Способ получения переходников с наружным цилиндрическим пояском

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и в частности к деформированию цилиндрических трубчатых заготовок. Цилиндрическую трубную заготовку, которую получают, отрезая от трубы или сгибая и сваривая полосу, деформируют, совмещая операции обжима и раздачи в одном переходе. При этом для повышения точности и, следовательно, уменьшения расхода металла на механическую обработку одна из операций (обжим или раздача) могут быть ограничены. После этого полученный полуфабрикат поступает на второй переход и на нем получается цилиндрический поясок. При этом схема напряженного состояния соответствует схеме напряженного состояния операции вытяжки. Такая совокупность признаков обеспечивает возможность повышения степени деформации. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к деформированию цилиндрических трубчатых заготовок.

Известен способ получения переходников с наружным цилиндрическим пояском, включающий получение цилиндрической трубной заготовки и деформацию части ее обжимом.

Недостатком известного способа является ограниченность формообразования.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности повышения степени деформации.

Этот технический результат достигается за счет того, что в способе получения переходников с наружным цилиндрическим пояском, включающем получение цилиндрической трубной заготовки и деформацию части ее обжимом, одновременно с обжимом производят раздачу оставшейся части заготовки с получением промежуточного конического полуфабриката, а затем производят вытяжку со стороны болшего диаметра полуфабриката, получая наружный цилиндрический поясок, при этом высота исходной заготовки Н определяется из соотношения.

H=(1-1/K_o)(K_o) + (1) где K_р коэффициент раздачи; (2) К_о D_o/d коэффициент обжима; b μ^.ctgα μ (0,1-0,2) коэффициент трения; D_o диаметр исходной заготовки; α угол конусности; h высота цилиндрического пояска, D и d наибольший и наименьший диаметры детали соответственно.

Раздачу или обжим заготовки могут выполнять с ограничением.

На фиг. 1 изображена готовая деталь; на фиг. 2 схема получения промежуточного конического полуфабриката из цилиндрической трубчатой заготовки с помощью совмещения операций обжима и раздачи; на фиг. 3 промежуточный конический полуфабрикат; на фиг. 4 деформирование с возможным ограничением операций раздачи (слева) или обжима (справа) с помощью упорных буртов; на фиг. 5 схема получения наружного цилиндрического пояска с помощью операции вытяжка.

Способ осуществляется следующим образом. Цилиндрическую трубную заготовку, которую получают, отрезая от трубы или сгибая и сваривая полосу, деформируют, совмещая операции обжима и раздачи в одном переходе. При этом для повышения точности и, следовательно, уменьшения расхода металла на механическую обработку, одна из операций (обжим или раздача) может быть ограничена. После этого полученный полуфабрикат поступает на второй переход и на нем получается цилиндрический поясок. При этом схема напряженного состояния соответствует схеме напряженного состояния операции вытяжки.

При небольшой величине цилиндрического пояска получаемый в данном способе перепад диаметров D и d будет больше, чем в известном способе.

Формула (1) получается из следующих соображений. При совместном протекании операций обжима и раздачи на первом переходе штамповки наблюдаются два ярко выраженных очага деформирования. В зоне обжима длина образующей увеличивается, а в зоне раздачи уменьшается. Одновременное протекание этих двух процессов приводит к изменению первоначальной длины образующей. Для определения этого изменения воспользуемся уравнением связи напряжений и деформаций и условием постоянства объема, которые с учетом плоской схемы напряженного состояния примут вид: (3)
d ε_ρ + d ε_Θ + d ε_z 0 (4) где δ_ρ и δ_Θ меридиональные и тангенциальные напряжения;
d ε_Θ d ρ / ρ d ε_ρdl/l dε_z приращения деформаций,
ρ d_ρ текущий радиус элемента и приращение текущего радиуса,
l, dl длина и приращение длины элемента. Отсюда будем иметь:
(5)
Напряжения, возникающие в коническом очаге деформации при обжиме, согласно [1] можно представить в виде
σ_ρ σ_s (1+b)(1-r/ρ ) (6)
σ_Θ σ_s где r d/2; ρ радиус торца заготовки и текущий радиус;
σ_s напряжение текучести. После подстановки (6) в (5) получим
(7)
Проинтегрировав это уравнение и подставив соответствующие пределы, после упрощения будем иметь:
ln LnR_o/r (8) где h^o часть длины образующей исходной заготовки, которая пошла на обжим;
L^o длина образующей конуса в зоне обжима. Откуда после потенциирования и замены R_o/r на К_о(r=d/2, R=D_o/2) получим:
(K_o) (9)
Из (9) получим:
h^o=L^o(K_o) (10)
Проведем аналогичные выкладки для операции раздачи. В этом случае выражения для напряжения σ_ρ и σ_Θ возникающих в коническом очаге деформирования, можно представить в виде [2]
σ_ρ σ_s(1+b)LnR/ρ
σ_Θ σ_s[1-(1+b)LnR/ρ (11) где R и ρ наружный радиус фланца и текущий радиус элемента.

