RU2813977C1 - Device for moving punch drive for liquid metal forging - Google Patents
Device for moving punch drive for liquid metal forging Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813977C1 RU2813977C1 RU2023129137A RU2023129137A RU2813977C1 RU 2813977 C1 RU2813977 C1 RU 2813977C1 RU 2023129137 A RU2023129137 A RU 2023129137A RU 2023129137 A RU2023129137 A RU 2023129137A RU 2813977 C1 RU2813977 C1 RU 2813977C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- punch
- sleeve
- workpiece
- moving
- pistons
- Prior art date
Links
- 238000005242 forging Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 title abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 32
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 29
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области обработки жидких металлов давлением и может быть использовано для производства фасонных деталей из любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные.The present invention relates to the field of processing liquid metals by pressure and can be used for the production of shaped parts from any metals, including refractory and chemically active ones.
В качестве аналога предлагаемого изобретения принято изобретение “Способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла - “Импульсной объёмной штамповки” (RU 2194595, C27 B22D 18/02, 03.2000) [1]. Получение расплава производится в проплавляемой заготовке, который затем перемещается в штамп, а штамп в свою очередь, движется навстречу к заготовке до полного соприкосновения, после этого на расплав воздействуют газовым давлением, давлением прессования и ковки через пуансон. Данный аналог позволяет обрабатывать любые металлы, включая тугоплавкие и химически активные.As an analogue of the proposed invention, the invention “Method of stamping and pulse processing of liquid metal - “Pulse volumetric stamping” (RU 2194595, C27 B22D 18/02, 03.2000) [1] was adopted. The melt is produced in the workpiece being melted, which is then moved into the stamp, and the stamp, in turn, moves towards the workpiece until it comes into full contact, after which the melt is exposed to gas pressure, pressing and forging pressure through the punch. This analogue allows you to process any metals, including refractory and chemically active ones.
Наиболее близким техническим решением, в качестве прототипа, является изобретение “Способ и устройство жидкой штамповки для литья химически активных металлов с использованием метода индукционного удержания расплава” (RU 2353470, C2 B22D 18/02, 07.2004) [2]. В данном изобретении получение расплава производится в проплавляемой дисковой заготовке за счёт плавления индуктором. Заготовка установлена нижним торцом на пуансон и в момент её расплавления, пуансон с расплавом движется вверх, а навстречу ему начинает двигаться штамп, куда в итоге попадает расплав. Этот метод обеспечивают высокую плотность металла, однородный химический состав и особо мелкокристаллическую структуру. В отдельных случаях возможно получение аморфной структуры металла. Данный способ нашёл применение для изготовления деталей особосложной формы. The closest technical solution, as a prototype, is the invention “Method and device for liquid stamping for casting chemically active metals using the method of induction retention of the melt” (RU 2353470, C2 B22D 18/02, 07.2004) [2]. In this invention, the melt is produced in a meltable disk blank due to melting by an inductor. The workpiece is installed with its lower end on the punch and at the moment of its melting, the punch with the melt moves upward, and the stamp begins to move towards it, where the melt eventually ends up. This method ensures high metal density, homogeneous chemical composition and a particularly fine-crystalline structure. In some cases, it is possible to obtain an amorphous metal structure. This method has found application for the manufacture of parts of particularly complex shapes.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности использования и расширение технических возможностей, за счет более надежной конструкции устройства перемещения пуансона.The objective of the present invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities due to a more reliable design of the punch moving device.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для жидкой ковки содержит камеру плавления, индуктор, штамп, пуансон, выполненный с возможностью размещения на нем заготовки и втулки, причем втулка снабжена приводом перемещения и выполнена с возможностью подъема и закрытия заготовки с обеспечением удерживания расплава заготовки от растекания до момента соприкосновения его со штампом, пневмоприводы с поршнями и штоками, датчики слежения, автоматизированная система управления (АСУ), отличающееся тем, что оно снабжено опорной плитой, опорными втулками и магнитами, закрепленными в боковой стенке пуансона, выполненными с возможностью удержания втулки, размещенной на пуансоне, при удерживании расплава заготовки от растекания, при этом втулка, размещенная на пуансоне, выполнена из магнитной стали и немагнитной стали, а привод перемещения втулки, размещенной на пуансоне, выполнен в виде двух и более пневмоприводов, выполненных с возможностью возврата в исходное положение под действием давления штампа в момент подъема расплава заготовки на пуансоне, диаметр заготовки выполнен меньшим диаметра пуансона на величину, обеспечивающую свободное вхождение расплавленной заготовки во внутреннюю полость втулки, установленной на пуансоне, без отрыва от пуансона и при одновременном удерживании боковой поверхности расплавленной заготовки в полувзвешенном состоянии электромагнитным полем индуктора, охватывающего расплав заготовки до его улавливания втулкой. Поршни для перемещения втулки и пуансона выполнены с возможностью перемещения под действием газа, в качестве которого использован воздух, азот, аргон и другие газы, размещенного в баллоне, выполненном с возможностью накачки ресивера через редуктор под строго определенным давлением, составляющим 5 атм., причем при открытии клапанов газ поступает снизу поршней, перемещающих втулку и пуансон в верхнее положение, при этом вакуумный насос выполнен с возможностью создания в пространстве над упомянутыми поршнями строго определенного разрежения, составляющего 10 Па. АСУ выполнена с возможностью управления механизмами перемещения втулки, установленной на пуансоне, и пуансона, при этом механизмы перемещения упомянутой втулки и пуансона выполнены с возможностью синхронизирования с заданным периодом запаздывания, определенным посредством фиксирования датчиками слежения данных по времени движения упомянутых механизмов, записью их в компьютерную программу и расчета компьютерной программой времени срабатывания электроклапанов, подающих газ на перемещение поршней пневмоприводов механизмов перемещения втулки, установленной на пуансоне, и пуансона, для обеспечения заданного времени удержания расплава заготовки во втулке, установленной на пуансоне. Втулка, установленная на пуансоне, в верхней части выполнена из немагнитной стали, а в нижней части на 1/10 длины - из магнитной стали с обеспечением возможности фиксации упомянутой втулки в верхнем положении посредством магнитов, закрепленных в боковой стенке пуансона, при этом штоки и поршни механизма перемещения зафиксированной в верхнем положении упомянутой втулки выполнены с возможностью отвода в обратное положение за счет создания вакуума под поршнями и создания давления над поршнями. Устройство содержит два и более пневмопривода механизма перемещения втулки, установленной на пуансоне, диаметрами в пределах 10-25 мм, выполненных с обеспечением сброса газа, давящего снизу на поршни механизма перемещения втулки, установленной на пуансоне, при этом пневмоприводы механизма перемещения упомянутой втулки снабжены предохранительными клапанами, рассчитанными на определенное давление, обеспечивающее синхронизацию подачи