Способ многократного волочения труб

Способ многократного волочения труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенных холоднодеформированных труб. Цель изобретения - повьшение качества изготовляемых труб. Перед многопроходным волочением труб на подвижной оправке определяют пластичность металла в испытании на кручение, затем определяют суммарное и среднее разовое обжатия. Суммарное обжатие определяют из соотношения: - - exp(-0,3tgj4N ) 100%, где у - угол сдвига при испытаниях деформируемого металла на кручение1 N - число проходов волочения; 0,3 - коэффициент , определяемый экспериментально. Волочение осуществляют в первом и последнем проходах с обжатием меньшим , чем определенное ранее среднее разовое обжатие на 3-12%, а во всех других проходах - с обжатием, превьш1ающим среднее разовое на ту же величину. Вместе с тем в каждом проходе , начиная со второго, обжатия по внутреннему диаметру трубы устанавливают равными 0,5-5%. Данная схема обжатий приводит к эффекту возрастания пластичности металла по мере его деформации. 3 табл. с сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 В 21 С 1/24

i)3 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 4101358/31-02 (22) 03. 06. 86 (46) 15 02.88. Бюл. Р 6 (71) Уральский политехнический институт им. С.М.Кирова и Ревдинский завод по обработке цветных металлов (72) P.3.Акчурин, А.А.Богатов, В.М.Попов, О.И.Мижирицкий и Ю.В.Шадрин (53) 621.77.04(088.8) (56) Савин Г.А. Волочение труб. М.:

Металлургия, 1982, с. 70-71. (54) СПОСОБ МНОГОКРАТНОГО . ВОЛОЧЕНИЯ

ТРУБ (57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенных е холоднодеформированных труб. Цель изобретения — повьппение качества изготовляемых труб. Перед многопроходным волочением труб на подвижной

„„SU„,, 1 73459 А1 оправке определяют пластичность металла в испытании на кручение, затем определяют суммарное и среднее разовое обжатия. Суммарное обжатие определяют иэ соотношения: Е = (1

exp(-0,Зсмк.Я )) ° 100X, где угол сдвига при испытаниях деформируемого металла на кручение N — число проходов волочения; 0,3 — коэффициент, определяемый экспериментально.

Волочение осуществляют в первом и последнем проходах с обжатием меньшим, чем определенное ранее среднее разовое обжатие на 3-12Х, а во всех других проходах — с обжатием, превышающим среднее разовое на ту же величину. Вместе с тем в каждом проходе, начиная со второго, обжатия по внутреннему диаметру трубы устанавливают равными 0,5-57. Данная схема обжатий приводит к эффекту возрастания пластичности металла по мере его деформации. 3 табл.

1 13

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенных холоднодеформированных труб.

Цель изобретения — повышение качества изготавливаемых труб.

Способ заключается в том, что определяют пластичность металла в испытании на кручение, находят наибольшее суммарное обжатие из соотношения Е = (1 — ехр(-0,3tg(4R )) ° 1007, где — угол сдвига при испытании на кручение; N — число проходов волочения, 0,3 — экспериментально найденный коэффициент, и волочение осуществляют с разовыми отжатиями в первом и последнем проходах меньшими, а в остальных большими на 3-12Х среднего разового обжатия и обжатие внутреннего диаметра во всех проходах, начиная с второго, устанавливают равным 0,5-5Х.

При испытании на кручение схема напряженного состояния наиболее близка к наблюдающейся при волочении на подвижной оправке. Расчеты показывают, что при кручении показатели напряженного состояния G/Ò = О и (н6 = О (G — гидростатическое напряжение, Т вЂ” интенсивность касательных напряжений, (06 — параметр Лодэ), а при волочении на подвижной оправке изменяются в диапазонах 0 /Т =

0,58-0,4, (06 = (-0,3)-(+0,3), т.е. средние значения близки к нулю.

Поэтому испытание на кручение позволяет наиболее точно охарактеризовать ресурс пластичности деформируемого металла. Формула для расчета суммарного обжатия учитывает свойства деформируемого металла (в виде

tgf, где 1 — угол сдвига при кручении), влияние на деформируемость дробности деформации (в виде Г, где N — число проходов волочения) и включает экспериментально найденный коэффициент 0,3. Опыты показывают, что выбор суммарного обжатия в соответствии с указанным соотношением обеспечивает получение труб без трещин при максимальном использовании ресурса пластичности металла.

Ограничение обжатия по внутреннему диаметру во втором и последующих проходах обусловлено тем, что при обжатии менее 0,57. кольцевой зазор между трубой и оправкой столь мал, что затрудняет скольжение металла

73459

55 относительно оправки в последующем проходе, возникает налипание и потеря продольной устойчивости трубы (образуются гофры). При обжатии внутреннего диаметра свыше 57. происходит интенсивное снижение ресурса пластичности металла наклепанной трубы, сопровождаемое появлением трещин.