Подставив (11) в (5) и проинтегрировав в соответствующих пределах, получим:
ln LnR/R_o- ln1 LnR/R (12) где R D^'/2, R_o D_o/2;
L^p длина образующей конуса в зоне раздачи;
h^p часть длины образующей исходной заготовки, которая пошла на раздачу. Заменяя R/R_o на К_p и проведя потенциирование, будем иметь:
L^p/h^p=K1 Ln K (13) откуда
h^p (14)
Суммарная высота исходной заготовки Н равна сумме h^o и h^p, т.е.

H h^o+h^p=L^o(K_o) + (15)
Длины образующей конуса в зоне L^p раздачи и обжима L^o найдем из геометрических соотношений
L^p= (K_p-1)
L^o= (1-1/K_o) (16)
После подстановки (16) в (15) получим формулу (1).

Величину диаметра D' найдем из условия равенства площади боковой поверхности участка конуса, пошедшего на образование цилиндрического участка высотой h, и площади боковой поверхности полученного цилиндрического участка высотой h.

Из этого условия будем иметь:
l_o= pDh (17) где l_o длина образующей участка усеченного конуса, идущая на образование цилиндрического участка.

С другой стороны
D' D + 2l_osinα (18)
Подставляя (18) в (17) получим:
Dh (19)
Откуда находим l_o:
l_o= + (20)
Подставляя выражение для l_o из (20) в (18), получим:
Dʹ (21)
С учетом (21) K_p= Dʹ/D_o= D_o, т.е. получаем формулу (2).

П р и м е р. Получали переходник со следующими размерами D 100 мм; d 55 мм; α 45^о; S 3 мм; h 4 мм из стали 12Х18Н10Т. Для этой детали суммарный коэффициент формоизменения больше допустимого коэффициента обжима, поэтому использовали предложенный способ. Сначала определили размеры конуса, полученного на первом переходе до операции вытяжки, т.е. диаметры D и d. По формуле (21) получим D' 105,5 мм, d примем равным 55 мм. Приняв диаметр исходной заготовки равным 80 мм по формуле (1), определили высоту исходной заготовки Н 37,1 мм. Проведя два перехода штамповки, получили требуемое изделие.

Формула изобретения

Способ получения переходников с наружным цилиндрическим пояском, включающий получение цилиндрической трубной заготовки и деформацию части ее обжимом, отличающийся тем, что одновременно с обжимом производят раздачу оставшейся части заготовки с получением промежуточного конического полуфабриката, а затем производят вытяжку со стороны большего диаметра полуфабриката, получая наружный цилиндрический поясок, при этом высота H исходной заготовки определяется из соотношения


где коэффициент раздачи;
K_о=D_о/d коэффициент обжима;
b = μ·ctg α ;
μ = 0,1-0,2 коэффициент трения;
D_о диаметр исходной заготовки;
α угол конусности;
D и d наибольший и наименьший диаметры детали;
h высота цилиндрического пояска.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раздачу заготовки проводят с ограничением.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обжим заготовки проводят с ограничением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5