и сброса газа, давящего снизу на поршни механизма перемещения упомянутой втулки, выполненными с возможностью сброса газа из-под поршней механизма перемещения упомянутой втулки в случае нарушения синхронизации подачи и сброса газа, и обеспечения сохранности механизма перемещения втулки, установленной на пуансоне. Пуансон и втулка, установленная на пуансоне, выполнены соосными, при этом для обеспечения указанной соосности устройство для жидкой ковки снабжено двумя или более направляющими штангами, выполненными с возможностью скольжения по ним опорных втулок там, где закреплена опорная плита, выполненная с возможностью центрирования нижнего торца пуансона, при этом устройство для жидкой ковки снабжено стационарной плитой, выполненной с возможностью центрирования средней части пуансона и задержки брызг металла при осуществлении жидкой ковки, причем пуансон выполнен охлаждаемым и содержит центральный трубопровод для подвода воды на верхний торец пуансона, откуда вода отведена через полость между трубопроводом и внутренней стенкой пуансона.The objective is achieved in that the device for liquid forging contains a melting chamber, an inductor, a stamp, a punch, configured to place a workpiece and a bushing on it, wherein the bushing is equipped with a movement drive and is configured to lift and close the workpiece, ensuring that the melt of the workpiece is kept from spreading until it comes into contact with the die, pneumatic actuators with pistons and rods, tracking sensors, an automated control system (ACS), characterized in that it is equipped with a support plate, support bushings and magnets fixed in the side wall of the punch, designed to hold the bushing placed on the punch, while keeping the melt of the workpiece from spreading, while the bushing placed on the punch is made of magnetic steel and non-magnetic steel, and the drive for moving the bushing placed on the punch is made in the form of two or more pneumatic actuators, made with the ability to return to its original position under the influence of the stamp pressure at the moment of lifting the molten workpiece on the punch, the diameter of the workpiece is made smaller than the diameter of the punch by an amount that ensures the free entry of the molten workpiece into the internal cavity of the sleeve mounted on the punch, without separation from the punch and while simultaneously holding the side surface of the molten workpiece in a semi-suspended state the electromagnetic field of the inductor, covering the workpiece melt before it is captured by the sleeve. The pistons for moving the sleeve and punch are made with the ability to move under the influence of gas, which is air, nitrogen, argon and other gases, placed in a cylinder, made with the ability to pump the receiver through a reducer under a strictly defined pressure of 5 atm., and at When the valves are opened, gas enters from below the pistons, which move the sleeve and punch to the upper position, while the vacuum pump is designed to create a strictly defined vacuum of 10 Pa in the space above the said pistons. The automatic control system is configured to control the movement mechanisms of the sleeve mounted on the punch, and the punch, while the movement mechanisms of the said sleeve and punch are configured to synchronize with a given delay period, determined by recording data on the time of movement of the mentioned mechanisms by tracking sensors, recording them in a computer program and calculation by a computer program of the response time of the electric valves supplying gas to move the pistons of the pneumatic drives of the mechanisms for moving the sleeve mounted on the punch and the punch, to ensure a given time for holding the workpiece melt in the sleeve installed on the punch. The bushing installed on the punch is made of non-magnetic steel in the upper part, and in the lower part for 1/10 of the length - from magnetic steel, allowing the said bushing to be fixed in the upper position by means of magnets fixed in the side wall of the punch, while the rods and pistons The mechanism for moving the said sleeve fixed in the upper position is designed to be retracted to the reverse position by creating a vacuum under the pistons and creating pressure above the pistons. The device contains two or more pneumatic drives of the mechanism for moving the sleeve installed on the punch, with diameters ranging from 10-25 mm, designed to release gas pressing from below on the pistons of the mechanism for moving the sleeve mounted on the punch, while the pneumatic drives of the mechanism for moving the said sleeve are equipped with safety valves , designed for a certain pressure, ensuring synchronization of the supply and release of gas pressing from below on the pistons of the mechanism for moving the said sleeve, made with the possibility of releasing gas from under the pistons of the mechanism for moving the said sleeve in the event of a violation of the synchronization of supply and release of gas, and ensuring the safety of the mechanism for moving the sleeve installed on the punch. The punch and the bushing installed on the punch are made coaxial, and to ensure the specified coaxiality, the liquid forging device is equipped with two or more guide rods, made with the ability to slide support bushings along them where the support plate is fixed, made with the possibility of centering the lower end of the punch , wherein the device for liquid forging is equipped with a stationary plate configured to center the middle part of the punch and delay metal splashes during liquid forging, wherein the punch is cooled and contains a central pipeline for supplying water to the upper end of the punch, from where the water is discharged through the cavity between the pipeline and the inner wall of the punch.
Предложенное устройство реализует установка, представленная на фиг.1. Установка включает вакуумную камеру 1, в которой размещён охлаждаемый пуансон 2, на который установлена переплавляемая заготовка 3. Пуансон в верхней части может быть выполнен из немагнитной стали или из медной бронзы. Заготовка 3 установлена непосредственно на охлаждаемом пуансоне 2, за счёт посадочного места, что позволяет точно совмещать их оси для точного перемещения заготовки. Посадочное место в пуансоне выбрано в виде кольцевого углубления, а в заготовке выполнен выступ диаметром с это углубление. Контакт, по которому осуществляется охлаждение между пуансоном и заготовкой проходит по наружному кольцу. Нижняя центральная плоскость заготовки не касается верхней центральной плоскости пуансона, находясь на определённом расстоянии, что позволяет заготовке лучше нагреваться и не терять лишнюю энергию, за счёт теплопередачи пуансону. Нижняя периферия заготовки, соприкасающаяся с плоскостью пуансона, всегда остаётся не расплавленной, что позволяет отделять пуансон после жидкой штамповки от детали. Заготовка 3 установлена на пуансон 2 таким образом, что её торцевая периферийная нижняя часть опирается на торцевую периферийную верхнюю часть пуансона, а боковая часть заготовки находится открытой и ничем не экранируется от электромагнитных полей индуктора 4, нагревающих заготовку. При этом наружный диаметр заготовки выполнен несколько меньшим, чем диаметр пуансона. Это нужно для того, чтобы компенсировать объёмное расширение металла при его нагреве. На пуансоне установлена втулка 5, которая после того, как будет расплавлен основной объём заготовки, перед жидкой штамповкой, поднимется вверх и будет ограждать расплав от бокового растекания во время подъёма пуансона. Следовательно, диаметр заготовки должен быть выполнен меньшим на такую величину, чтобы при подъёме втулки, заготовка свободно входила в её внутреннюю полость, не отрываясь от пуансона. Над индуктором установлен штамп 6, в котором соосно с пуансоном и заготовкой в нижней части выполнена цилиндрическая полость, служащая в дальнейшем камерой