Эксперименты подтверждают правильность выбранного диапазона обжатий внутреннего диаметра.

Снижение разовых обжатий при волочении в первом и последнем проходах и их увеличение во всех остальных проходах относительно среднего разового обжатия на 3-12Х приводит к эффекту возрастания пластичности металла, позволяющему осуществлять большие деформации без разрушения. Эффект повышения пластичности объясняется следующим. В первом проходе при максимальных обжатиях диаметра, протекающих при неблагоприятном с точки зрения разрушения напряженнос состоянии, происходит интенсивное исчерпание запаса пластичности металла. Снижение разовых обжатий в первом проходе ведет к тому, что металл сохраняет перед вторым проходом большую часть своего ресурса пластичности.

При обжатии во втором и последующих проходах величина редуцирования ограничена 0,5-57, вся деформация происходит на подвижной оправке при

"мягкой схеме напряженного состояния, для которой характерна незначительная интенсивность исчерпания ресурса пластичности металла. Это дает возможность увеличить разовые обжатия во втором и последующих проходах беэ риска разрушения. В последнем проходе разовое обжатие целесообразно уменьшить, так как для извлечения оправки потребуется повышенная деформация при раздаче, что ведет к появлению трещин и снижению качества изготавливаемых труб. Эффект повышения пластичности усиливается при развитии знакопеременной деформации с симметричным циклом, поэтому большие различия в деформациях между проходами волочения снижают пластичность металла и увеличивают вероятность разрушения.

Величина снижения и превышения обжатий относительно его средней величины обоснована эксперментально.

Снижение обжатий в первом и послед1373459 нем проходах менее чем на ЗХ оказалось не эффективно для повышения ресурса пластичности металла и устранения трещин. Снижение обжатия в пер- 5 вом проходе свыше 127 ведет к тому, что зазор между внутренней поверхностью заготовки и оправкой оказывается недостаточным для введения оправки в трубу. Снижение обжатия в последнем проходе свыше 127 приводит к потере производительности. Снижение обжатий свыше 127 приводит к значительной неравномерности распределения деформаций между проходами, возникновению пульсирующего цикла знакопеременной деформации, приводящему к снижению ресурса пластичности.

Обжатия в проходах, промежуточных между первым и последним, увеличивают по сравнению со средним на 3-127.

Увеличение обжатий менее чем на 37 и более чем на 12Х не позволяет повысить ресурс пластичности металла.

Способ реализуют следующим образом

Деформируют заготовки из стали 10 с размерами 32х5 мм на стане пятикратного волочения труб на подвижной оправке диаметром 20 мм. В испытании на кручение определяют пластичность стали, равную = 1,2, Наибольшая суммарная деформация за пять проходов волочения составляет K = (1-ехр (-0,3г.8 1,2 +5 ) 1007. = 837 ° Для определения среднего разового обжатия с, находим суммарный коэффициент вытяжки 0 = 100/(100 — )

5,9, разовый коэффициент вытяжки (4; = )р = 1,43, тогда Е

1 (1 .) 100X = 307. Разовое обжатие составляет 307. Производят волочение таким образом, чтобы в первом и последнем проходах обжатие было мень-45 шим, чем среднее, а в остальных проходах больше него на 3-127. Обжатие внутреннего диаметра во втором и последующих проходах выбирают из диапазона 0,5-57., 1Х для осуществления которого требуется образование кольцевого зазора между трубой и оправкой при раздаче 0,2 мм.

Волочение осуществляется по маршруту 34х5-29,8х4,7 (207) — 26,8х х3,2 (367) — 24,6х2,1 (377) — 23,2х х1,4 (367) — 22,6х1, 1 (22X) где в скобках приведены обжатия в каждом проходе.

Результаты испытаний приведены в табл. 1-3.

Для выбора рациональных диапазонов обжатий проводят серию экспериментов. В первой серии ставят цель выявить рациональные обжатия внутреннего диаметра во втором и последующих проходах. Для этого трубы из стали 20 протягивают по маршруту 34х

x5 — 29x4 5 на подвижной оправке.

Для варьирования обжатия внутреннего диаметра во втором проходе изменяют степень раздачи при обкатке, а также используют для осуществления второго прохода оправки меньшего диаметра.

Во втором проходе контролируют наличие косых трещин в качестве внутренней поверхности трубы. Результаты, приведенные в табл. 1, показывают, что при обжатиях диаметра наклепанных труб свыше 57 возможно возникновение разрушения, а при обжатиях менее 0,57 происходит налипание металла на оправку и образование гофр.

Таким образом, рациональный диапазон обжатий внутреннего диаметра во втором и последующих проходах 0,5-5Х.

