Устройство для калибровки труб

Устройство для калибровки труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ТРУБ, содержащее разъемную матрицу с замком, оправку и источник высокого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности, источник высокого давления выполнен в виде гидроударного блока, ось которого перге 2 Jff 27 24 пендикулярна оси матрицы, и установлен в месте сопряжения матрицы и блока промежуточного поршня. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя полуматрица снабжена инерционными массами. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оправка снабжена центрируюш.ей цангой и выполнена в виде наборной штанги из мерных и уплотнительных звеньев, установленных с возможностью их взаимной перестановки. 4.Устройство по пп. 1, 3, отличающееся тем, что оправка снабжена к-линовым замком. 5.Устройство по пп. 1, 3, отличающееся тем, что звенья оправки выполнены в виде резьбовых ступенчатых втулок. i (Л с: сд 00 С5 05 сд Т 73 78 75 74 фиг. 7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1058665 з(59 B 21 С 37/30 В 21 D 41/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2772735/25-27 (22) 31.05.79 (46) 07.12.83. Бюл. № 45 (72) В. Н. Чачин, В. К. Колос, В. В. Ботян и В. М. Постников (71) Физико-технический институт АН БССР (53) 621.774.72 (088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР № 377181, кл. В 21 D 26/02, 1970. (54) (57) 1. УСТРОЛСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ТРУБ, содержащее разъемную матрицу с замком, оправку и источник высокого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и производительности, источник высокого давления выполнен в виде гидроударного блока, ось которого перпендикулярна оси матрицы, и установлен в месте сопряжения матрицы и блока промежуточ ного пор ш ня.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя полуматрица снабжена инерционными массами.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оправка снабжена центрирующей цангой и выполнена в виде наборной штанги из мерных и уплотнительных звеньев, установленйых с возможностью их взаимной перестановки.

4. Устройство по пп. 1, 3, отличающееся тем, что оправка снабжена клиновым замком.

5. Устройство по пп. 1, 3, отличающееся тем, что звенья оправки выполнены в виде резьбовых ступенчатых втулок.

Р58665

Изобретение относи гсн к раздаче труб обработкой давлением.

Известно устройство для калибровки труб, содержащее разъемную матрицу с замком, оправку и источник высокого давления. При этом оправка закреплена неподвижно на станине, а матрица установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по направляющим станины, параллельным оправке, что обеспечивает калибровку трубы bio частям (11.

Недостатком известного устройства является низкая производительйость, вызванная многократностью нагружения при калибровке по участкам. Кроме того, известное устройство характеризуется низким качеством (невысокая точность) получаемых изделий, обусловленным следующими причинами

При статической калибровке жидкостью, сопровождаемой расширением трубы от начала деформирования до момента соприкосновения со стенкой матрицы, заготовка подвергается свободной раздаче, характеризующейся неблагоприятйой схемой напряженного состояния, при этом пластическое перемещение металла идет неравномерно вследствие наличия в материале трубы исходно ослабленных участков (дефекты, утоненная стенка). Это обстоятельство снижает качество получаемых в результате калибровки изделий. При штамповке труб из упрочняемых в процессе деформировайия материалов . (например, из нержавеющих сталей) последовательная калибровка по участкам приводит к предварительному упрочнению материала на границе откалибровайного и неоткалиброванного участков. Это увеличивает неравномерность напряжений, развиваемых йа последующем участке при его калибровке. Тем самым изменяется пружинение материала на границах участкои. Данное обстоятельство также ухудшает качество изделий, поскольку получение точных деталей при калибровке статическим давлением жидкости возможно только при учете вели чины пружинения материала после снятия нагрузки. Последовательная калибровка эластично-жидкостным пуансоном по участкам не может дать точности обвода оболочки по образующей (исправить ее криволинейность), тем более, что калибрующая часть устройства — разъемная матрица, перемещается по направляющим..относительно неподвижной оправки. При этом в суммарную погрешность вносится погрешность непараллельности перемещения и различных установок матрицы на направляющих.

Целью изобретения является повышение качества калибровки, увеличение производительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве источник высокого давления выполнен в виде гидроударного блока, ось которого перпендикулярна оси матрицы, и

5 0

Зо

55 установлен в месте сопряжения матрицы и блока промежуточного поршня.

При этом верхняя полуматрица снабжена инерционными массами.

Оправка устройства снабжена центрирующей цангой и выполнена в виде наборной штанги из мерных и уплотнительного звеньев, смонтированных с возможностью их взаимной перестановки.

