Способ безматричной высадки труб

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (sr)s В 21 J 5/08

ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

CCP

СР) с

АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1) 5002368/27

2) 01.07.91

6) 30.08;93. Бюл. М 32

6) В.Я.Осадчий, Б.М.Самохвалов, И.А.Роанцов, Ю.Л.Мыльников и В.К.Христенко

6) Авторское свидетельство СССР

104402, кл. В 21 3 5/08, 1956.

4) СПОСОБ БЕЗМАТРИЧНОЙ ВЫСАДКИ

РУБ

7) Сущность изобретения: осуществляют кальный нагрев участка заготовки кольце° ° ° °

Изобретение относится к беэматричной вободной) высадке заготовок с локальным ндукционным нагревом.

В начале процесса высадки, особенно ри большой степени утолщения с коэффи эаг иентом,и — >2. где S и $ааг

Зааг соответственно площади поперечного сеения заготовки и утолщаемой части трубы (омля), из-за потери устойчивого горячего еталла, вызванной отсутствием подпора еформируемой зоны, который существует в становившемся процессе, но отсутствует в го начале, под действием осевого усилия

ысадки происходит наплыв металла за зону агрева, смещение его вдоль оси высадки, а е в радиальном направлении. Но система оддержания отношения скоростей восприимает это как -ормальное увеличение толины стенки трубы (ведь осадка-то раизошла и датчик осадки, закрепленный а траверсе осаживающего механизма, эаиксировал это) и перемещает индуктср на овсе место. Возникает складка металла с оследующим провалом толщины стенки, подобная изображенной на фиг.1.

БЫ„„1838022 А3 вым индуктором и приложение к ней осевого усилия. При нагреве участка заготовки происходит высадка утолщения, одновременно с которой перемещают индуктор. Увеличение диаметра утолщения на начальном этапе изменяют по параболе, что позволяет избежать смещения металла за зону нагрева и образования гофра при значительных коэффициентах высадки. Это достигается изменением скорости икдуктора по гиперболе в функции пройденного им пути. 3 ил, Способ поясняется на фиг.1-3.

B способе безматричкой высадки труб, при котором производят локальный нагрев утолщенного участка кольцевым индуктором, прикНадывают к заготовке усилие, осуществляют высадку утолщения с одновременным перемещением индуктара вдоль оси заготовки, поддерживая скорость движения индуктора, пропорционально скорости осадка и требуемой степени утолщения стенки трубы, на установившемся этапе высадки отличием от известного способа является то, что в начале процесса диаметр утолщения увеличивают до требуемого значения по параболическому закону путем измекекия скорости индуктора по гиперболе в функции пройденного им пути. В результате на поверхности начального участка утолщения отсутствуют складки металла с провалом толщины стенки, что позволяет сохранить уходящий ранее в отходы начальный участок утолщения.

Пусть приращение радиуса трубы произошло, как это показано на фиг.2, где Ян— внешний радиус заготовки, Ят - текущий радиус комля. Тогда изгибающий момент в

1838022

S =hi.è, Ч=, AL

Вт=Вн+ К /!ъ

Vo R3 — RA 4 ф Я"

50

55 сечении, показанном на рисунке, при приложении распределенной нагрузки о(напряжение деформации) будет равен: вт -RH RT — RH

М = ) у. RdR = 1/2g R2

При линейном с коэффициентом пропорциональности К законе изменения радиуса трубы в функции расстояния, пройденного индуктором Вт = йн+ К Яи ($и — путь индукторэ), момент будет расти в квадратичной зависимости. Очевидно, что оптимальным с точки зрения обеспечения осевой устойчивости металла (линейный. закон нарастания момента) и уменьшения отходов металла является закон

Линейный закон нарастания изгибающего момента выбран потому, что момент, ему противодействующий (подпор) со стороны уже высаженного, остывающего металла растет тоже линейно по мере перемещения зоны деформации — движения индуктора.

Обеспечить требуемый закон изменения радиуса можно, меняя текущее значение коэффициента высадки где Чо — скорость осадки;

Чя — скорость индуктора;

Вн и Вв — наружный и внутренний радиусы заготовки.