прессования 7, которая имеет диаметр чуть больше пуансона для того, чтобы беспрепятственно пропустить заготовку и пуансон, но при этом диаметр не должен быть слишком большим, так как это приведёт к выплеску металла вокруг пуансона. Плавление заготовки 3 происходит сразу с момента включения индуктора. После расплавления основной массы заготовки происходит жидкая ковка расплава в камере прессования 7 и штампе 6. Индуктор 4 охватывает расплав металла таким образом, что способен удержать его боковую поверхность в полувзвешенном состоянии [3]. The proposed device implements the installation shown in Fig.1. The installation includes a vacuum chamber 1, which houses a cooled punch 2, on which the remelted workpiece 3 is installed. The punch in the upper part can be made of non-magnetic steel or copper bronze. The workpiece 3 is installed directly on the cooled punch 2, due to the seat, which allows their axes to be accurately aligned for precise movement of the workpiece. The seat in the punch is chosen in the form of an annular recess, and a protrusion with a diameter of this recess is made in the workpiece. The contact through which cooling is carried out between the punch and the workpiece passes along the outer ring. The lower central plane of the workpiece does not touch the upper central plane of the punch, being at a certain distance, which allows the workpiece to heat up better and not lose excess energy due to heat transfer to the punch. The lower periphery of the workpiece, in contact with the plane of the punch, always remains unmolten, which allows the punch to be separated from the part after liquid stamping. The workpiece 3 is installed on the punch 2 in such a way that its end peripheral lower part rests on the end peripheral upper part of the punch, and the side part of the workpiece is open and is not shielded in any way from the electromagnetic fields of the inductor 4, which heat the workpiece. In this case, the outer diameter of the workpiece is made slightly smaller than the diameter of the punch. This is necessary in order to compensate for the volumetric expansion of the metal when it is heated. A bushing 5 is installed on the punch, which, after the main volume of the workpiece has been melted, before liquid stamping, will rise upward and will protect the melt from lateral spreading during the rise of the punch. Consequently, the diameter of the workpiece must be made smaller by such an amount that when the sleeve is lifted, the workpiece freely enters its internal cavity without coming off the punch. A stamp 6 is installed above the inductor, in which a cylindrical cavity is made coaxially with the punch and the workpiece in the lower part, which subsequently serves as a pressing chamber 7, which has a diameter slightly larger than the punch in order to freely pass the workpiece and the punch, but the diameter should not be too large, as this will cause metal to splash around the punch. Melting of the workpiece 3 occurs immediately from the moment the inductor is turned on. After melting the bulk of the workpiece, liquid forging of the melt occurs in the pressing chamber 7 and die 6. The inductor 4 covers the molten metal in such a way that it is able to hold its side surface in a semi-suspended state [3].
Для стабильной работы оборудования при жидкой ковке основная нагрузка приходится на пуансон и втулку, которые входят в устройство перемещения пуансона. При перемещении расплава в штамп, полученного в объёме заготовки, предварительно обеспечивается подъём втулки, захватывающей расплав на время, не более 0,1÷0,01сек. В случае увеличения времени соприкосновения расплава и стенки втулки может произойти её сваривание с расплавом, что приведёт к нарушению процесса жидкой ковки. Следовательно, устройство перемещения пуансона должно быть надёжным и технологичным, где время движения втулки и далее пуансона строго регламентированы. Для этого механизмы перемещения втулки и пуансона синхронизируются с определённым периодом запаздывания за счет пневмоприводов, работающих от электроклапанов, подающих газ на перемещение поршней в заданный период времени.For stable operation of equipment during liquid forging, the main load falls on the punch and bushing, which are included in the punch moving device. When moving the melt into the stamp, obtained in the volume of the workpiece, the sleeve is first raised, capturing the melt for a time of no more than 0.1÷0.01 seconds. If the contact time of the melt and the wall of the bushing increases, its welding with the melt may occur, which will lead to disruption of the liquid forging process. Consequently, the device for moving the punch must be reliable and technologically advanced, where the time of movement of the sleeve and then the punch is strictly regulated. To do this, the mechanisms for moving the sleeve and punch are synchronized with a certain delay period due to pneumatic actuators operating from electric valves that supply gas to move the pistons in a given period of time.
Силовой пневмопривод 8 предназначен для перемещения пуансона 2, который за счёт поршня 9 перемещает шток 10, закреплённый на нижнем торце пуансона. Для перемещения поршня 9 используется газ, которым может служить воздух, азот, аргон и другие газы. Газ размещается в баллоне 11, откуда через редуктор 12 накачивает ресивер 13 строго определённым давлением - 5атм. При открытии клапана 14 газ поступает снизу поршня 9, который поднимает шток 10 и пуансон 2 в верхнее положение, при этом пространство над поршнем откачивается вакуумным насосом до строго определённого разряжения - 10Па, за счёт открытия клапана 15. Необходимость соблюдения удержания определённого давления газа, толкающего поршень и определённого разряжения, которое препятствует движению поршня, связано с настройкой времени удержания расплава во втулке. Поэтому погрешность в отклонении давления и разряжения должна находиться в пределах одного процента от заданного. Для настройки диапазона времени удержания расплава во втулке производится предварительный запуск движения втулки и пуансона со штампом. Данные по времени движения механизмов фиксируются датчиками слежения с записью компьютерной программой. Согласно этих данных программа высчитывает необходимое время срабатывания клапанов, чтобы обеспечить на практике заданное время удержания расплава во втулке, где работа механизмов при жидкой ковке обеспечивается автоматизированной системой управления (АСУ). The power pneumatic drive 8 is designed to move the punch 2, which, due to the piston 9, moves the rod 10, fixed to the lower end of the punch. To move the piston 9, gas is used, which can be air, nitrogen, argon and other gases. The gas is placed in a cylinder 11, from where it pumps the receiver 13 through a reducer 12 with a strictly defined pressure - 5 atm. When valve 14 opens, gas enters from below the piston 9, which lifts the rod 10 and punch 2 to the upper position, while the space above the piston is pumped out by a vacuum pump to a strictly defined vacuum - 10 Pa, due to the opening of valve 15. The need to maintain a certain pressure of the gas pushing piston and a certain vacuum, which prevents the movement of the piston, is associated with the setting of the retention time of the melt in the sleeve. Therefore, the error in the deviation of pressure and vacuum must be within one percent of the specified value. To adjust the range of time for holding the melt in the sleeve, the movement of the sleeve and the punch with the stamp is first started. Data on the movement time of mechanisms are recorded by tracking sensors and recorded by a computer program. According to these data, the program calculates the required response time of the valves in order to ensure in practice the specified retention time of the melt in the sleeve, where the operation of the mechanisms during liquid forging is ensured by an automated control system (ACS).