Кроме того, оправка снабжена клиновым замком.

Звенья оправки выполнены в виде резьбовых ступенчатых втулок.

Создание технологических возможностей для калибровки трубы за одну операцию по всей. длине обеспечивается применейием гидроударного блока, являющегося высокоэнергетическим источником. Гарантированный зазор между заготовкой и внутрейним диаметром матрицы позволяет перед йепосредственной калибровкой по поверхности матрицы вовлечь материал в полном объеме в высокоскоростное пластическое деформирование, которое происходит в условиях больших давлений на заготовку со стороны ударных волн, что создает благоприятйое напряженное состояние в очаге деформации.

Это не только улучшает условия скольжения в металле и повышает пластичность большинства металлов (в том числе нержавеющих сталей, титановых сплавов и других труднодеформируемых материалов), но и выравнивает напряжения по сечению заготовки. Тем самым уменьшается неблагоприятное влияние дефектов материала, местных утонений, практически ликвидируются условия для пружинения металла. Встречаясь на большой скорости со стеной матрицы, материал заготовки испытывает очень высокие ускорения торможения, создающие значительные по величине инерционные добавки к напряжениям, развиваемым в металле род действием внешних сил давления.

Это обстоятельство сбздает на конечной стадии процесса для пластического течения металла как в макро-, так и в микрообъемах.

В результате такой калибровки наружная поверхность трубы становится точной копией внутренних обводов матрицы.

Излишние инерционные нагрузки, передаваемые разогнанным металлом трубы матрице, воспринимаются не только зажимным устройством и инерционными массами элементов конструкции (полуматриц, клиньев, пластин и др.}, но и специально предусмотренными дополнительными присоединенными массами. Создание зажимного устройства, способного воспринимать всю нагрузку, привело бы к очень громоздкой конструкции.

В предлагаемом устройстве большая часть импульсной нагрузки, не потерянной в процессе преодоления сопротивления деформированию заготовки, благодаря кратковременности ее действия (длительность импульса давления, создаваемого в жидкости, со1058665 ставляет 0,5 — 1,0 мс), будет «погашена» дополнительными присоединенными инерционными массами, так что на долю зажимного устройства приходится только часть этого усилия.

Кроме того, конструкция оправки., состоящая из ряда скрепленных друг с другом мерных и уплотиительного звеньев, дает возможность быстро переналаживать устроиство для калибровки в одной и TGH же матрице труб разной длины путем взаимной перестановки этих звеньев.

Оправка, введенная внутрь трубы на всю ее длину, одновременно способствует уменьшейию энергии, необходимой для калибровки. При этом жидкость, посредством которой осуществляется калибровка, заполняет лишь пространство между поверхностью оправки и внутренней поверхностью трубы. Минимальный зазор между трубой и оправкой, обеспечивающий хорошую передачу йагрузки, составляет 5 — 6 мм. Уменьшение объема промежуточной жидкой среды с помощью оправки делает возможным воспроизведение в жиДкости одних и тех же величин давлений йри уменьшении затрагиваемой энергии в 5 — 10 раз.

1Р

2Р

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — поперечный разрез по технологическому блоку; на фиг. 3 — разрез

А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — оправка.

Устройство для калибровки труб содержит гидроударный 1 и технологический бло- ЗР ки 2.

Гидроударный блок состоит из аккумулятора 3, ствола 4 с бойком 5 и цаигой 6 для фиксации бойка в верхнем положении, пускового механизма 7 с клапаном 8, головки 9, в которой выполнены полость 10 и канал 11, а также установлена рабочая камера 12 с промежуточным телом 13. Технологический блок состоит из нижней полуматрицы 14, установленной на подушке 15, верхйей полуматрицы 16, скоб 17, проушин 4р

18, закрепляемых штангой 19 на раме 20, пластины 21, скрепляющей скобы 17, клиньев 22, сжимающих полуматрицы, оправки 23, на которую устанавливается заготовка 24, рычага 25 для вывода оправки в зону обслуживания, клина 26 для поджима и уплот- 45 нения заготовки по торцам, системы каналов 27 с обратным клапаном 28, траверсы 29 и присоединенных масс 30. Проушины 18 со скобами 17 соединены осью 31 и подвижными пальцами 32, передвигаемыми штангой 33 через кронштейн 34. Оправка состоит из стержня 35, уплотняющего звена 36, мерных звеньев 37, цаиги 38, пружины 39.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении верхняя полуматрица 16 с пластиной 21, клиньями 22 ско55 бами 17 и присоединенными массами 30 повернута вокруг оси 31 по часовой стрелке на угол 90, а оправка 23 выведена в зону обслуживания поворотом рычага 25 против часовой стрелки. В этом положении иа оправку 23 устанавливают заготовку 24, после чего оправку с заготовкой поворачивают по часовой стрелке и устанавливают концентричио в нижнюю полуматрицу 14, затем закрывают ее верхней полуматрицей 16, совместно с которой перемещаются элементы конструкции 17, 21, 22 и 30. Подвижные пальцы 32, закрепленные на кронштейнах 34, посредством штанги 33 вводят в отверстия скоб 17, затем клиньями 22 сжимают полуматрицы 14 и 16, а клином 26 поджимают оправку, уплотняя заготовку 24 по торцам.

