Способ получения местных утолщений

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при получении утолщений на деталях типа труб, стержней. Целы изобретения - повышение качества высаживаемых заготовок за счет исключения поверхностных дефектов и уменьшения анизотропии. Нагретый участок заготовки скручивают с одновременным приложением сжимающего усилия, при этом течение металла в радиальном направлении ограничено. При деформировании уменьшение длины образующей участка , подлежащего высадке, от осадки не должно превышать величину ее удлинения от скручивания. Количество витков при этом рассчитывается по следующему выражению: +

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 21 J 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСДНИЕ ИЗОЬ ТЕНИЯ

<>+» ° » г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755140/27 (22) 24,08.89 (46) 15.12.91, Бюл, hh 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) И,К.Козлов, И.К.Гейко, H.Ñ.Áàøêàòîâà, Ю,С.Пикинер, А.Г.Чубарь и К,И,Гейко (53) 621.735.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 387772, кл, В 21 J 5/08, 1971. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕСТН6!Х

УТОЛЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может использоваться при получении утолщений на деталях типа. труб, стержней. Цель изобретения — повышение качества высаживаемых заготовок за счет исключения поверхностных дефектов и уменьшения анизотропии. Нагретый участок заготовки скручивают с одновременным приложением сжимающего усилия, при атом течение металла в радиальном

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при получении местных утолщений на цилиндрических деталях типа труб, стержней, например, при высадке концов труб, Цель изобретения — повышение качества деформируемых заготовок за счет исключения поверхностных дефектов на получаемом утолщении и снижения анизотропии.

На фиг.1 показана схема осуществления способа; на фиг.2 — схема изменения положения выделен ного элементарного во„„5U„„1697967 Al направлении ограничено, При деформировании уменьшение длины образующей участка, подлежащего высадке, от осадки не должно превышать величину ее удлинения от скручивания. Количество витков при этом рассчитывается nо следующему выражению:

+ i + °, j,где и — количество витков:

0 — наружный диаметр поковки на участке высадки, мм; I> и lz — исходная и конечная длина деформируемого участка, мм, Ь— уменьшение длины деформируемого участка при осадке, мм; 1 — относительный сдвиг при кручении, Способ позволяет выбрать оптимальный режим деформирования, что обеспечивает высокое качество высаживаемых деталей, 1 табл., 2 ил. локна на поверхности деформируемого участка, где 1 — трубчатая заготовка; 2, 3— формообразующий инструмент(штамп и оправка соответственно); 4 — захват в исходном положении; 5 — захват в конечном положении.

Способ осуществляется следующим образом.

Заготовку 1 диаметром d нагревают на длину 1 и помещают в формообразующий инструмент — разъемный штамп 2 с диаметром рабочего пространства D, Свободный конец заготовки фиксируется на оправке 3 с

1697967 помощью захвата 4, которым осуществляется деформирование нагретого участка путем одновременного приложения осевого усилия Р и крутящего момента Мкр.

В процессе деформирования нагретый участок заготовки укорачивается на величину hl, а выделенное на поверхности заготовки волокно АВ принимает форму винтовой линии АВ1, причем длина АВ1 всегда больше АВ, а количество витков линий АВ1 определяется числом скручиваний и, которое лежит в пределах;

1 и мйн л0 11+!2

1 пмакс = О (1 12+ (+ )д ) где I> и lz — исходная и конечная длина деформируемого участка, мм;

hJ — уменьшение длины деформируемого участка при осадке, мм; у — относительный сдвиг при кручении;

0 — наружный диаметр поковки. мм.

Величина относительного сдвига при кручении в выражении, ограничивающем максимально допустимое число скручиваний, определяется как 75% величины относительного сдвига, полученного при испытании на кручение (горячее) образцов до разрушения. Для углеродистых сталей величину у можно принять равной 9,75, Нижняя граница интервала (пмнн) определена иэ условия достижения максимальной устойчивости (например, стенки трубы) заготовки в процессе осадки, о чем свидетельствует повышение степени осадки,и до значений 2,0 без образования складок (cM,ïî3.4 таблицы результатов осадки со скручиванием трубчатых образцов).

Анализ данных, полученных опытным путем, свидетельствует о том, что устойчивость заготовки (трубчатого или сплошного сечений) заметно возрастает, если длина выделенного на поверхности заготовки элемента АВ (см,фиг.2), представляющего собой в начальный момент образующую участка, подлежащего деформированию. и превращения его при скручивании в винтовую линию АВ1, в случае совместного действия осадки и скручивания не должна уменьшаться, Заметные результаты получены в случаях, когда длина образующей, укорачивающейся от действия осевой силы, в процессе осадки увеличивается по сравнению с первоначальной оТ действия скручивания, Если укорочение образующей от осадки не компенсируется удлинением от скручивания, то положительный результат отсутствует, 5 Верхняя граница интервала (пмакс ) определена из условия достижения максимального действия внутренних напряжений в осевом направлении, вызванных собственно скручиванием, однако с учетом иск10 лючения возможности разрушения деформируемой заготовки(см,поз. 6 и 7 таблицы).

