Установлено, что одним из доминирующих факторов образования от­клонений формы и размеров днищ является разогрев пуансона, обуслов­ленный многократным контактным теплообменом с горячими заготовка­ми.

Вышеописанные существующие конструкции пуансонов не позволя­ют осуществлять эффективное охлаждение их жидким хладогентом.

Поэтому для обеспечения гарантированной точности днищ по внут­реннему диаметру разработаны водоохлаждаемые конструкции пуансонов и матрицы штампосварного исполнения.

А). Водоохлаждаемые конструкции пуансонов.

Тип I предоставляет собой штампосварной пуансон с односторонним спиралевидным движением хладогента, который подается в центральную часть и отводится с периферийной части. Пуансон данной конструкции состоит из чаши, тумбы, фланца, кожуха рубашки охлаждения, спирале­видного буртика, кольца, центральной крышки, центральной спирали, под­водящего и отводящего патрубков, ребер жесткости.

Канал для циркуляции хладогена образуется в центральной части пу­ансона чашей, крышкой и спиралью, в периферийной части - чашей, кожу­хом и спиралевидным буртиком. Хладогент подается в наиболее разогре­ваемое место - центральную часть пуансона и, двигаясь по спиралевидно­му каналу, перетекает к периферии - менее нагреваемой части пуансона, откуда и отводится. Для перехода хладогента из центральной части в пери­ферийную в тумбе имеется вырез.

Тип П представляет собой штампосварной пуансон с двумя противо-точными спиралевидными потоками хладогента. Пуансон данной конст­рукции состоит из чаши, тумбы, фланца, кожуха рубашки охлаждения, спиралевидных буртиков, кольца, центральной крышки, центральной спи­рали, подводящих и отводящих патрубков, ребер жесткости. Каналы для циркуляции хладогента образованы в центральной части чашей, крышкой и спиралью, в периферийной части - чашей, кожухом и спиралевидными буртиками. Хладогент первого потока подается по патрубку. Хладогент второго потока подается по патрубку в центр пуансона и отводится по патрубку с периферии.

Тип III представляет собой штампосварной пуансон с четырьмя секто-риальными потоками хладогента, который подается в центральную часть пуансона и отводится с периферии каждого из четырех секторов. Пуансон данной конструкции состоит из чаши, кольца, фланца, косынок, кожухов, коллектора, подводящего и отводящего патрубков, соединителей, ребер жесткости, направляющих. Каналы для циркуляции хладогента образо­ваны чашей, кожухами, направляющими и ребрами жесткости. Хладогент подается в центр пуансона по патрубку, где он разделяется на четыре секторных потока, движущихся по зигзагообразным каналам периферии, откуда они попадают в коллектор и отводится по патрубку.

Все три типа охлаждаемых штампосварных пуансонов имеют свои преимущества и недостатки и выбор того или иного типа конструкции обу­словлен производственными возможностями его изготовления.

Пуансон типа I наиболее прост по конструкции, но и у него возможно неполное выравнивание температуры но образующей, а также необходима толстостенная обечайка малого диаметра для изготовления.

Пуансон типа II имеет два спиралевидных буртика, что позволяет полностью выровнять температуру по образующей, хотя несколько услож­няет конструкцию. Также требуется толстостенная обечайка малого диа­метра для изготовления тумбы.

При изготовлении пуансона типа III требует больше сборочных опера­ций, но в конструкции не используется трудноизготавливаемая тумба, ко­торая заменена двумя перпендикулярными радиальными ребрами жест­кости. Путь хладогента по каналу меньше, чем в пуансоне типа I, в резуль­тате чего он меньше нагревается и его тепловосприятие практически не ме­няется, что повышает степень выравнивания температуры по образующей пуансона. Тип III особо предпочтителен для пуансонов малых диаметров, так как внутренний диаметр тумбы мал и это затрудняет приварку ее из­нутри к чаше.

Б). Водоохлаждаемые конструкции матриц.

В процессе горячей штамповки днищ матрица также подвергается наг­реву в результате контакта с горячей заготовкой. Поэтому с целью стаби­лизации ее размеров, т. е. для повышения стабильности параметров техно­логического процесса, необходимо применение охлаждения корпуса мат­рицы, для чего они изготавливаются в сварном варианте. Конструкция сварной матрицы состоит из корпуса, кольца, перегородки, подводящего и отводящего патрубков, протяжного кольца. С целью обеспечения возможности приварки кольца и патрубков к корпусу он дол - жен быть стальной, что также практически исключит вероятность его хрупкого разрушения.

Сварная матрица состоит из установленных между собой коаксиально с зазором внешней и внутренней куполообразных частей. Циркуляция хладогента осуществляется по спиралевидному каналу.

В). Водоохлаждаемые штампы с местным подогревом фланца заготовки.

При горячей вытяжке днищ из алюминиевых, магниевых и молибде­новых сплавов с целью повышения предельной степени деформации при­меняют искусственный нагрев фланцевой части с одновременным охлаж­дением центральной части заготовки. Здесь матрица и прижим штампа нагреваются при помощи трубчатых электронагревателей сопротивления, вмонтированных во внутреннюю их полость, а пуансон охлаждается цир­кулирующей в нем проточной водой.

Фланец заготовки, находясь между нагретыми поверхностями матри­цы и прижима, принимает их температуру, а по мере перехода в контакт с пуансоном охлаждается за счет отдачи ему тепла.

Наряду с охлаждением пуансона необходимо охлаждать также и вы­тяжное ребро матрицы, что еще больше способствует повышению проч­ности стенки в опасном сечении, а следовательно, и увеличению допусти­мой степени деформации за одну вытяжную операцию.

Для предотвращения распространения тепла от матрицы и прижима на остальные части штампа последние отделяются теплоизоляционными прокладками.

Г). Универсальная конструкция водоохлаждаемого пуансона.

С целью повышения точности изготовления горячештампованных днищ из различных сталей и сплавов внешняя куполообразная часть пуан­сона выполнена с уменьшенными на 1... 2% наружными раз - мерами и снабжена сменной куполообразной прокладкой, установленной на внеш­ней части пуансона с наружной стороны с закрепленными на ней четырьмя симметрично расположенными на нерабочем торце пуансона узлами креп­ления. Узлы крепления состоят из клиньев, установленных в прорезях на цилиндрической части прокладки и плотно прижимающих ее к внешней куполообразной части пуансона при радиальном перемещении их к центру пуансона по мере завинчивания в них винтов. Винты вращаются в стойках, установленных на кольце. Причем толщина прокладки определяется вели­чиной усадки штампуемого материала и наружными размерами внешней куполообразной части пуансона. Пуансон также снабжен четырьмя сим­метрично расположенными на нерабочем торце узлами съема прокладки, состоящими из рычага, вращающегося на оси, которая закреплена в скобе, установленной на кольце.

Толщина накладки для вытяжки днища с определенным коэффициен­том термического сжатия определяется по выражению

(10)

Где DB - номинальный внутренний диаметр днища;

А - средний коэффициент для интервала температур;

W • - toe, toc - температура окружающей среды;

1кв - температура конца вытяжки;

At - интервал охлаждения днища после окончания вытяжки;

DK - наружный диаметр корпуса пуансона без сменной накладки.

Использование предлагаемой конструкции пуансона позволяет расши­рить технологические возможности путем вытяжки днищ из различных ма­териалов, повысить долговечность пуансона, а также уменьшить металлоемкость и трудоемкость работ при восстановлении или замене изношен­ных или поврежденных пуансонов.