После поднятия пуансона клапана 14 и 15 закрываются, и под поршнем создаётся вакуум с разряжением 10Па, за счёт открытия клапана 16, и далее при открытии клапана 17 сверху поршня заполняется пространство газом из ресивера 13, и поршень с пуансоном возвращаются в исходное состояние. Перед тем, как пуансону двигаться вверх, производится движение втулки 5 вверх, которая должна удерживать расплав в период времени равный 0,1сек, за счёт открытия клапана 18, подающего газ из ресивера 13 в минипневмопривод 19, который давит на минипоршень 20 снизу, который перемещает миништок 21 с втулкой 5 в верхнее крайнее положение. Втулка 5 в нижней части выполнена из магнитной стали, что позволяет её фиксировать в верхнем положении за счёт магнитов 22, закреплённых в боковой стенке пуансона 2. Фиксация втулки необходима для отвода миништока и минипоршня в обратное положение за счёт закрытия клапана 18 и открытия клапана 23, создающего вакуум под минипоршнем и открытия клапана 24, подающего газ из ресивера 13 над минипоршнем, отпускающего миништок в исходное положение, при этом для подъёма миништока над минипоршнем так же создаётся вакуум за счёт открытия клапана 24. After lifting the punch, valves 14 and 15 are closed, and a vacuum with a vacuum of 10 Pa is created under the piston due to the opening of valve 16, and then when valve 17 is opened, the space on top of the piston is filled with gas from receiver 13, and the piston and punch return to their original state. Before the punch moves upward, the sleeve 5 moves upward, which must hold the melt for a period of time equal to 0.1 sec, due to the opening of the valve 18, supplying gas from the receiver 13 to the mini-pneumatic actuator 19, which presses on the mini-piston 20 from below, which moves mini-rod 21 with sleeve 5 in the upper extreme position. The sleeve 5 in the lower part is made of magnetic steel, which allows it to be fixed in the upper position due to magnets 22 fixed in the side wall of the punch 2. Fixation of the sleeve is necessary to retract the mini-rod and mini-piston to the reverse position by closing valve 18 and opening valve 23, creating a vacuum under the mini-piston and opening valve 24, supplying gas from the receiver 13 above the mini-piston, releasing the mini-rod to its original position, while in order to lift the mini-rod above the mini-piston, a vacuum is also created due to the opening of valve 24.
Конструкция втулки 5 состоит из разной стали, где верхняя часть на 9/10 длины состоит из немагнитной стали, а нижняя 1/10 часть длины - из магнитной стали. Данная конструкция служит для того, чтобы верхняя часть втулки свободно проходила мимо магнитов, а нижняя часть фиксировалась магнитами в заданном положении. При движении штампа вниз втулка смещается так же вниз и свободно падает в исходное положение, что позволяет не применять дополнительные более сложные механизмы, фиксирующие втулки в верхнем положении и механизмы, отводящие втулку в исходное положение. The design of the sleeve 5 consists of different steels, where the upper part of 9/10 of the length consists of non-magnetic steel, and the lower 1/10 of the length is made of magnetic steel. This design serves to ensure that the upper part of the sleeve passes freely past the magnets, and the lower part is fixed by magnets in a given position. When the stamp moves downwards, the bushing also moves down and freely falls to its original position, which makes it possible not to use additional, more complex mechanisms that fix the bushings in the upper position and mechanisms that retract the bushing to its original position.
Предварительный отвод миништока в обратное положение, который совершается в момент подъёма пуансона, необходим для того, чтобы не сломать миништок, так как под действием пуансона одновременно поднимается втулка, удерживающая расплав заготовки. Втулка верхним торцом упирается в нижнюю часть камеры прессования при заходе расплава в камеру прессования и движется назад, толкая миништок. Поэтому, если минипоршень не освободится от газа, который его поднимал ранее, он, может быть, погнут или разрушен, что приведёт к поломке механизма привода пуансона. В связи с этим, минипневмоприводы 19, которых два или более, выбираются небольшого диаметра, в пределах 10÷25 мм, что позволяет быстро сбрасывать газ, который давит на минипоршень снизу. В случае нарушения синхронизации подачи и сброса газа устанавливается предохранительный клапан 25, рассчитанный на определённое давление. В случае, если из под минипоршня по каким-то причинам не удаётся сбросить газ, этот газ сбрасывается через предохранительный клапан 25, обеспечивая сохранность устройства. Preliminary retraction of the minirod to the reverse position, which occurs at the moment of lifting the punch, is necessary in order not to break the minirod, since under the action of the punch the sleeve holding the melt of the workpiece simultaneously rises. The upper end of the sleeve rests against the lower part of the pressing chamber when the melt enters the pressing chamber and moves back, pushing the mini-rod. Therefore, if the minipiston does not release the gas that was previously lifting it, it may become bent or destroyed, causing the punch drive mechanism to fail. In this regard, mini-pneumatic actuators 19, of which there are two or more, are selected with a small diameter, within 10÷25 mm, which allows you to quickly release the gas that presses on the mini-piston from below. In the event of a violation of the synchronization of gas supply and discharge, a safety valve 25 is installed, designed for a certain pressure. If for some reason it is not possible to discharge gas from under the minipiston, this gas is discharged through safety valve 25, ensuring the safety of the device.
Для обеспечения соосности пуансона и втулки устройство снабжается двумя или более направляющими штангами 26, по которым скользят опорные втулки 27, где закреплена опорная плита 28, центрующая нижний торец пуансона, при этом среднюю часть пуансона центрует стационарная плита 29, которая одновременно задерживает брызги металла при жидкой штамповке. Пуансон 2 охлаждается за счёт центрального трубопровода 30, откуда вода поступает на верхний торец пуансона и уходит через полость между трубопроводом и внутренней стенкой пуансона. To ensure the alignment of the punch and bushing, the device is equipped with two or more guide rods 26, along which support bushings 27 slide, where a support plate 28 is fixed, centering the lower end of the punch, while the middle part of the punch is centered by a stationary plate 29, which simultaneously retains splashes of metal during liquid stamping. Punch 2 is cooled by the central pipeline 30, from where water enters the upper end of the punch and leaves through the cavity between the pipeline and the inner wall of the punch.
В связи с вышеизложенным, за счёт использования простых и надёжных механизмов, создаётся устройство перемещения пуансона, позволяющее осуществлять жидкую ковку деталей. In connection with the above, through the use of simple and reliable mechanisms, a device for moving the punch is created, which allows for liquid forging of parts.