Пример, Осуществляли деформирование полых цилиндрических образцов с

15 размерами 40 х 4 х 170 мм.

Нижняя граница интервала (пмин) рассчитана исходя из следующих значений; I>

170 мм, lz 76,5 мм; hl 93,5 мм, 0 48 мм; ,и = = — =2, где Sz — толщина стенки

S2 8

51 4 после деформирования; S< — толщина стенки до деформирования, В результате пмин = 1.

Определение и а« произведено, руко25 водствуясь следующими исходными данными:

11 = 170 мм; 12 = 76,5 мм; М = 93,5 мм;

В = 48 мм; y= 9.,75. пмак = 6.

В таблицу включены результаты экспериментов по осадке образцов без скручивания (поз.1) и со скручиванием (поз.2 — 7).

Осадка и скручивание трубчатых образцов осуществлялись на оправке без изменения

35 внутреннего диаметра.

Как показано в таблице, осадка полых цилиндров без скручивания (поз.1) осуществляли нормально без образования складок при степени утолщения стенки не более

40 чем в 1,5 раза, увеличение степени утолщения стенки до 2,0 приводит к образованию складок на поверхности поковок, Не дает заметного улучшения формообразования совместное действие осадки и скручивания с количеством скручиваний меньше нижнего значения границы предлагаемого интервала (поз.2 и 3), Только при достижении нижней границы интервала скручиваний был получен по50 ложительный эффект, выразившийся в увеличении степени деформации без образования складок до 2,0 (поэ.з, 4)., что по сравнению с поз.1, 2 и 3 составляет

55 и — с1 1оо — 2 О " 5 100 = зз 3;, Р1 15

1697967

= 169мм.

ABi =

Результаты осадки со скручиванием трубчатых образцов

Степень утолщения стенки, Осевое усилие осадки, кГ

Примечание

Количество скручиваний, и

Анизотропия свойств, А*

N ïï

Позиция

2 — 7

2 — 7

2 — 7

1,5

2,0

1,5

2,0

1,5

3300

Образование складок

0,15

0,5

Эффект отсутствует

Уменьшение анизотропии

Отсутствие анизотропии

2,0

1,5 — 2,0

1,00 — 1,2

2500

1 = и мин

2,0

2500

П мин + П макс

3,5—

6 = пмакс

2,0

2,0

2100

1,0

° I

Образование трещин на пове хности

*А — отношение пластических свойств в продольном и поперечном направлениях.

Если рассмотреть соотношение длины образующей АВ и винтовой линии АВ1, в которую превратилась образующая, то (см. фиг.2)

АВ = I> = 170 мм, т.е. АВ АВ1, По мере увеличения числа скручиваний в образце создается напряженное состояние, способствующее утолщению сечения без приложения дополнительных нагрузок.

По мере приближения к верхней границе интервала значение дополнительных осевых сил в общем энергетическом балансе уменьшается, при этом применение осадки, в основном, необходимо для возможности получения заданной конфигурации и размеров поковки, заполнения гравюры штампов, чего нельзя достичь только скручиванием.

Увеличение количества скручиваний по сравнению с пмакс приводит к разрушению образцов (поэ.7 таблицы).

Таким образом, применение данного способа позволяет значительно улучшить качественные показатели, исключив анизотропию свойств металла; повысить устойчивость заготовки действию осевой сжимающей силы в процессе осадки, чем уменьшить вероятность образования складок и увеличить степень разовой деформации, Формула изобретения

Способ получения местных утолщений, 5 включающий нагрев участка цилиндрической заготовки, скручивание с одновременным приложением осевого сжимающего усилия, при этом радиальное течение металла в зоне деформирования ограничива10 ют, отличающийся тем, что, в целью повышения качества деформируемых заготовок за счет снижения анизотропии и иск. лючения поверхностных дефектов, количество витков при скручивании опреде15 ляют из выражения где п — количество витков; D — наружный диаметр поковки на участке высадки, мм; I> и 12 — исходная и конечная длины деформируемого участка, мм; А — уменьшение длины деформируемого участка при осадке, мм;

1 относительный сдвиг при кручении, при этом уменьшение длины образующей участка, подлежащего деформированию, от осадки не превышает величины ее удлинения от скручивания.

1697967

L1

L

1

Составитель Е. Ульянова

Редактор M. Бандура Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Т. Малец

Заказ 4352 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101