Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой в валках профилегибочного стана. Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей . Первоначально формообразуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах гофров, равными заданным на готовом профиле углам при впадинах. Затем последовательно по переходам от периферии к центру заготовки осуществляют доформовку гофров, образующих наружный контур готового профиля путем уменьшения углов при вершинах гофров до заданных . 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гофров методом накатки, 1

М (21) 4796670/27 (22) 28.02,90 (46) 15.04,92, Бюл, ¹ 14 (71) Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Е,Н,Горбач, Г.В.Олейник,. M.Е.Докторов, А.А.Казеннов и M.À,Õàðè÷êo (53) 621,981.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1270840, кл. Н 02 К 15/02, 1983. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ

ЗАМКНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ С ГОФРИРОВАННОЙ СТЕНКОЙ (57) Изобретение относится к обработке ме-. таллов давлением, в частности к способам

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к области производства тонкостенных замкнутых профилей с гофрированной стенкой. и предназначено для использования преимущественно при изготовлении на профилегибочных станах замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой.

Известен способ производства трубчатых профилей с продольными гофрами, в соответствии с которым гладкая цилиндрическая труба-заготовка помещается на длинную оправку, рабочая поверхность которой соответствует контуру готового профиля, и обкатывается роликами, имеющими профильную рабочую поверхность, соответствующую наружному контуру готового профиля.

Недостатком зтого способа является низкая производительность, а также сложность изготовления инструмента, который. Ж 1726092 А1 (я)5 В 21 D 15/06, Н 02 К 15/02 изготовления замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой в валках профилегибочного стана. Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей. Первоначально формообразуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах гофров, равными заданным на готовом профиле углам при впадинах. Затем последовательно по переходам от периферии к центру заготовки осуществляют доформовку гофров, образующих наружный контур готового профиля путем уменьшения углов при вершинах гофров до заданных. 2 ил., 1 табл. подвержен повышенному износу вследствие значительных удельных давлений металла на инструмент, возникающих в процессе формообразования продольных

Также к недостаткам данного аналога следует отнести некачественную отформовку вершин гофров и потерю устойчивости прямолинейных участков гофров при создании схемы изгиб-сжатие в случае превышения длины внутреннего контура трубной заготовки периметра рабочей поверхност оправки и возникновения значительного утонения металла в криволинейных участках в процессе получения гофров за счет вытяжки в случае равенства величин диаметров окружностей, описывающих наружный контур оправки (по вершинам выступов) и внутреннюю поверхность трубной заготовки.

1726092

Эти недостатки проявляются при изготовлении трубчатых профилей с продольными гофрами из малопластичных сталей, При этом в первом случае происходит искажение поперечного сечения готового профиля, 5 а во втором — возникновение трещин на

KpMBoJlpIH8AHblx участках за счет создания схемы изгиб-растяжение, Известен способ изготовления металлической трубы и сварного полого трубчато- 10 го теплообменника, согласно которому из металлической полосы с предварительно нанесенным либо односторонним, либо двусторонним рифлением формообразуют трубчатую заготовку и производят сварку 15 кромок профиля.

Недостатком данного способа является невозможность получения больших соотношений высоты рифления (гофров) к толщине профиля, особенно при использовании ма- 20 лопластичных марок сталей. При этом возникающее упрочнение металла затрудняет процесс сворачивания полосы в трубную заготовку, особенно малых диаметров, из-за возможности появления трещин в местах 25 сопротивления впадин с наклонными участками рифлений.

К недостаткам также следует отнести невозможность корректировки конфигурации поперечного сечения готового 30 профиля, претерпевающего искажение в процессе сворачивания в трубную заготовку и сварки кромок. . Наиболее близким к изобретению является способ изготовления зубцового слоя 35 магнитопровода электрической машины, сущность которого заключается в предварительном гофрировании ленты, последующем ее сворачивании в цилиндр и сварку, согласно которому первоначально получа- 40 ют гофрированный профиль с углами у вершин, равными углам на готовом профиле, а у впадин — отличающихся от соответствующих углов на готовом профиле, а при последующем формоизменении в цилиндр 45 изменяют углы при впадинах до заданных с получением наружного и внутреннего контура замкнутого профиля, образованного вершинами гофров.

Общим для этих способов является 50 предварительное гофрирование исходной заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварки смыкающихся кромок, К основным недостаткам прототипа 55 следует отнести то, что в ряде случаев при определенных соотношениях величин наружного и внутреннего диаметров, описывающих соответствующие контуры профиля, в процессе формообразования трубчатого с гофрированной стенкой возможно искривление прямолинейных участков гофров наружу с образованием внутренней полости у вершин гофров. Кроме того, использование для формовки гофров процесса свободной гибки при помощи магнитов не обеспечивает точное расположение вершины на участке образования гофра, что приводит к разновысотности смыкающихся прямолинейных участков гофров и необходимости осуществления дополнительных операций по калиброванию, что сопряжено с переформовкой мест изгиба у основания гофра и нарушением шага.

