Волока для изготовления профильных труб

 

Сущность: обжимная зона I волоки с поперечным сечением, подобным сечению калибрующей зоны 111, образована наклонными плоскими поверхностями 1. Углы переходной зоны II, имеющей длину L, снабжены выемками 2, а грани калибрующей зоны III сопряжены между собой по радиусу R. Выемки 2 выполнены дополнительно в калибрующей зоне III путем их продолжения из переходной зоны на длину

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 С 1/24, 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А-А йиг. 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4707594/27 (22) 19.06.89 (46) 07.05.92. Бюл. N- 17 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) В.Л.Дылдин, И.С.Снегирев, В.Г.Миронов, Л.А.Алферова, А.И,Поярков, С,А.Денискин и В.Н.Мирошин (53)621. 778.1.073(088.8) (56) Выдрин В,Н. и др. Производство фасонных профилей высокой точности. — M.: Металлургия, 1977, с,65.

Шурупов А.К., Фрейберг M,А. Производство труб экономических профилей. — Свердловск, Металлургиздат, 1963, с.87,,, Я2„, 1731329 А1 (54) ВОЛОКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ ТРУБ (57) Сущность: обжимная зона волоки с поперечным сечением, подобным сечению калибрующей зоны П1, образована наклонными плоскими поверхностями 1. Углы переходной зоны II, имеющей длину 1, снабжены выемками 2, а грани калибрующей зоны III сопряжены между собой по радиусу R. Выемки 2 выполнены дополнительно в калибрующей зоне III путем их продолжения из переходной зоны на длину (0,1...0,5)1 и имеют ширину (0,4...1,0)R. 2 ил„

1 табл.

1731329

15

50

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к волочению, и может быть использовано при изготовлении профильных многогранных труб с повышенной точностью внутреннего канала безоправочным волочением.

Многогранные трубы с повышенной точностью внутреннего канала изготовляются на станах ХПТР или волочением на оправке. Более производительным является второй способ, однако его широкое применение сдерживается высокой трудоемкостью изготовления и низкой стойкостью оправок, необходимостью предварительной формовки круглой заготовки для задачи оправки внутрь трубы, трудоемкостью задачи оправки в длинную заготовку, труднодоступностью внутренней поверхности длинной заготовки при нанесении смазки.

От указанных недостатков свободен способ безоправочного волочения, Но существующие методы калибровки профиля волоки не обеспечивают повышенную точность размеров канала трубы, в частности не удается получить прямолинейные грани профиля и малые (меньшие толщины стенки) радиусы загрукления внутренних углов.

Известна волока для получения профильных изделий, у которой входное сечение подобно поперечному сечению заготовки (обычно круг), а рабочий канал имеет профиль, обеспечивающий переход от сечения заготовки к сечению калибрующей зоны.

При этом профиль рабочего канала (обжимной зоны) рассчитывается математически либо определяется путем моделирования, Однако при изготовлении волоки неизбежно упрощение идеального профиля, что существенно изменяет характер деформации заготовки и приводит к недоформовке внутреннего канала трубы. Наличие канала снижает устойчивость сечения при радиальных сжатиях, что ограничивает возможные обжатия и приводит к недоформовке углов, Известна волока, состоящая из обжимной многогранной зоны, образованной плоскими поверхностями, наклоненными к оси волоки, калибрующей зоны и переходной зоны. Сечение обжимной зоны подобно сечению калибрующей зоны, а сопряжение между ними осуществляется в переходной зоне, Недостатком этой волоки является низкая точность формы канала при безоправочном волочении толстостенных труб. Низкая точность выражается в овализации внутренних граней, когда их ширина соизмерима с толщиной стенки, и недостаточно малом радиусе закругления углов.

Известна волока состоящая из обжимной и калибрующей зон, причем в углах обжимной зоны. выполнены выемки в виде полостей, непрерывно сужающихся и постепенно сходящих на нет к калибрующей зоне.

Недостатком известной волоки является низкая точность канала у толстостенных труб, выражающаяся в овализации внутренних граней и. недостаточно малом радиусе закругления углов. Этот недостаток обусловлен тем, что углы обжимной зоны, образованные плоскостями, при волочении толстостенной круглой заготовки не соприкасаются с металлом, поэтому наличие выемок в углах никак себя не проявляет при деформации металла.

Целью изобретения является повышение точности канала толстостенных профильных труб при безоправочном волочении.

Рабочий канал волоки состоит из обжимной, переходной и калибрующей зон, причем обжимная зона образовна плоскими наклонными поверхностями и имеет сечение, геометрически подобное сечению калибрующей зоны, Грани калибрующей зоны сопряжены между собой по радиусу R, На гранях переходной зоны в местах, примыкающих к сопряжениям граней, волока имеет выемки. Отличительной особенностью волоки является то, что выемки захватывают часть калибрующей зоны, а ширина их выбирается с учетом радиуса сопряжения R, Наличие выемок в калибрующей зоне обеспечивает последовательную формовку элементов профильного канала: сначала формируются его грани, а затем углы. Раздельность формовки позволяет повысить точность формы канала потому, что последняя приобретает законченный вид без подпора со стороны углов, Раздельность формовки обеспечивается при ширине выемок 0,4...1,0 радиуса R скругления углов калибрующей зоны.

При меньших значениях ширины выемок нарушается раздельность формовки и исчезает положительный эффект, при больших значениях появляется овализация внутренних граней, направленная выпуклостью внутрь профиля, Меньшие значения из указанного интервала следует выбирать при относительно больших значениях радиусов, а большие — при малых.