Отсюда Чи -Vo . (1) R5 — R5

2Ян К Ли + К $и

Если скорость осадки принять за величину постоянную (в реальном процессе она будет меняться), то график изменения скорости индуктора будет представлять собой гиперболу, а закон изменения радиуса комля — параболический (и в реальном процессе тоже), т,к. это изображено на фиг.3.

Индуктор начнет перемещаться, при появлении осадки, после нагрева металла до ковочного интервала температуры с максимальной, технически возможной скоростью, которая будет падать по описанному закону до скорости, соответствующей заданному

30 утолщению и реальной текущей скорости осадка.

Способ может быть реализован с помощью микропроцессорного устройства (МПУ), на вход контроллера прерывания которого подаются сигналы с импульсных датчиков перемещения, механически соединенных с осаживающим механизмом и механизмом перемещения индуктора.

Программный регулятор скорости, заложенный в память МПУ, через порт вывода и цифроаналоговый преобразователь управляет регулируемым электроприводом индуктора. Путь и скорость соответствующих механизмов вычисляются по формулам— где Ж вЂ” дискретность датчика перемещения (расстояние, при прохождении которого на выходе датчика появляется очередной импульс);

n — количество импульсов; с- время, прошедшее с момента выдачи предыдущего импульса до появления очередного.

Программный регулятор скорости вычисляет по формуле (1) требуемую текущую скорость индуктора и поддерживает ее. Коэффициент К для определенного сортамента труб находится эмпирически по устойчивости металла от осевого смещения.

Пример. Требуется получить утолщение с Взад 186 мм из трубы с Вн - 136 мм и Ra - 112 мм. Сталь — 40 ХНМА, К = 5,5.

Заготовку устанавливают на оправку до упора, включают индукционный нагреватель мощностыр 200 кВт, частотой 1000 Гц и прикладывают усилие высадки Г - 2500 кН к осаживающей траверсе. После прогрева заготовки в течение 10 мин начинается деформация и скорость осадки возрастает до 0,2 мм/с. Для упрощения примера Vo принимается здесь постоянной, суть происходящего это не меняет. При Vo = 0,2 ммlс скорость индуктора для получения Взад будет равна

Чи.зад — = — 0,074 мм/сек.

Vo 02

Язад 2,7

С появлением осадки при Чо = 0,2 мм/с и S - 0 йндуктор движется с максимальной

TexHM÷eñKM возможной скоростью Vg макс =

1 мм/сек; при $и = 10 мм — V< = 0,24 мм/сек; при $и = 20 мм — Чи = 0,16 мм/сек; при

S - 40 мм — V> = 0,11 мм/сек; при S< = 60 мм-Чи=0,089мм/с; при @=80мм — Чи=0,075 мм/сек.

1838022

Формула изобретения

Способ безматричной высадки труб, включающий локальный нагрев участка заготовки кольцевым индуктором, приложв5 ние к ней осевого усилия, высадку утолщения с одновременным перемещением индуктора вдоль оси заготовки со скоростью, пропорциональной скорости осадки и заданной степени утолщения стенки труб10 ной. заготовки на установившемся этапе процесса высадки. отличающийся тем, что увеличение диаметра утолщения на начальном этапе высадки до достижения им заданной величины осуществляют по пара15 болическому закону путем изменения скорости индуктора по гиперболе в функции поойденного им пути.

Как только скорость индуктора достигат V .»д, управляющая программа эафиксиует это и прекратит ее дальнейшее нижение, Дальше регулятор скорости бует поддерживать скорость индуктора на ровне, соответствующем заданной степеи утолщения и фактической скорости садки.

Применение способа позволит сокраить образовавшийся и уходящий в отходы ачальный участок высаженйого комля приерно в 2 раза, что снизит расход электронергии и металла, увеличит роизводительность и качество получаемоо утолщения.

/

Vhlб77ФХ

P дактор А.Купрякова

Составитель В.Увакин

Техред M.Моргентал

Корректор М.Самборская! Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2886 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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