К недостаткам указанного способа относится то, что формообразование гофров на полосе происходит в поперечном ее направлении, поэтому длина профилей ограничена шириной заготовки, что сужает диапазон длин готовых профилей.

Кроме того, используемый для изготовления ",.ïîñîá не обеспечивает качественную отформовку мест изгиба при переходе к малопластичным маркам сталей с относительным удлинением д 20...23o

Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей.

Для достижения указанной цели согласно способу изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой из малопластичных сталей, включающему гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварку смыкающихся кромок, первоначально получают гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, после чего последовательно от периферии к центру осуществляют формоизменение заготовки в замкнутый профиль путем уменьшения углов при вершинах гофров до заданных.

При изготовлении гнутого замкнутого профиля с гофрированной стенкой по предлагаемому способу первоначально производится формообразование гофрированного профиля с углами вершин и впадин гофров, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, что обеспечивает равномерность деформации в поперечном его сечении, качественную отформовку мест сопряжения прямолинейных участков гофров на заданный радиус кривизны и углов у тех вершин гофров, которые образуют на готовом профиле внутренний контур, за счет свободного доступа формующих элементов валков к местам изгиба и создания дополнительных тангенциальных напряжений сжа 1726092

30

40

50 тия в местах сопряжения, снижающих пружинение металла и исключающих появление трещин на наружной поверхности мест сопряжения, что позволяет получить в первых технологических переходах гофрированный профиль без нарушения сплошности металла при минимальном пружинении, повысить его устойчивость к продольному и поперечному прогибу и точность изготовления профиля из малопластичных сталей, Последующая доформовка гофров осуществляется последовательно по переходам от периферии к центру за счет уменьшения углов у вершин этих гофров до заданных, исключая тем самым возникновение знакопеременных деформаций в местах изгиба упомянутых гофров и нарушение .сплошности в наружных слоях предварительно деформированного металла в процессе формообразования гофрированного профиля. Одновременно в процессе доформовки гофров профиль приобретает необходимую жесткость в поперечном сечении, исключающую продольное. скручивание относительно центра тяжести сечения и обеспечивающую заданную точность геометрических размеров и точное схождение кромок профиля в процессе их сварки при заданном качестве готового профиля.

Кроме того, при использовании такого способа изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой методом профилирования улучшаются энергоси-. ловые параметры процесса формовки за счет равномерного распределения нагрузки по клетям профилегибочного стана и повышения стабильности процесса, что при применении простой конструкции рабочих элементов формующих валков снижает трудоемкость изготовления профилей в целом, Таким образом, принятая последовательность операций, заключающаяся в предварител ьном формообразовании гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных обеспечивает получение гнутого замкнутого профиля с гофрированной стенкой из малопластичных сталей заданного качества и конфигурации поперечного сечения, B последних клетях стана после формообразования гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных.

Положительный эффект при осуществлении изобретения получают благодаря тому, что при первоначальном формообразовании гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, обеспечивается точная и качественная отформовка мест сопряжения прямолинейных участков гофров на заданный радиус и угол подгибки упомянутых вершин гофров, которые при последующей доформовке профиля остаются неизменными, а также исключается появление трещин на наружной поверхности мест сопряжения, повышается устойчивость к продольному и поперечному прогибу и смещению относительно оси профилирования, повышается стабильность процесса и точность получения заданных геометрических размеров профиля в целом.

Дальнейшая последовательная по переходам доформовка гофров путем уменьшения углов у вершины этих гофров до заданных исключает знакопеременные деформации в местах изгиба, расположенных в вершинах этих гофров, приводящие к возникновению трещин в наружных слоях при формовке профиля из малопластичной стали, а также повышает жесткость поперечного сечения профиля, исключает продольное скручивание и обеспечивает заданную точность геометрических размеров и точное схождение кромок профиля в процессе их сварки и получении при этом заданного качества готового профиля.

Таким образом, принятая последовательность операций подгибки элементов профиля позволяет осуществить качественную отформовку мест изгиба, повысить точность геометрических размеров и стабильность процесса формообразования профиля из малопластичных сталей.

На фиг.1 изображена схема формовки гнутого замкнутого профиля с гофрировайной стенкой; на фиг.2 — узел! на фиг,1, схема к определению наружного и внутреннего контуров готового профиля с гофрированной стенкой.

Предлагаемый способ может быть реализован на профилегибочном стане с использованием двухвалковых калибров на первых переходах и четырехвалковых универсальных клетях в чистовой группе.