Во второй серии экспериментов обосновывают целесообразность ступенчатого режима обжатий. Производят трехкратное волочение труб из стали

20 из заготовки 34-38х5 мм с варьированием обжатий во всех проходах.

Все проходы осуществляют с суммарным обжатием 74Х при среднем разовом обжатии 36Х. Контролируют остаточный ресурс пластичности стали („ после второго прохода по испытанию колец труб на сплющивание и качество труб после третьего прохода. Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что при выборе обжатий в первом проходе равным или боььшим среднего по маршруту (1 и 2 строки табл.) ресурс пластичности значительно исчерпывается (у „ близка к нулю) и при волочении в заключительном проходе возможно образование трещин. Наиболее высокий ресурс пластичности сохраняется в трубах при снижении обжатий в первом и третьем и увеличении во втором проходах на 3-127 (3, 5, 7, 8 строки). Если изменение обжатий относительно среднего выше 127. (Ь строка), вероятность разрушения повышается. При высоких обжатиях в заключительном проходе на трубах возни1373459 ния

Таблица 1

Наличие налипаний

Наличие трещин

Обжатие внутреннего диаметра, Х

Нет

Нет

0,1

0,5

15 кают трещины при раздаче (2,4 строки).

В третьей серии экспериментов определяют значение эмпирического ко5 эффициента в формуле для расчета наибольшего суммарного обжатия. Для этого трубы из шести материалов подвергают многопроходному волочению на подвижной оправке до образования дефектов нарушения сплошности, не устранимых термообработкой. На основе экспериментальных данных о числе проходов N, суммарном обжатии E накопленном до появления предельно допустимых дефектов, и пластичности исследований стали, характеризуемой рассчитывают значение коэффициента и находят его среднее значение, равное 0,3 (табл. 3).

Использование предлагаемого способа позволяет снизить цикличность производства путем увеличения разо1вых обжатий, повысить производительность и качество изготовляемых труб. 25 формула изобретения

Способ многократного волочения труб на подвижной оправке, включаю- 30 щий определение механических свойств деформируемого металла, суммарного и среднего разового обжатий, волочение в несколько проходов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью 35 повышения качества изготавливаемых труб, механические свойства деформируемого металла определяют при испытаниях его на кручение, а суммарное обжатие устанавливают из соотношеЕ = (1 — ехр(-0,3tg(QN )) 1007., где 1 — угол сдвига при испытаниях деформируемого металла на кручение;

N — число проходов волочения, 0,3 — коэффициент, определяемый экспериментально.

Волочение осуществляют с обжатиями в первом и последнем проходах меньшими, а в остальных большими на 3—

127 среднего разового обжатия и обжатие по внутреннему диаметру во всех проходах, начиная с второго, устанавливают равным 0,5-57.

1373459

3f

Ц

«о н

°

В ф ф

O о к к о а еч к

««м а

«ч caa u

Ю

» о к к с«сса сю к е««««\

«ч еч еч ф ф

» O к к ф О

» Ф

«»\ « \ еч «ч о««» м «е« а ° о о.е О е«Ф

Ю о о

««л

° - еч е

» Ф Ф о о о еч еч «е«

+ + + еч

«««

+ + о о о

+ ф «л

an е Е о а е«

«««е«\

an ф

Ф еч ю

IC е \ еч к е««е« еч еч

Ф Р

Ю Ф Ф еч еч «ч к к к еч еч еч

Ю Ю Ю е an an еч еч еч л а

Ю Ю еч еч е« к к

«е

»» к

«е«ис е« еч еч «ч еч

»» е««е«« ! ! еч

Ф«Ъ ! I о еч

Ю O

° Е «е« к

cal Ф

mà

° еч м

И ю

1

II °

Ю о о о о

3 ф е о м о о

° Ф Ф Ф Ф Ф Э Ю л . л л л л л

Ф еч о«о «о» сэ м е «

I I I ! л ю g «е«g an ««е

° Ф an an к

O В еч Ф Ф

8 М еч сп е «n e юс а

o

g 3

Ф

В1 м о

3I

"".i

„„ее«5 о v о Й й»

3 о ф °

j .=--"1 t.

° о

--. 1 I

1373459

Таблица 3

Пластичность

Значение коэффициента

Суммарное обжатие до разрушения, 7

Число проходов до разрушения

Материал

1,20

0,32

0,82

0,27

12

0,34

1,20

1,32

0,32

0,26

1, 10

0,94

0,29

Редактор С.Лисина

Заказ 525/7

Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Сталь 10

Сталь 45

Сталь 08х1810Т

Сплав Л96

Сплав Л68

Сталь 38ХС

Составитель В.Васильева

Техред И.Верес Корректор М.Пожо