Способ непрерывной формовки трубной заготовки

Способ непрерывной формовки трубной заготовки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии производства сварных труб. Цель изобретения - повышение качества формуемых труб. Исходную полосу в первом формующем калибре изгибают в поперечном направлении с приложением усилия на периферийные участки на расстоянии 0,05-0,10 ширины полосы от каждой кромки. После первого формующего калибра величину усилия, прикладываемого на периферийные участки по длине очага, изменяют. Изменение усилия производят по закону синусоиды в системе координат, повернутой на угол α относительно системы координат P -L, где P - усилие формовки

L - длина очага формовки и смещенной по горизонтали на длину полуволны синусоиды. Формовку ведут с возрастанием усилия на периферийные участки до угла сворачивания 160-180°. После сворачивания до указанного угла усилие, действующее на периферийные участки, уменьшают и перераспределяют зону приложения основного усилия на боковые участки. Величину усилия, прикладываемого на боковые участки по длине очага формовки, также изменяют по закону синусоиды, симметричной первой относительно оси абсцисс. Приведена математическая зависимость для определения угла α. Рациональное распределение усилия и изменение его величины по заданному закону по длине очага формовки повышает качество труб, предотвращает смещение кромок перед сварочным калибром, уменьшает неравномерность деформаций по ширине полосы, уменьшает вероятность образования гофров. 4 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.зи„„иаави А1 (51)4 В 21 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4339052/31-27 (22) 07.12.87 (46) 30.08.89. Бюл, У 32 (71) Электростальский филиал Московского института стали и сплавов (72) В.В ° Горбунов, И.Н.Потапов, С.В.Самусев, И.А.Пчелинцев, В.Ф.Разин и P.È.Àõìåäøèí (53) 621.774.35(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 695735, кл. В 21 С 37/06, 25..07,77, (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ФОРМОВКИ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к . технологии производства сварных труб.

Цель изобретения — повышение качества формуемых труб. Исходную полосу в первом формующем калибре изгибают в поперечном направлении с приложением усилия на периферийные участки .на расстоянии 0,05-0,10 ширины полосы от каждой кромки. После первого.формую. щего калибра величину усилия, прикладываемого на периферийные участки по длине очага, изменяют. Изменение уси-. лия производят по закону синусоиды в

-Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности k технологии. производства сварных труб, преимущественно тонкостенных труб.

Цель изобретения — повышение качества формуемых труб путем оптимального распределения по очагу формовки и изменения основных усилий изгиба.

2 системе координат, повернутой на угол 4 относительно системы координат P-L ° где P — усилие формовки;

L — - длина очага формовки, и смещенной по горизонтали иа длину полуволны синусоиды. Формовку ведут с возрастанием усилия на периферийные участки до угла сворачивания 160-180 . После сворачивания до указанного угла, уси.лие, действующее на периферийные участки, уменьшают и перераспределяют зону приложения основного усилия на боковые участки, Величину усилия, прикладываемого на боковые участки по длине очага формовки, также изменяют по закону синусоиды, сниметричной первой относительно оси абс- . цисс. Приведена математическая зависимость для определения угла g Рациональное распределение усилия и изменение его величины по заданному закону по длине очага формовки повышает качество труб, предотвращает смещение кромок перед сварочным калибром, уменьшает неравномерность деформаций по ширине полосы, уменьшает вероятность образования гофров, 4 ил,, 2 табл, На фиг,1-3 показаны наиболее характерные поперечные сечения трубной заготовки с зоной приложения основного усилия; на фиг.4 — диаграмма, отображающая характер изменения усилий на периферийные (кривая 1) и боковые (кривая 2) участки трубной заготовки по длине очага деформации.

3 1503924

Формовка трубной заготовки по пред лагаемому способу позволяет за счет оптимального расположения и изменения основных усилий. изгиба, которые выражаются в реальном процессе через рациональное расположение и действие. рабочего инструмента, качественно выформовать трубную заготовку с плавным переходом от одного сечения к дру 10 гому. Качественная формовка всех участков, включая и периферийные, позволяет избежать образование "крыши", относительного смещения кромок перед сварочным калибром, а плавность 15 (мононотонность) сечений уменьшает неравномерность деформаций по ширине полосы и длине очага формовки, т.е. уменьшает вероятность образования гофров в процессе формовки.. Это дости 20 гается тем, что после первого формующего калибра усилие на периферийные участки полосы па длине очага формовки изменяют по закону синусоиды в определенной системе координат с 25 возрастанием величины усилия до угла сворачивания 160-180 . Необходимость увеличения данного усилия объясняется сложностью выформовки или просто изгиба периферийных участков поло- 30 сы от крытых (незамкнутых) сечений с углом сворачивания до 160-180" s зависимости от типа калибровки, При двухрадиусной калибровке инструмента . с интенсивной подгибкой кромок можно процесс закончить раньше, т.е. при

