столом пресса.In addition, the power supply of the lower die heating inductor group, the lower die heating inductor group cooling module, and the lower die heating inductor group power supply module are located on the rail car rigidly connected to the press drawer.

Использование индукторов в виде плоской спирали и размещение их отдельно друг от друга в точках крепления на боковых поверхностях нижнего и верхнего штампа позволяет производить монтаж системы индукционного подогрева по частям, снижает вес монтируемых на штамп индукторов и исключает необходимость применения грузоподъемных механизмов при монтаже индукторов на штамп. Применение устройства для индукционного нагрева штампов предлагаемой конструкции в производстве, имеющем исходный набор штампов, специально не предназначенных для эксплуатации с установкой индукционного нагрева и имеющих различные внешние габариты, позволяет производить достаточно незначительную модернизацию используемых штампов для возможности закрепления на них индукторов. Подключение индукторов к индивидуальным преобразователям частоты, обеспечивающих независимое питание каждого, позволяет более гибко управлять мощностью, передаваемой на штампы с каждой стороны, что в свою очередь позволяет выравнивать температуру по сечению штампов прямоугольной формы.The use of inductors in the form of a flat spiral and their placement separately from each other at the attachment points on the side surfaces of the lower and upper stamps makes it possible to install the induction heating system in parts, reduces the weight of the inductors mounted on the die and eliminates the need to use lifting mechanisms when mounting the inductors on the die. The use of a device for induction heating of dies of the proposed design in a production facility that has an initial set of dies that are not specially designed for operation with an induction heating installation and have different external dimensions allows for a fairly minor modernization of the used dies to be able to attach inductors to them. Connecting the inductors to individual frequency converters, which provide independent power supply for each, allows more flexible control of the power transmitted to the dies from each side, which in turn makes it possible to equalize the temperature over the cross section of the rectangular dies.

Применение системы принудительного охлаждения источников питания и разделение ее на два модуля для охлаждения, соответственно, источника питания группы индукторов для нагрева верхнего штампа и источника питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа, позволяет обеспечить независимую работу каждого источника питания группы индукторов, что повышает надежность системы индукционного нагрева. При возникновении нарушений в системе охлаждения одного из источников питания он прекращает свою работу, однако оставшийся в работе источник питания группы индукторов обеспечит достаточный подогрев одного из штампов, чтобы можно было продолжить процесс штамповки в течение большего времени, в отличие от полного отключения системы индукционного нагрева. Аналогичный результат будет получен и для системы раздельного охлаждения групп индукторов для нагрева верхнего либо нижнего штампов. При возникновении нарушений в системе охлаждения одной из групп индукторов она прекращает свою работу, однако оставшаяся в работе группа индукторов обеспечит достаточный подогрев другого штампа, чтобы можно было продолжить процесс штамповки в течение большего времени, чем если бы отключение было полным.The use of a forced cooling system for power sources and dividing it into two modules for cooling, respectively, the power source of the group of inductors for heating the upper die and the power source of the group of inductors for heating the lower die, makes it possible to ensure the independent operation of each power source of the group of inductors, which increases the reliability of the induction system. heating. If there is a malfunction in the cooling system of one of the power sources, it stops its operation, however, the power source of the inductor group that remains in operation will provide sufficient heating of one of the dies so that the stamping process can continue for a longer time, in contrast to the complete shutdown of the induction heating system. A similar result will be obtained for the system of separate cooling of groups of inductors for heating the upper or lower stamps. If a malfunction occurs in the cooling system of one of the groups of inductors, it stops its operation, however, the group of inductors remaining in operation will provide sufficient heating for the other die so that the stamping process can be continued for a longer time than if the shutdown was complete.

При размещении источника питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа, модуля станции охлаждения группы индукторов для нагрева нижнего штампа и модуля станции охлаждения источника питания группы индукторов для нагрева нижнего штампа на рельсовой тележке, жестко связанной с выдвижным столом пресса, достигается их одновременное перемещение с индукторами, закрепленными на нижнем штампе, расположенном на выдвижном столе пресса, что позволяет уменьшить протяженность токопроводов, идущих от источника питания до группы индукторов, что, в свою очередь, приводит к снижению потерь в токопроводах.When placing the power source of the group of inductors for heating the lower die, the module of the cooling station of the group of inductors for heating the lower die and the module of the cooling station of the power supply of the group of inductors for heating the lower die on a rail cart rigidly connected to the sliding table of the press, their simultaneous movement with the inductors is achieved, mounted on the lower die, located on the retractable table of the press, which makes it possible to reduce the length of the conductors going from the power source to the group of inductors, which, in turn, leads to a reduction in losses in the current conductors.