На фиг.2 (а, б, в) изображены три основные момента жидкой ковки расплава металла. На фиг.2а изображён исходный момент перед ковкой. Электромагнитным полем 31 с боку удерживается расплавленная часть металла 32, опирающаяся на нерасплавленную часть металла 33 установленную на пуансоне 2, в свою очередь, на котором установлена втулка 5, верхний торец которой находится ниже индуктора 4, на расстоянии h 1 , которое от нижнего торца индуктора должно быть не менее одного диаметра D 1 пуансона, во избежание нагрева втулки. Штамп 6 находится выше индуктора 4 в исходном положении на расстоянии b 1 , которое должно быть не менее 2-х диаметров D 1 пуансона, во избежание нагрева пуансона. Между нижним торцом заготовки и центральной плоскостью верхнего торца пуансона находится пространство, высотой l, которое выполняется в пределах от 1 до 5 мм, где диаметр d 1 центральной плоскости более 1/2, но менее 4/3 диаметра D 1 пуансона. Верхний торец пуансона входит внутрь индуктора на расстояние 9/10 диаметра D 1 пуансона от нижнего торца индуктора. На фиг.2а положение верхнего торца пуансона отмеряется расстоянием h 1 от базовой координаты, которой является верхний торец индуктора. Figure 2 (a, b, c) shows three main aspects of liquid forging of a metal melt. Figure 2a shows the initial moment before forging. The electromagnetic field 31 holds the molten part of the metal 32 from the side, resting on the unmelted part of the metal 33 mounted on the punch 2, in turn, on which the sleeve 5 is installed, the upper end of which is located below the inductor 4, at a distanceh 1 , which from the lower end of the inductor must be at least one diameterD 1 punch, to avoid heating the sleeve. Stamp 6 is located above inductor 4 in the initial position at a distanceb 1 , which must be at least 2 diametersD 1 punch, to avoid heating the punch. Between the lower end of the workpiece and the central plane of the upper end of the punch there is a space with a heightl, which runs from 1 to 5 mm, where the diameterd 1 central plane more than 1/2 but less than 4/3 of the diameterD 1 punch. The upper end of the punch enters the inductor at a distance of 9/10 of the diameterD 1 punch from the bottom end of the inductor. In Fig. 2a, the position of the upper end of the punch is measured by the distanceh 1 from the base coordinate, which is the upper end of the inductor.
На фиг.2б изображён момент, когда втулка 5 выталкивается вверх и её верхний торец выходит выше верхней плоскости расплавленной части металла 32 на расстояние h 2 . Данное положение втулки 5 служит сигналом для отключения индуктора 4 и подъёма пуансона 2, а так же опускания штампа 6. На фиг.2б показан момент, где штамп 6 переместился вниз на расстояние b 2 . Втулка, имея массу значительно меньше массы штампа, может в соответствие с этим развивать большую скорость, поэтому АСУ, через компьютерную программу, запускает в первую очередь штамп, который начинает движение вниз до столкновения с втулкой. Допустим, штамп движется вниз со скоростью 2 м/сек и до столкновения с втулкой ему необходимо пройти 0,2м, следовательно, время движения составит - 0,1сек. Втулка движется вверх со скоростью 10 м/сек и до столкновения со штампом проходит - 0,35м, следовательно, время её движения составляет 0,035сек. Поэтому датчики слежения фиксируют положение перемещения штампа в реальном времени, передавая сигналы АСУ для включения клапанов в определённый момент времени, которые обеспечат движение втулки вверх относительно перемещения штампа. Для того, чтобы расплав металла как можно меньшее количество времени соприкасался со стенкой втулки, необходимо обеспечить движение втулки после того, как штамп находится в движении период времени равный 0,065сек. Поэтому запуск втулки вверх обеспечивается после запуска штампа вниз через временную задержку, определённой величины. При этом необходимо учесть, что масса пуансона составляет 1/2 от массы штампа, поэтому средняя скорость пуансона составляет 4м/сек, где перемещение пуансона необходимо начинать с определённой задержкой, определяемой перемещением штампа. Fig. 2b shows the moment when the sleeve 5 is pushed up and its upper end extends above the upper plane of the molten part of the metal 32 at a distance h 2 . This position of the sleeve 5 serves as a signal to turn off the inductor 4 and raise the punch 2, as well as lower the stamp 6. Fig. 2b shows the moment where the stamp 6 has moved downwards by a distance b 2 . The bushing, having a mass significantly less than the mass of the stamp, can therefore develop a high speed, so the ACS, through a computer program, first starts the stamp, which begins to move downwards until it collides with the sleeve. Let's say the stamp moves downward at a speed of 2 m/sec and before colliding with the sleeve it needs to travel 0.2 m, therefore, the movement time will be 0.1 sec. The sleeve moves upward at a speed of 10 m/sec and travels 0.35 m before colliding with the stamp, therefore, the time of its movement is 0.035 sec. Therefore, tracking sensors record the position of the die movement in real time, transmitting signals to the automatic control system to turn on the valves at a certain point in time, which will ensure that the sleeve moves upward relative to the movement of the die. In order for the molten metal to come into contact with the wall of the sleeve for the shortest possible amount of time, it is necessary to ensure the movement of the sleeve after the stamp is in motion for a period of time equal to 0.065 seconds. Therefore, the upward launch of the sleeve is ensured after the downward launch of the stamp through a time delay of a certain value. It is necessary to take into account that the mass of the punch is 1/2 of the mass of the stamp, therefore the average speed of the punch is 4 m/sec, where the movement of the punch must begin with a certain delay determined by the movement of the stamp.
Для создания максимального импульсного давления в камере прессования необходимо, чтобы соударение происходило через расплав металла, когда скорость штампа и пуансона снижаются до нуля, без обратного отскока. Допустим, пуансон движется со скоростью 4м/сек и до столкновения втулки со штампом ему необходимо пройти 0,25м. Следовательно, пуансону требуется на перемещение - 0,0625сек. Расплав не может быть вытолкнут из втулки пуансоном пока торец втулки не соприкоснётся со штампом, поэтому на фиг.2б показан момент столкновения втулки со штампом, который находится на расстоянии b 2 от верхнего торца индуктора, которое равно - 0,1м, при этом штамп прошёл расстояние 0,2м. Допустим, в исходном состоянии k 1 равно 0,15м, а h 1 равно 0,25м. До столкновения штампа с верхним торцом втулки, штамп перемещается вниз на расстояние 0,2м, со средней скоростью 0,2м/сек; пуансон перемещается вверх на 0,25м, со скоростью 4м/сек; а втулка на 0,35м, со скоростью 10м/сек. Время на движение штампа необходимо в пределах - 0,1сек; пуансона - 0,0625сек; втулки - 0,035сек. Поэтому датчики слежения, фиксируя через АСУ перемещение штампа, через задержку по времени, равную - 0,0375сек, приводят в движение пуансон, а затем через 0,065сек - втулку. To create maximum pulse pressure in the pressing chamber, it is necessary that the impact occurs through the molten metal when the speed of the die and punch is reduced to zero, without rebound. Let's say the punch moves at a speed of 4 m/sec and needs to travel 0.25 m before the sleeve collides with the die. Consequently, the punch requires 0.0625 seconds to move. The melt cannot be pushed out of the sleeve with a punch until the end of the sleeve comes into contact with the stamp, therefore Fig. 2b shows the moment of collision of the sleeve with the stamp, which is located at a distanceb 2 from the upper end of the inductor, which is equal to - 0.1 m, while the stamp traveled a distance of 0.2 m. Let's say in the initial statek 1 equals 0.15m, andh 1 equals 0.25m. Before the stamp collides with the upper end of the sleeve, the stamp moves down a distance of 0.2 m, with an average speed of 0.2 m/sec; the punch moves upward by 0.25 m, at a speed of 4 m/sec; and the bushing is at 0.35m, at a speed of 10m/sec. The time required to move the stamp is within 0.1 seconds; punch - 0.0625 sec; bushings - 0.035 sec. Therefore, the tracking sensors, recording the movement of the stamp through the automatic control system, move the punch after a time delay of 0.0375 seconds, and then, after 0.065 seconds, the sleeve.