После этого по системе каналов 27 через обратный клапан 28 в пространство между оправкой и заготовкой подается жидкость (например, эмульсия), которая поступает также в полость рабочей камеры 12, отодвигая промежуточное тело 13 в крайнее правое положение.

Для выполнения операции калибровки посредством пускового механизма 7 поднимают клапан 8, при этом воздух, находящийся в аккумуляторе 3, попадает в пространство иад бойком 5 и разгоняет его до большой скорости (50 — 100 м/с) . Боек ударяет по жидкости, находящейся в полости 10, и создает в ней высокое импульсное давление, которое передается через промежуточное тело .13 жидкости, заполняющей пространство между оправкой 23 и заготовкой 24. Действуя изнутри на заготовку, импульс давления, развиваемый в жидкости, осуществляет пластическое деформирование материала заготовки и калибровку ее наружной поверхности по матрице. После выполнения калибровки выводят с помощью гидроцилиндров клинья 26 и 22. При этом освобождаются полуматрицы 14 и 16 и оправка 23, которая, под действием пружины 39 возвращается в исходное положение. Затем выводят пальцы 32 из скоб 17 и верхнюю полуматрицу поворачивают по часовой стрелке, а оправку с откалиброванной деталью выводят в зону обслуживания, где деталь снимают, а на ее место устанавливают следующую заготовку. Одновременно с раскрытием матрицы и выводом оправки с заготовкой осуществляется возврат бойка 5 в исходное (верхнее) положение. Для этого от гидронасоса в канал 11 головки 9 подают жидкость, которая поднимает боек, вытесняя в аккумулятор 3 сжатый газ, расширившийся в полости ствола 4. По достижении бойком верхнего положения посредством пускового механизма 7 опускают клапан 8 и закрывают входное сечение ствола, отсоединяя ствол 4 от аккумулятора 3. Боек вверху фиксируется цангой 6. После этого жидкость из полости ствола сливают в бак по каналу 11. Устройство готово к совершению следующего рабочего цикла.

Оригинальная конструкция оправки (фиг. 3) устройства позволяет калибровать

1058665 трубы разной длины в одной и той же матрице. На фиг. 3 показана оправка, настроенная на максимальную длину калибрующей трубы. Для настройки оправки на мейьший размер трубы уплотняющее звено 36 сворачивают, н между ним и стержнем 35 вставляют одно или несколько мерных звеньев 37, в зависимости от величины, на которую уменьшена заготовка по сравнению с заготовкой максимальной длины. Таким образом, уплотнительное звено 36 переносится вправо, а общая длина оправки, а также расположение цанги 38, которая устанавливает заготовку концентрично оправке и матрице, остаются неизменными.

Использование предлагаемой конструкции устройства позволяет калибровать трубы с высокой точностью. Экспериментальная проверка на лабораторной установке показала, что точность калибруемых деталей практически определяется точностью изготовления матрицы. Так, например, при калибровке трубы 4102 Х2 мм длиной 1000 мм из материала 12Х18Н10Т криволинейность образующей составляет 0,01 мм при точности диаметральных размеров, определяемой шероховатостью поверхности. Такую же криволинейность имеет образующая внутренней поверхности матрицы.

Калибровка трубы за один переход по всей длине при наличии механизации подачи

10 заготовки в матрицу и выдачи готовой детали в зоне обслуживания оператора позволяет значительно повысить производительность. Время выполнения операции от установки заготовки на оправку до съема с нее откалиброванной детали равно 60 с.

На известном устройстве время, требуемое для калибровки деталей длиной 2000 мм, составляет около 10 мин. Таким образом использование предлагаемого устройства позволяет повысить производительность в

10 раз.

1058665

Редактор Л. Повхан

Заказ 9659/8

Составитель И. Капнтонов

Текред И. Верее Корректор М. Демчик

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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