Так, например, по данному способу в процессе формовки специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой 9 38х1 мм для воздухонагревателей трубчатых пе1726092 чей и котельных агрегатов первоначально из заготовки 1 (фиг.1) во I I — И технологических переходах формообразовывали гофрированный профиль 2 с углами и у вершин гофров 3 и 4, равными заданным углам 5 ао у вершин гофров 3, которые образовывают внутренний контур 5 готового профиля 6, описанный окружностью диаметра Db (фиг.2). Затем последовательно по переходам от периферии к центру гофрированного 10 профиля 2 в Vill — Xlll технологических переходах осуществляли доформовку гофров, образующих наружный контур 7 готового профиля 6, описанного окружностью диаметра DH путем уменьшения углов ау вер- 15 шин гофров 4 до заданного, равного конечному углуД у вершин этих гофров на готовом профиле 6. После этого в XIV — XV технологических переходах одновременно с формовкой профиля производили сварку 20 кромок с образованием продольного сварного шва 8, расположенного в вершине гофра, образующего наружный контур готового профиля, Такой способ может быть реализован с помощью калибровки валков, разработанной в соответствии с заявляемым способом изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой на профилегибочном стане, 30

Так, по предлагаемому способу осуществлялось изготовление специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой Ф38х1 мм для воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов, В качестве материала заготовки использовалась теплостойкая сталь 15ХМ ГОСТ

4543 †.

Для изготовления профиля по данному способу потребовалось 15 технологических переходов, Режим формообразования профиля представлен в таблице.

Как показали данные расчетов и опытной проверки в результате использования предлагаемого способа, при изготовлении 45 специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой @38х1 мм обеспечиваются точные геометрические размеры ,профиля и ри значении диаметра внутрен него контура 22 -0,5 мм и диаметра наружного контура 38 0,5 мм; угол при вершинах гофров, образующих нэружный диаметр, не превышал 40 «30, угол при вершинах гофров, образующих внутренний контур, не превышал 85 +. 30; предельное скручива- 55 ние составило не более 0 45 на 1 м длины профиля, продольный прогиб и трещины на наружной поверхности мест изгиба не наблюдались, что находится в пределах технических требований, предъявляемых к данным профилям.

Согласно данным расчетов и опытного профилирования на стане 0,5...1,5 х 50...300

УкрНИИмета использование изобретения позволяет изготавливать укаэанные профили требуемого качества и обеспечивает повышение точности изготовления профиля: диаметр внутреннего контура профиля составил 22+ 0,5 мм, диаметр наружного контура профиля составил 38+ 0,5 мм при заданных значениях 22 и 38 мм соответственно; угол при вершинах гофров, образующих наружный контур, 40 + 30; угол при вершинах гофров, образующих внутренний контур, 85 =" 30; требуемую кривизну мест изгиба, уменьшение продольного скручивания, составившего не более 0 45 на 1 м длины профиля, отсутствие продольного прогиба и трещин на наружной поверхности мест изгиба, в то время как при изготовлении аналогичных профилей по способу-прототипу имеет место отклонение величин диаметров наружного и внутреннего контуров профиля +- (2...2,5)мм углов у вершин гофров ч 2 30, продольное скручивание профиля до 1 30 на 1 мм длины, а также наличие трещин на наружных поверхностях мест изгиба, расположенных в вершинах гофров, образующих наружный контур готового профиля.

Применение данного способа в техноnorw производства гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позволяет расширить сортамент изготовления такого типа профилей для воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов, повысить стабильность процесса формовки, снизить энергосиловые параметры и трудоемкость изготовления таких профилей.

Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позволяет организовать производство широкого сортамента замкнутых профилей с гофрированной стенкой заданного качества из малопластичных сталей, Формула изобретения

Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой, включающий гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварку смыкающихся кромок, согласно которому первоначально получают гофрированный профиль с разными углами при вершинах и впадинах, часть из которых равна углам на готовом профиле, а при формоизменении в замкнутый контур соответствующие углы доформовывают до требуемых о т л и ч а ю1726092

10 шийся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей, первоначально формуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам

Режим формообразования специального стенкой 438х1 мм. угол подгибки и угол у верши гофров, град

Режим формовки гофрированного профиля, град

Номер технологическоНомера вершин гофров

) t-o перехода

q oL =180 "

12 168

25 155

41 139

57 123

73 107

85 95

63

117

140

63

117

140

63

117

140

Продолжение таблицы угол подгибки и угол у вершин гофров, град

Номер технологического пе- . рехода

Номера вершин гофров

4б

4у

4т

j pi=iso -

63

117

140

63

117

140

117

140

63

117 63

140 40

II

III

IV

VI

VII

VIII

IX

Х

XI

XII

XIII

XIV

I

II

III

IV

VI

Ч?1

ЧТХ?

IX

Х

XI

XII

XIII

XIV

ХЧ при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьше.

5 нием углов при вершинах гофров до заданных замкнутого профиля с гофрированной

1726092 иг 1

1726092

40

Составитель Е.Горбач

Техред М.Морге нтал

Редактор Н.Швыдкая

Корректор В.Гирняк

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

Заказ 1228 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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