На рисунке показана принципиальная схема устройства для индукционного нагрева штампового инструмента прямоугольной формы в процессе изотермической штамповки крупногабаритных деталей.The figure shows a schematic diagram of a device for induction heating of a rectangular stamping tool in the process of isothermal stamping of large parts.

Принцип работы устройства заключается в преобразовании создаваемой индукторами энергии электромагнитного поля и поглощаемой электропроводным нагреваемым объектом (штамповый инструмент), в тепловую энергию. Водоохлаждаемые индукторы 4, соединенные гибкими водоохлаждаемыми кабелями 5 с источниками питания 7, 8 и станциями охлаждения 11, 12 устанавливаются непосредственно на боковые поверхности верхнего 2 и нижнего 3 прямоугольных штампов. После включения станций охлаждения индукторов 11, 12 и станций охлаждения источников электропитания 9, 10 система управления установки дает разрешение на включение полупроводниковых преобразователей 7, 8. При включении источников электропитания 7, 8 индукторов 4, последние поддерживают температуру верхнего 2 и нижнего 3 штампов в заданном температурном диапазоне весь цикл изотермической штамповки деталей. В процессе штамповки индукторы 4 остаются закрепленными на верхнем 2 и нижнем 3 штампах и перемещаются вместе с ними. Индукторы верхнего штампа перемещаются вертикально в процессе штамповки вместе со штампом 2, закрепленным через штамподержатель 16 на траверсе 14 пресса, благодаря тому, что подключены к источнику электропитания 7 с помощью гибких водоохлаждаемых кабелей 5. Индукторы нижнего штампа перемещаются горизонтально в процессе установки заготовки и извлечении готовой детали вместе с нижним штампом 3, закрепленном через штамподержатель 15 на выдвижном столе пресса 6, благодаря тому, что подключены к источнику электропитания 8 с помощью гибких водоохлаждаемых кабелей. Индукторы 4 выполнены из водоохлаждаемых медных трубок в виде плоских спиралей и размещены в теплоизолированных индивидуальных корпусах. Контроль температуры осуществляется индивидуально, благодаря расположенной в пульте управления 13 системе управления источниками электропитания 7, 8, получающей сигналы от датчиков температуры, установленных на каждом из восьми индукторов 4.The principle of operation of the device is to convert the energy of the electromagnetic field created by the inductors and absorbed by the electrically conductive heated object (die tool) into thermal energy. Water-cooled inductors 4 connected by flexible water-cooled cables 5 with power sources 7, 8 and cooling stations 11, 12 are installed directly on the side surfaces of the upper 2 and lower 3 rectangular stamps. After turning on the cooling stations of the inductors 11, 12 and the cooling stations of the power supplies 9, 10, the installation control system gives permission to turn on the semiconductor converters 7, 8. When the power supplies 7, 8 of the inductors 4 are turned on, the latter maintain the temperature of the upper 2 and lower 3 stamps at a given temperature range the entire cycle of isothermal forging of parts. During the stamping process, the inductors 4 remain attached to the upper 2 and lower 3 dies and move with them. The inductors of the upper die move vertically during the stamping process together with the die 2, fixed through the stamp holder 16 on the traverse 14 of the press, due to the fact that they are connected to the power supply 7 using flexible water-cooled cables 5. The inductors of the lower die move horizontally during the installation of the workpiece and the removal of the finished parts together with the lower stamp 3, fixed through the stamp holder 15 on the retractable table of the press 6, due to the fact that they are connected to the power supply 8 using flexible water-cooled cables. Inductors 4 are made of water-cooled copper tubes in the form of flat spirals and placed in heat-insulated individual cases. Temperature control is carried out individually, thanks to the power supply control system 7, 8 located in the control panel 13, which receives signals from temperature sensors installed on each of the eight inductors 4.

Процесс изотермической штамповки осуществляется следующим образом.The process of isothermal stamping is carried out as follows.