Ширина контакта заготовки с волокой в поперечном сечении увеличивается по направлению к калибрующему участку и в переходной зоне достигает максимума. Здесь. ширина выемок, перекрывающих часть контактной поверхности, существенно влияет

1731329 на характер деформации металла. Продолжение выемок в калибрующую зону на велйчину менее 0,1 длины переходной эоны нарущает раздельность формовки, поскольку углы и грани канала формируются практически одновременно. Продолжение выемок на величину более 0,5 длины переходной зоны, переставая влиять на геометрию изделия, приводит к ненужному удлинению калибрующей зоны.

На фиг.1 представлена предлагаемая волока, общий вид, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1.

Рабочий канал волоки состоит из обжимной !, переходной !! и калибрующей !!! зон. Плоскости калибрующей зоны !!! параллельны оси ОО. Углы калибрующей зоны имеют радиус скругления R, значение которого в соответсвтии с ГОСТом лежит в пределах не более 1,5...2 5S, где S — толщина стенки профиля, Обжимная зона образована плоскостями 1, наклоненными под углом а к оси канала. В сечениях, перпендикулярных оси канала, обжимная I и калибрующая

III зоны подобны. Сопряжение обжимной I и калибрующей !!! зон происходит в переходной зоне II. Сопряжение выполняется по радиусу R>, величина которого подбирается путем пробных протяжек.

На участках граней переходной зоны II, примыкающих к углам, выполнены выемки

2, начинающиеся на стыке зон и II и заканчивающиеся в зоне III. Сечение выемки может быть выполнено(фиг.1) в виде прямоугольника. Чтобы обеспечить наилучшиеусловия формовки канала, ширина Н грани переходной зоны II должна быть примерно равна ширине полки канала изделия, т.е. ширина b выемки должна быть равна приблизительно толщине S стенки профиля.

Экспериментально установлено, что оптимальное соотношение между ними нахо дится в пределах Ь = (1,0„,1,5)S. Поскольку

R = (1,5...2,5)S, то ширина выемки Ь =

= (0,4...1,0)R. Начинать выемку в зоне н имеет смысла из-за отсутствия металла углах этой зоны, а сдвиг ее начала в глубин зоны II приводит к преждевременному за полнению углов волоки металлом и появле нию сжимающих напряжений в полка изделий до окончания формовки последних

45 е в

У

50 х

Протяженность выемок в калибрующей зоне II, равная (0,1...0,5) длины переходной зоны II, подобрана на основании экспериментальных исследований, которые показали, что на этом расстоянии заканчивается влияние переходной зоны на пластическую деформацию металла изделия, Меньшие значения из указанного интервала следует назначать для менее толстостенной заготовки.

Волока работает следующим образом.

Поперечное сечение толстостенной круглой заготовки при протягивании через волоку сдавливается наклонными плоскими поверхностями 1 обжимной зоны I. Формовка идет как под поверхностью контакта, так и внеконтактно (в углах). В переходной зоне !! волоки поверхности Н продавливают полку заготовки относительно углов внутрь профиля и формируют внутренний канал, При этом благодаря выемкам 2 углы профиля свободны от усилий, действующих вдоль полок, и внутренние грани в поперечном сечении получаются прямолинейными с малым радиусом закругления между ними.

В калибрующей зоне lll по мере уменьшения глубины выемок 2 идет формовка внешних углов профиля, не затрагивающая канал изделия. На участке калибрующей зоны III, свободном от выемок 2, изделие калибруется по всему периметру поперечного сечения, В волоке с неравновеликими гранями возможно выполнение выемок только на коротких гранях.

Пример,Предлагаемая волока опробована на опытном стане ЦЗЛ при призводстве прямоугольных профильных труб размером 15,3 х 7.3 х 2 мм. Основное требование, предъявлямое к этим трубам, заключается в обеспечении размеров внутреннего канала 11 х 3 мм.

Ю,24 +0,25

Изготовлена серия твердосплавных волок с обжимной зоной в виде четырех плоскостей, наклонных под углом 20 к оси рабочего канала. Калибрующая зона выполнена в виде прямоугольного канала с размером 15,3 х 7,3 мм и длиной 6 мм. Радиус скругления углов канала равен 0,5 мм. В переходной зоне выполнено сопряжение обжимной и калибрующей зон по радиусу, равному 15 мм, длина переходной зоны равна 5 мм. Волоки отличаются длиной и шириной выемок.

В таблице приведены результаты испытаний волок при волочении по маршруту

16 х 2,1 — 15,3 х 7,3 х 2 мм.

Контролируемыми параметрами являются непрямолинейность внутренней грани и радиус внутреннего угла в сечении изделия. Сравнение с допускаемыми значениями показало, что волоки 2-5 и 8-10 обеспечивают необходимую точность изделия.

По сравнению с базовым объектом (волочение на оправке) повышается точность

1731329

25

30 канала трубы за счет уменьшения радиуса скругления внутренних углов, которое не может быть достигнуто при оправочном волочении из-за налипания металла на острые углы оправки и малой стойкости оправки, Кроме того, снижается трудоемкость подготовки инструмента и трудоемкость производства за счет исключения предварительной формовки заготовки, смазки внутренней поверхности и исключения самой оправки, По сравнению с известной волокой достигается прямолинейность внутренних полок изделия и малые радиусы закругления внутренних углов.

Формула изобретения

Волока для изготовления профильных труб, состоящая из корпуса с рабочим профильным каналом, имеющим обжимную зону, 5 переходную и калибрующую с радиусным сопряжением сторон, и выполненными в углах переходной зоны выемками, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности внутреннего канала толстостен10 ных профильных труб, выемки выполнены дополнительно в калибрующей зоне длиной (0,1 — 0,5) длины переходной зоны и шириной (0,4 — 1,0) радиуса сопряжения сторон калибрующей зоны, 15

1731329 г

=L

50

Составитель Л.Матурина

Техред M.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор И.Шулла

Заказ 1533 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