На фиг.2в изображён штамп 6, который проходит некоторое расстояние, и останавливается под действием пуансона 2 на расстоянии b 3 . Основной импульс силы при этом передаётся на расплав металла 32, который вместе с нерасплавленной частью металла 33 вначале попадает в камеру прессования штампа 6, а затем под действием импульсного давления, созданного соударением, начинает продвигаться с высокой скоростью в полость штампа 6. До полной остановки штамп проходит дополнительно 0,05м при средней скорости 1м/сек, затрачивая время - 0,05сек, что определяется расстоянием b 3 . Пуансон до полной остановки проходит расстояние 0,1м со средней скоростью 2м/сек, что определяется расстоянием k 3 , а втулка отбрасывается в исходное положение от положения, изображенного на фиг.2в, определяемого расстоянием h 3 . Стенка втулки с расплавом, в приведённом примере, находится в соприкосновении определённое время, которое равно времени подъёма втулки 0,035сек и времени опускания и подъёма штампа с пуансоном - 0,05сек, что в сумме составляет - 0,085сек. Поэтому за это время расплав металла не успевает свариваться со стенкой втулки. Fig. 2c shows a stamp 6 that travels a certain distance and stops under the action of the punch 2 at a distance b 3 . The main force impulse is transmitted to the molten metal 32, which, together with the unmelted part of the metal 33, first enters the pressing chamber of the stamp 6, and then, under the influence of the pulse pressure created by the collision, begins to move at high speed into the cavity of the stamp 6. Until the stamp stops completely travels an additional 0.05 m at an average speed of 1 m/sec, spending time - 0.05 sec, which is determined by the distance b 3 . The punch travels a distance of 0.1 m to a complete stop at an average speed of 2 m/sec, which is determined by the distance k 3 , and the sleeve is thrown back to its original position from the position shown in Fig. 2c, determined by the distance h 3 . The wall of the sleeve with the melt, in the given example, is in contact for a certain time, which is equal to the time of raising the sleeve 0.035 seconds and the time of lowering and raising the stamp with the punch - 0.05 seconds, which in total is 0.085 seconds. Therefore, during this time the molten metal does not have time to weld to the wall of the sleeve.
[4]. По закону сохранения импульса, когда результирующая внешняя сила, действующая на систему, равна нулю, импульс системы остаётся постоянным, т.е. полный импульс замкнутой системы тел сохраняется постоянным. В нашем случае, если m 1 - масса штампа в момент столкновения имела скорость V 1 , то её импульс m 1 *V 1 , а соответственно импульс поршня m 2 *V 2 , то полный импульс штампа и пуансона до соударения равен m 1 *V 1 + m 2 *V 2 . [4]. According to the law of conservation of momentum, when the resulting external force acting on the system is zero, the momentum of the system remains constant, i.e. the total momentum of a closed system of bodies remains constant. In our case, if m 1 - the mass of the die at the moment of collision had a speed V 1 , then its impulse m 1 *V 1 , and accordingly the impulse of the piston m 2 *V 2 , then the total impulse of the stamp and punch before the collision is equal to m 1 *V 1 + m 2 *V 2 .
После соударения скорость и импульс пуансона и штампа изменяется и полный импульс после соударения будет равен m 1 *V′+ m 2 *V′. Полный импульс системы до соударения совпадает с полным импульсом после соударения, независимо от того, чему равны скорости и массы тел соударения, а так же было ли соударение лобовым или нет. Отсюда следует, что если импульс, например, штампа уменьшается на некоторую величину, то импульс поршня увеличится на эту же величину. При полностью упругом столкновении, и если массы поршня и штампа равны, после соударения, штамп и поршень будут разлетаться в противоположных направлениях, с теми же скоростями. В случае со штамповкой металла, необходимо подобрать такой режим, при котором штамп и пуансон начнут расходиться после того, как будут сформирована деталь или режим, при котором штамп и пуансон не будут расходиться, а наоборот будут постоянно давить друг на друга. То есть, чтобы основная энергия удара пошла на продвижение расплава в полость штампа и на создание давления на кристаллизующийся металл. Когда штамп и пуансон движутся навстречу друг другу с большими скоростями, их кинетическая энергия может быть полностью поглощена или обрабатываемой заготовкой или деформацией самих штампа и пуансона. В последнем случае, никакой полезной работы не совершается.After the collision, the speed and momentum of the punch and die changes and the total impulse after the collision will be equal to m 1 *V′+ m 2 *V′ . The total impulse of the system before the collision coincides with the total impulse after the collision, regardless of what the velocities and masses of the impact bodies are, and whether the collision was head-on or not. It follows that if the impulse of, for example, a stamp decreases by a certain amount, then the impulse of the piston will increase by the same amount. In a completely elastic collision, and if the masses of the piston and die are equal, after the collision, the die and piston will fly apart in opposite directions, at the same speeds. In the case of metal stamping, it is necessary to select a mode in which the stamp and punch will begin to diverge after the part is formed, or a mode in which the stamp and punch will not diverge, but rather will constantly press on each other. That is, so that the main impact energy is used to advance the melt into the die cavity and to create pressure on the crystallizing metal. When the die and punch move towards each other at high speeds, their kinetic energy can be completely absorbed either by the workpiece being processed or by the deformation of the die and punch themselves. In the latter case, no useful work is done.
С тем расчётом, чтобы в итоге получилось высококачественное изделие с мелкозернистой или аморфной структурой, в идеальном варианте импульс силы, запасённый штампом и пуансоном, должен быть передан расплаву металла на его продвижение в штамп и формирование заданной структуры металла. In order to end up with a high-quality product with a fine-grained or amorphous structure, ideally, the force impulse stored by the stamp and punch should be transferred to the molten metal for its advancement into the stamp and the formation of the desired metal structure.