160, а при однорадиусной калибровке необходимо придерживаться второго предела 180 . Полученный график изменения усилйй не подчиняется закону 40 синусоиды в обычной системе координат, где после достижения максимального значения кривая должна уходить в отрицательную зону,, т.е. направление усилия меняется на противоположное, что не соответствует процессу сворачивания полосы. Полученная экспериментальная кривая изменения условий на периферийные участки описывается синусоидой в повернутой сис-50 теме координат, а так как первая точка перегиба синусоиды находится в зоне первого формующего сечения (в обычной системе координат она приходится на начало координат), то новая система координат является не только повернутой, но и смещенной на длину полуволны синусоиды от первой точки пересечения ее с повернутой системой

4 координат (или от оси, соответствую- щей первому формующего калибру), Смещение оси проводится влево, если длину очага формовки по горизонтальной оси отсчитывать слева направо.

Периферийные участки трубной заго- товки в первой половине очага фор мовки в большей степени склонны к распружиниванию. В дальнейшем, во второй половине очага формовки в большей степени проявляют стремление к распружиниванию уже боковые и средние участки по ширине полосы. Поэтому усилие на кромки нужно постепенно уменьшать с.одновременным увеличением его на боковЫе участки, где после угла сворачивания 280-300 (в. зависимости от типа калибровки) должно окончательно преобладать усилие на боко" вые участки трубной заготовки на длине 0,2-0,3 ширины полосы (В) от каждой кромки, После указанного угла сворачивания наблюдается самое значительное воздействие боковых участков трубной .заготовки на рабочий инструмент, Величина угла 280-300 зависит от типа калибровки валков, Например, при:двухраднусной калибровке с плоскнм центральным участком необходимо придерживаться меньшего угла, а при однорадиусиой калибровке большего. Размер бокового. участка (0,2О,ЗВ) объясняется тем, что при применении роликовых проводоМ предполагается определенная площадь контакта, которая в указанных пределах будет необходима и в то же время достаточна, Кроме этого, место .приложения

l усилия зависит от угла сворачивания, причем при меньшем угле. сворачивания (280). предполагается и меньшее значение предела (0,2 В).

Характер изменения усилий на бо» ковые участки представляет собой синусоиду, симметричную первой (для усилий .иа периферийные участки) относительно повернутой. и смещенной оси. Угол поворота (против хода часовой стрелки) от оси абсцисс получа" ется иэ следующих соотношений

3 е

Рс -Вс

g irctg 1 (1)

А где Р =- 2 — среднеарифметическое значение усилия на боковые и периферийные участки в последнем эа1503924 6 с- повернутой осью. Согласно указанной эакономерности усилие возрастает до 17 кг, при угле сворачивания трубной заготовки 180 (фиг,2), после чего по этой же закономерности убывает до 8 кг при .угле сворачива1 ния 290о (фиг. 3) и достигает 6 кг в последнем (= 360 ) формующем калибре (фиг.4), Усилие на боковые участки

1О (фиг.4» кривая 2) в последующих калибрах также изменяют по закону синусоиды, согласно которой нагрузка вначале падае, достигая при.угле. сворачивания 180О величины 2,5 кг, затем плавно возрастает до величины

19 кг при угле сворачивания 290 .

Вследствие резкого падения нагрузки на периферийные участки,и такого же резкого возрастания на боковые участки, зону приложения нагрузки постепенно перераспределяют на боковые участки и окончательно там фиксируют после указанного угла на расстоянии

40,4-60,6 мм от каждой кромки (фиг,3 и 4) ° В последнем формующем калибре величина усилия на боковые участки достигает максимальной величины, равной 23 кг.

Испытание предлагаемого способа формовки при формовке трубы ф 65х х0,48 мм с замером тензометрами продольных деформаций в нескольких точках по ширине полосы и длине очага формовки и одновременным замером спе35 циальными штырьевыми месдозами прила" гаемых к полосе усилий показало, что в данном случае получается оптимальный вариант силового взаимодействия трубной заготовки и формующего инст40 румента с незначительной неравномерностью деформаций по ширине полосы и длине очага формовки и существенным повышением качества формуемой трубы.

В табл.1 и 2 приведены результаты испытаний. крытом формующем калибре;

А — длина очага формовки между указанными калибо о рами, и

Р =-2- — — среднеарифметическое значение усилия на боковые и периферийные участки в первом открытом формующем калибре.

Подставляя полученные значения в формулу (1), получаем необходимое значение

ВР/ - 4Pn

arctg

2А (2) где 4Ру — увеличение осевого усилия на боковые участки трубной заготовки от первого до последнего формующего калибра, Л P g=P -P <

Р„ — уменьшение основного усилия на периферийные участки трубной заготовки от первого до последнего формующего калибра, dP „=Р„-P n

Сечение, представленное на фиг, 1, соответствует углу сворачивания 4060 (фиг.4), сечение на фиг.2 — углу сворачивания 160-180 (фиг. 4), а сечение на фиг.З вЂ” углу сворачивания

280-300 (фиг.4).

