Способ получения переходников с внутренним цилиндрическим пояском

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и, в частности к деформированию цилиндрических трубных заготовок. Цилиндрическую трубную заготовку, которую получают, отрезая от трубы или сгибая и сваривая полосу, деформируют, совмещая операции обжима и раздачи. При этом для повышения точности и следовательно уменьшения расхода металла на механическую обработку одна из операций (обжим или раздача) могут быть ограничены. Полученный конический полуфабрикат поступает на второй переход и на нем получается цилиндрический поясок. При этом схема напряженного состояния соответствует схеме напряженного состояния операции отбортовки. 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 трубных заготовок.

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

Недостаток известного способа заключается в ограниченности степени формоизменения заготовки.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности повышения степени деформации.

Этот техический результат достигается за счет того, что в способе получения переходников с внутренним цилиндрическим пояском, включающем получение цилиндрической трубной заготовки и деформацию части ее раздачей, одновременно с раздачей производят обжим части заготовки с получением конического полуфабриката, а затем отбортовывают на полученном полуфабрикате со стороны меньшего диаметра цилиндрический поясок, при этом высота исходной заготовки "Н" определяется из соотношения: =+(1) где K_p D/D_o коэффициент раздачи; K_o D_o/(d-2hsin α) коффициент обжима; (2) b μ ctg α μ (0,1-0,2) коффициент трения; D_о диаметр исходной заготовки; α угол конусности; D и d наибольший и наименьший диаметры переходника соответственно; h высота цилиндрического пояска.

Раздача или обжим заготовки могут быть произведены с ограничением.

На фиг. 1 изображен переходник; на фиг. 2 схема получения промежуточного конического полуфабриката из цилиндрической трубной 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 внутреннего цилиндрического пояска с помощью операции отбортовки.

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 могут быть ограничены. Полученный полуфабрикат поступает на отбортовку, и на нем получается цилиндрический поясок.

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

Формула (1) получается из следующих соображений. При совместном протекании операций обжима и раздачи 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 σ_ρ и σ_Θ меридиональные и тангенциальные напряжения;
d ε_Θdρ / ρ d ε_ρ= dl/l, dε_z приращения деформций;
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 (2) 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)
Проинтенрировав это уравнение и подставив соответствующие пределы, после упрощения будем иметь:
Ln LnR_o/r (8) где h^о часть длины образующей исходной заготовки, которая пошла на обжим;
L^о длина образующей конуса в зоне обжима. Откуда после потенциирования и замены R_o/r на К_о (r d/2, R_o 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 напряжений, возникающих в коническом очаге деформирования, можно представить в виде [1]
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 L^p/h^p 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 раздачи L^p и обжима L^o найдем из геометрических соотношений
L^p= (K_p-1) (16)
L^o= (1-1/K_o)
После подстановки (16) в (15) получим формулу (1).

Величину диаметра d1 найдем из условия равенства длины участка заготовки, пошедшего на образование цилиндрического борта, и высоты полученной горловины, т. е. l h. Это равенство обосновано в [3] С учетом этого условия из геометрических соотношений (см.фиг.3) получим
d1 d 2hsin α (17)
С учетом (17): K_o D_o/d D_o/(d -2hsin α ), т.е. получаем формулу (2).

П р и м е р. Получали переходник со следующими размерами D 130 мм; d 72 мм; α 45^о; h 4 мм из стали 12Х18Н10Т, из трубы диаметром D_o 100 мм с толщиной стенки 3 мм. Для этой детали суммарный коэффициент формоизменения больше допустимого коэффициента раздачи, поэтому использовали предложенный способ. Сначала по формуле (2) определили d₁ 65 мм, по формуле (1) Н 46,9 мм. Взяв заготовку указанной высоты и проведя два перехода штамповки, получили годную деталь.

Формула изобретения

1. Способ получения переходников с внутренним цилиндрическим пояском, включающий получение цилиндрической трубной заготовки и деформацию части ее раздачей, отличающийся тем, что одновременно с раздачей производят обжим части заготовки с получением конического полуфабриката, а затем отбортовывают на полученном полуфабрикате со стороны меньшего диаметра цилиндрический поясок, при этом высота H исходной заготовки определяется из соотношения


где K_р=D/D_о коэффициент раздачи;
K_o= D_o/(d-2h sin α) 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 производят с ограничением.

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

РИСУНКИ

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