Для того, чтобы получить тонкостенную отливку, необходимо обеспечить высокую скорость формозаполнения. Для классического литья под давлением время заполнения формы менее 0,1сек., а скорость впускного потока достигает - 100м/сек. Это способствует качественному оформлению рельефа отливок сложной конфигурации. Кроме того, на формирование детали, при классическом литье под давлением, существенное влияние оказывает давление и продолжительность действия подпрессовки после заполнения формы. В случае жидкой ковки, если принять диаметр пуансона равным 0,1м, который движется в камере прессования со средней скоростью 2м/сек, проталкивая расплав за время 0,05сек по трубопроводу, соединяющему штамп, диаметром d 2 , равному 0,02м, то скорость расплава в трубопроводе достигает 50м/сек. Данная скорость позволяет заполнять полости особосложных деталей, формируемых в штампе. In order to obtain a thin-walled casting, it is necessary to ensure a high filling speed. For classic injection molding, the mold filling time is less than 0.1 seconds, and the inlet flow speed reaches 100 m/sec. This contributes to the high-quality design of the relief of castings of complex configurations. In addition, the formation of a part in classical injection molding is significantly influenced by the pressure and duration of the prepress after filling the mold. In the case of liquid forging, if we take the diameter of the punch equal to 0.1 m, which moves in the pressing chamber with an average speed of 2 m/sec, pushing the melt in a time of 0.05 sec through a pipeline connecting the die, with a diameter d 2 equal to 0.02 m, then the speed melt in the pipeline reaches 50m/sec. This speed makes it possible to fill the cavities of particularly complex parts formed in the stamp.
Для того, чтобы рассчитать давление при использовании жидкой ковки для изготовления деталей, проведём пример расчёта, согласно импульса (количества движения):In order to calculate the pressure when using liquid forging to make parts, let’s carry out an example calculation according to the impulse (momentum):
P = m*v,P = m*v,
где m - масса, кг; v - скорость, м/сек.where m is mass, kg; v - speed, m/sec.
Вычислим импульс силы, который испытает расплав металла, если на него падает штамп, массой 5кг с высоты 0,1м. Центр масс во время соударения перемещается на 10мм. Скорость падения штампа в момент соприкосновения с расплавом:Let us calculate the force impulse that a molten metal will experience if a stamp weighing 5 kg falls on it from a height of 0.1 m. The center of mass moves by 10mm during the collision. The speed of the stamp falling at the moment of contact with the melt:
VV 11 = √2g*0,1м = 1,4м/сек. = √2g*0.1m = 1.4m/sec.
Импульс силы, действующий на штамп и расплав металла, равен:The force impulse acting on the stamp and the molten metal is equal to:
J = F*Δt = Δp = p 1 - p 2 = 0 - (5кг)*(1,4м/сек) = -7H*сек. J = F*Δt = Δp = p 1 -p 2 = 0-(5kg)*(1.4m/sec) = -7H*sec.
Прежде, чем остановиться центр масс замедляется от скорости 1,4м/сек до нуля и проходит расстояние h = 10 -2 м. Средняя скорость за это время будет равна V 2 = 0,7м/сек. Время соударения составляет Δt = h/V 2 = 0,014сек. При этом средняя результирующая сила будет равна: Before stopping, the center of mass slows down from a speed of 1.4 m/sec to zero and covers a distance h = 10 -2 m. The average speed during this time will be equal to V 2 = 0.7 m/sec. The collision time is Δ t = h/V 2 = 0.014 sec. In this case, the average resultant force will be equal to:
F = J/Δt = 7H*сек/0,014сек = 500H.F = J/Δt = 7H*sec/0.014sec = 500H.
Если диаметр заготовки или камеры прессования, куда попадает жидкий расплав, будет равен 40мм, то его площадь составит S = πR 2 = π* (2*10 -2 ) 2 м 2 = 1,25*10 -3 м 2 . Давление, которое создаёт штамп, падая на расплав, составит:If the diameter of the workpiece or pressing chamber into which the liquid melt enters is equal to 40 mm , then its area will be S = πR 2 = π* (2*10 -2 ) 2 m 2 = 1.25 * 10 -3 m 2 . The pressure created by the stamp falling on the melt will be:
P = 500H/1,25*10P = 500H/1.25*10 -3-3 мm 22 = 500*10 = 500*10 33 /1,25 = 4*10/1.25 = 4*10 55 Па.Pa.
Это давление достигает 4 атмосфер.This pressure reaches 4 atmospheres.
Если штамп начинает падение вниз не только под действием силы тяжести, но и под действием газового давления равного 7атм. или 7*10 5 Па, который действует на поршень диаметром 60мм или 6*10 -2 м площадью 1,13*10 -2 м 2 , то конечная скорость штампа перед соударением с жидким расплавом будет следующая:If the stamp begins to fall down not only under the influence of gravity, but also under the influence of gas pressure equal to 7 atm. or 7 * 10 5 Pa , which acts on a piston with a diameter of 60 mm or 6 * 10 -2 m with an area of 1.13 * 10 -2 m 2 , then the final speed of the stamp before impact with the liquid melt will be as follows:
F = P*S = 7*10F = P*S = 7*10 55 Па*1,13*10Pa*1.13*10 -2-2 мm 22 = 7,9*10 = 7.9*10 33 H.H.
F = m*a;F = m*a;
a = V/t; F = m*h/ta = V/t; F = m*h/t 22 ; t = √m*h/F; t = √m*h/F
V = h/t; t = √5кг*0,1м/7,9*10V = h/t; t = √5kg*0.1m/7.9*10 33 Н = 0,008сек.H = 0.008 sec.
Скорость штампа во время соприкосновения с металлом будет равна:The speed of the stamp during contact with the metal will be equal to:
VV 33 = 0,1м / 0,008сек = 12,5м/сек. = 0.1m / 0.008sec = 12.5m/sec.
Импульс силы, действующий на штамп и расплав металла при этом, равен:The force impulse acting on the stamp and the molten metal is equal to:
JJ 33 = 5кг*12,5м/сек = 62,5Н*сек. = 5kg*12.5m/sec = 62.5N*sec.
Средняя скорость соударения V 4 = 6,25м/сек. Average impact speed V 4 = 6.25 m/sec.
Время соударения Δt 4 = 10 -2 м / 6,25м/сек = 0,0016сек. Impact time Δ t 4 = 10 -2 m / 6.25 m/sec = 0.0016 sec.
Средняя результирующая сила будет равна:The average resultant force will be:
FF 44 = 6,25Н*сек / 0,0016сек = 39000Н. = 6.25N*sec / 0.0016sec = 39000N.
Давление при этом достигнет:The pressure will reach:
РR 44 = 39*10 = 39*10 33 Н / 1,25*10N / 1.25*10 -3-3 мm 22 = 310*10 = 310*10 55 ПаPa
В данном случае, давление, возникающее при жидкой ковке, достигает 310 атмосфер. При таком высоком давлении, металл получает достаточно высокое ускорение, что способствует хорошему формозаполнению, соответственно конструкция устройства должна выдерживать очень большие ударные нагрузки при ковке расплава металла, где синхронизация механизмов должна быть очень точной. In this case, the pressure generated during liquid forging reaches 310 atmospheres. At such a high pressure, the metal receives a fairly high acceleration, which contributes to good form filling; accordingly, the design of the device must withstand very large shock loads when forging a molten metal, where the synchronization of the mechanisms must be very accurate.