Пример..В формовочном стане исходную полосу размерами 204х0,48 мм в первом формующем валково-роликовом .калибре изгибают, прикладывая усилия изгиба изнутри строго по середине и снаружи на расстоянии 10,1-20,2 мм от каждой кромки (фиг,1), величина которого составляет 7,5 кг. Далее по ходу сворачивания трубной заготовки (фиг.2-3) в последующих валковых и валково-роликовых калибрах усилие на периферийные участки заготовки

1 фиг.4, кривая I) изменяют по.закону синусоиды в системе координат, повернутой на угол ol=7 относительно координат с осью абсцисс, равной

160 мм и отображающей длину очага формовки L 30D, а осью ординат, равной 50 мм и отображающей величину усилия Р (50 мм соответствует 25 кг) и смещенной по горизонтали на длину полуволны синусоиды, т.е. на

95 мм от первой точки пересесения ее

3 э о о (Р d +Рл ) (Р/+ Рп

2 2

a(arctg

Предлагаемый способ позволяет в отличие от известных за счет рацио50 нальиого расположения и изменения основного усилия изгиба по длине очага формовки повысить качество труб любого сортамента и особенно тонкостенных. Кроме этого, способ позво

55 ляет более обоснованно подходить к проектированию, изготовлению и настройке рабочего инструмента трубоформовочного стана.

1503924

Способ непрерывной формовки трубной заготовки в последовательно рас- 5 положенных валково-роликовых калибрах> при котором исходную полосу в первом формующем калибре изгибают в поперечном направлении с приложением усилия снаружи на периферийные участ- 10 ки на расстоянии 0,05-0,10 ширины полосы от каждой кромки, а в последующих калибрах изменяют как точку приложения формующих усилий, так и . их величину, отличающийся 15 тем, что, с целью повышения качества формуемых труб, после первого формующего калибра величину основного усилия, прикладываемого на периферий ные участки, по длине очага формов- 20 ки изменяют по закону синусоиды в системе координат, повернутой на угап с(относительно системы координат P-L, где P — усилие формовки L — длина очага деформации и смещенной по оси абсцисс на длину полуволны синусоиды, причем формовку ведут с возрастанием . усилия до угла сворачивания полосы

160-180 и последующем уменьшением усилия.до последнего формующего калиб->О

d P d - d P ll

2А где аРу

Таблица 1

Качество формуемой трубы

Усилие, кг

Угол формовки, на перифе- на бокорийном вом.:.. участке участке

Значительное распружинивание полосы, отсутствует качественная выформовка поперечного сечения .

Продольные деформации в пределах упругих, качественная.выформовка всего поперечного сечения, распружинивание незначительное .

Продольные деформации превышают величину упругих, после сечения (калибра) наблюдаются гофры

Отсутствует качественная вйформовка се-. чения, значительное распружинивание, образование "крыши" в сформованной трубе

Качественная формовка трубной заготовки

Происходит потеря устойчивости боковыми стенками заготовки с выпучиванием во внутрь после еечения наблюдаются гофры

5 1

4 5

II 180

2,5+

17

Формула изобретения ра при одновременном перераспределении зоны приложения основного усилия на боковые участки, а после угла сворачивания 280-300 на расстоянии ,0,2-0,3 ширины полосы от каждой кромки ее окончательно фиксируют, при этом величину усилия, прикладываемого к боковым участкам по длине очага формовки изменяют по закону синусоиды, симметричной первой относительно оси абсцисс, а угол поворота упомянутой системы координат опреде ляют по зависимости увеличение основного усилия на боковые участки трубной заготовки от первого до последнего формуюшего калибра; уменьшение основного усилия на периферийные участ" ки трубной заготовки от. первого до последнего формующего калибра; . длина очага формовки от первого до "последнего формующего калибра, 10 1503924

Продолжение табл. I

Сечение, !!

Угол формов ки, т

Усилие, кг

Качество формуемой трубы на лерифе рийном участке на боковом. ... участке

Значительное распрузинивание,образование гофров, относительное смещение кромок

Качественная формовка трубной заготовки

Образование "крыши", смятие торцов кро.-. мок о разрезную шайбу, образование гофров лосле калибра

III 290

19+

Таблица 2 Участок

Усилие, кг

Угол формовки, 45 90 135 180 .225 270 315 360

Периферий-. ный

Боковой !

7 14

25 7,5

10 7,5 6

15 21 23,7,5 14

3 2

16

1,5

Формовка дает качественную трубную заготовку без образования гофров, относительного смещения кромок и образования "крыши".

1503924

Составитель В.Шаброва

Редактор Т.Парфенова Техред М.Ходанич Корректор Л. Бескид

Заказ 5l84/12 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101