Верхний 2 и нижний 3 штампы в сборе предварительно нагреваются в печи сопротивления. Затем извлекаются из печи и устанавливаются на нижний штамподержатель 15, закрепленный на выдвижном столе 6 пресса. Нижний штамп 3 крепится с помощью болтов в установочные пазы на штамподержатель 15. Индукторы 4 с помощью болтов крепятся к боковым поверхностям верхнего 2 и нижнего 3 штампов. Выдвижной стол пресса 6 со штампами и индукторами перемещается в рабочее положение между колоннами гидравлического пресса 1. Производится смыкание пресса для установки верхнего штампа 2, который с помощью болтов крепится к верхнему штамподержателю 13, закрепленному на траверсе пресса 14. Индукторы 4 подключаются к источникам электропитания 7, 8 и станциям охлаждения 11, 12 с помощью гибких водоохлаждаемых кабелей 5.The top 2 and bottom 3 die assemblies are preheated in a resistance furnace. Then they are removed from the furnace and installed on the lower stamp holder 15, fixed on the sliding table 6 of the press. The lower stamp 3 is bolted into the mounting grooves on the stamp holder 15. The inductors 4 are bolted to the side surfaces of the upper 2 and lower 3 dies. The retractable press table 6 with dies and inductors moves to the working position between the columns of the hydraulic press 1. The press is closed to install the upper stamp 2, which is bolted to the upper stamp holder 13, fixed on the press traverse 14. Inductors 4 are connected to power supplies 7 , 8 and cooling stations 11, 12 using flexible water-cooled cables 5.

Подается электропитание к пульту управления 13. Включаются станции охлаждения источников электропитания 9, 10 и индукторов 11, 12. Производится запуск системы индукционного нагрева штампа, включаются источники электропитания индукторов 7, 8. С помощью системы автоматического управления преобразователями осуществляется контроль, подъем и удержание температуры штампов в точках размещения датчиков каждого из индукторов. При достижении заданной температуры подается сигнал о готовности к штамповке.Power is supplied to the control panel 13. Cooling stations for power sources 9, 10 and inductors 11, 12 are turned on. The die induction heating system is started, the power supplies for inductors 7, 8 are turned on. The automatic control system of the converters controls, raises and maintains the temperature of the stamps at the points of location of the sensors of each of the inductors. When the set temperature is reached, a signal is given about the readiness for stamping.

Система индукционного нагрева штампов работает все время работы пресса. Цикл процесса штамповки выглядит следующим образом. Поднимается верхний штамп 2 с закрепленными на нем индукторами 4. Выдвигается нижний штамп 3 с закрепленными на нем индукторами 4 для размещения на нем предварительно нагретой заготовки. Задвигается нижний штамп 3 с заготовкой в рабочую область пресса. Опускается верхний штамп 2 с закрепленными на нем индукторами 4 до смыкания верхнего и нижнего штампов, осуществляется процесс штамповки изделия. После окончания штамповки поднимается верхний штамп 2, выдвигается нижний штамп 3 из рабочей зоны пресса и производится извлечение готовой детали из нижнего штампа 3.The system of induction heating of dies works all the time of operation of the press. The stamping process cycle is as follows. The upper die 2 is lifted with the inductors 4 attached to it. The lower die 3 is extended with the inductors 4 fixed on it to accommodate the preheated workpiece. The lower stamp 3 with the workpiece is pushed into the working area of the press. The upper stamp 2 is lowered with the inductors 4 fixed on it until the upper and lower stamps are closed, the process of stamping the product is carried out. After the stamping is completed, the upper stamp 2 is raised, the lower stamp 3 is extended from the working area of the press, and the finished part is removed from the lower stamp 3.

Предлагаемое изобретение обеспечивает универсальность системы индукционного нагрева для штампового инструмента прямоугольной формы различных размеров, выравнивание температуры по сечению штампового инструмента, увеличение надежности и ремонтопригодности системы индукционного нагрева.The present invention provides the versatility of the induction heating system for a rectangular stamp tool of various sizes, equalizes the temperature over the cross section of the stamp tool, and increases the reliability and maintainability of the induction heating system.

Claims

1. A device for induction heating in the process of isothermal forging of large-sized parts of stamps having a rectangular shape, consisting of upper and lower dies, containing inductors for heating the upper and lower dies, inductor power supplies, an inductor cooling system and a control system, characterized in that it contains a group of inductors for heating the upper die, a group of inductors for heating the lower die, a power source for the group of inductors for heating the upper die and a power source for the group of inductors for heating the lower die, the inductors are made in the form of flat spirals placed in heat-insulated cases, fixed separately on each side surfaces of the upper and lower dies and are connected to the power sources of the group of inductors for heating the upper dies and the group of inductors for heating the lower dies, each of which consists of four frequency converters capable of providing independent power each inductor.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a forced cooling system for power sources, divided into two modules for cooling, respectively, the power source of the group of inductors for heating the upper stamp and the power source of the group of inductors for heating the lower stamp.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the inductor cooling system is made in the form of two modules, for cooling, respectively, a group of inductors for heating the upper stamp and a group of inductors for heating the lower stamp.

4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the power supply of the group of inductors for heating the lower die, the module for cooling the group of inductors for heating the lower die, and the module for cooling the power source of the group of inductors for heating the lower die are located on the rail car, rigidly associated with sliding table press.