Все вышеперечисленные отличия делают работу устройства более эффективной, поэтому изобретение может быть полезным для производства деталей методом жидкой ковки.All of the above differences make the device more efficient, so the invention can be useful for the production of parts using liquid forging.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
[1]. А.Е. Волков - Способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла - “Импульсной объёмной штамповки” (RU 2194595, C2 7B 22D 18/02, 03.2000)[1]. A.E. Volkov - Method of stamping and pulse processing of liquid metal - “Pulse volumetric stamping” (RU 2194595, C2 7B 22D 18/02, 03.2000)
[2]. А.Е. Волков - Способ и устройство жидкой штамповки для литья химически активных металлов с использованием метода индукционного удержания расплава (RU2353470, C2 B22D 18/02, 07.2004)[2]. A.E. Volkov - Method and device for liquid stamping for casting chemically active metals using the method of induction retention of the melt (RU2353470, C2 B22D 18/02, 07.2004)
[3] А.А Фогель - Индукционный метод удержания жидких металлов во взвешенном состоянии, - Ленинград: Из-во “Машиностроение”. 1989г.[3] A.A. Fogel - Induction method of keeping liquid metals in suspension, - Leningrad: Publishing House “Machine Building”. 1989
[4]. Фрэнк У. Уилсон - Высокоскоростное деформирование металлов, - М.: Из-во “Машиностроение”. 1966г.[4]. Frank W. Wilson - High-speed deformation of metals, - M.: Iz-vo “Mechanical Engineering”. 1966
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813977C1 true RU2813977C1 (en) | 2024-02-20 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919191A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-24 | Jeneric/Pentron Incorporated | Molten-metal forming method and apparatus which are bottom-loading, bottom-pouring and bottom-unloading |
| RU2023533C1 (en) * | 1989-07-06 | 1994-11-30 | Хитчинер Мануфакчуринг Ко., Инк | Method and apparatus for casting metal by action of pressure drop |
| RU2194595C2 (en) * | 2000-03-10 | 2002-12-20 | Волков Анатолий Евгеньевич | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" |
| DE102006027171A1 (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-13 | BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung | Apparatus and method for low-pressure hot casting with pressure booster and pressure booster |
| RU2353470C2 (en) * | 2004-07-02 | 2009-04-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and facility for liquid forging for casting of reactive metal with usage of method of induction keeping of melt |
| RU2418651C2 (en) * | 2009-02-04 | 2011-05-20 | Владимир Иванович Малышев | Device to produce piston casting |
| CN203140738U (en) * | 2013-04-01 | 2013-08-21 | 卓朝旦 | Magnetic force strengthening type aluminum press casting machine |
| RU2555278C2 (en) * | 2011-03-24 | 2015-07-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for pulse close-die forging of metals by induction melt retention |
| JP5973023B2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-17 | 高橋 謙三 | Molten quality improved low pressure casting method and apparatus, molten quality improved squeeze casting method and apparatus, continuous casting method and continuous casting apparatus with molten quality improving apparatus, casting method and casting apparatus |
| WO2018193502A1 (en) * | 2017-04-17 | 2018-10-25 | 株式会社テクノクラーツ | Holding unit and protruding mechanism of molding mold provided with holding unit |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4919191A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-24 | Jeneric/Pentron Incorporated | Molten-metal forming method and apparatus which are bottom-loading, bottom-pouring and bottom-unloading |
| RU2023533C1 (en) * | 1989-07-06 | 1994-11-30 | Хитчинер Мануфакчуринг Ко., Инк | Method and apparatus for casting metal by action of pressure drop |
| RU2194595C2 (en) * | 2000-03-10 | 2002-12-20 | Волков Анатолий Евгеньевич | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" |
| RU2353470C2 (en) * | 2004-07-02 | 2009-04-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and facility for liquid forging for casting of reactive metal with usage of method of induction keeping of melt |
| DE102006027171A1 (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-13 | BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung | Apparatus and method for low-pressure hot casting with pressure booster and pressure booster |
| RU2418651C2 (en) * | 2009-02-04 | 2011-05-20 | Владимир Иванович Малышев | Device to produce piston casting |
| RU2555278C2 (en) * | 2011-03-24 | 2015-07-10 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for pulse close-die forging of metals by induction melt retention |
| CN203140738U (en) * | 2013-04-01 | 2013-08-21 | 卓朝旦 | Magnetic force strengthening type aluminum press casting machine |
| JP5973023B2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-08-17 | 高橋 謙三 | Molten quality improved low pressure casting method and apparatus, molten quality improved squeeze casting method and apparatus, continuous casting method and continuous casting apparatus with molten quality improving apparatus, casting method and casting apparatus |
| WO2018193502A1 (en) * | 2017-04-17 | 2018-10-25 | 株式会社テクノクラーツ | Holding unit and protruding mechanism of molding mold provided with holding unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106735142B (en) | Produce the automatic casting machine of aluminum piston blank | |
| US3664785A (en) | Presses for production of complex components | |
| RU2813977C1 (en) | Device for moving punch drive for liquid metal forging | |
| US3913660A (en) | Chill mold for casting pistons | |
| CN104259440A (en) | Copper anode plate casting ladle casting drive device and casting method for driving casting ladle | |
| CN110461502B (en) | Apparatus for hot cell die casting of non-ferrous alloys | |
| CN104858408B (en) | Non-ferrous metal intelligence casting system | |
| CN107442762A (en) | A kind of aluminum alloy die-casting die | |
| US6321825B1 (en) | Process and apparatus for the uphill low pressure casting of metal, particularly light metal | |
| JP2003071554A (en) | Lifting mechanism for cope of casting device | |
| US5503215A (en) | Precision casting system with lock | |
| CN204294912U (en) | Casting retinue apparatus for pouring | |
| CN206343616U (en) | Produce the automatic casting machine of aluminum piston blank | |
| RU2758895C1 (en) | Method for injection molding and device for implementing such method | |
| JP2016215270A (en) | Press molding method of semi-solid metal material and press molding device | |
| WO2010078201A1 (en) | Low-pressure sand casting of aluminum alloy cylinder engine parts | |
| RU2194595C2 (en) | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" | |
| CN204770620U (en) | Non ferrous metal intelligence casting machine | |
| CN112108632A (en) | Die casting control method and semi-solid die casting machine | |
| JP2649597B2 (en) | Degassing method of vertical die casting machine | |
| CN205147315U (en) | Realize sedimentary apparatus for producing of ingot blank continuous injection | |
| RU2353470C2 (en) | Method and facility for liquid forging for casting of reactive metal with usage of method of induction keeping of melt | |
| US4907642A (en) | Chill moulding process, particularly for metals, and apparatus and mold for use therein | |
| CN203128638U (en) | Device for preparing semisolid metal slurry through efficient chilling with low degree of superheat | |
| CN107962185B (en) | Synchronous control device for rotary continuous casting and equipment thereof |