Способ гибки многоколенных изделий

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности гибка труб раздачей. Сущность изобретения: прямолинейную трубную заготовку заполняют газом или жидкостью и подвергают раздаче по формообразующей полости полуматриц. Представлена математическая зависимость для определения диаметра заготовки под раздачу в функции проходного сечения многоколенного изделия, внутреннего радиуса гиба, угла охвата одного колена и предельного относительного удлинения материала заготовки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области производства многоколенных изделий методом изгиба трубных заготовок внутренним давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ изготовления крутоизогнутых изделий, при котором трубную заготовку подвергают изгибу и раздаче давлением изнутри [1] Недостатками этого способа являются большая трудоемкость, высокие энергозатраты и невозможность осуществления многоколенной гибки изделий.

Известен способ гибки многоколенных изделий, основанный на том, что трубу подвергают изгибу по формообразующей полости двух смыкаемых полуматриц при создании давления в трубе изнутри [2] Технический результат, достигаемый при использовании описываемого изобретения, заключается в расширении технологических возможностей при изготовлении многоколенных крутоизогнутых изделий и в снижении их себестоимости.

Это обеспечивается тем, что в способе гибки многоколенных изделий, при котором прямолинейную трубную заготовку заполняют жидкостью или газом под давлением и подвергают изгибу ее по формообразующей полости знакопеременной кривизны двух смыкаемых полуматриц, предложено изгиб трубной заготовки осуществлять посредством ее раздачи давлением со стороны жидкости или газа по формообразующей поверхности предварительно сомкнутых полуматриц, при этом диаметр d трубной заготовки в зависимости от диаметра походного сечения изделия D следует принимать согласно зависимости (при внутреннем радиусе гиба R и угле охвата одного колена изделия β) d = (D+2R)·cos β/2-2R,/2 а температурно-временной и силовой режим ее раздачи устанавливать из условия, что коэффициент раздачи D/d на 5 10% ниже d_max-предельного относительного удлинения материала трубной заготовки при установленном режиме ее раздачи, т.е.

Еще больший эффект обеспечивается при использовании этого способа гибки многоколенных изделий, когда раздачу материала трубной заготовки осуществляют в режиме сверхпластического формообразования с использованием внутреннего давления, например, со стороны аргона.

Сущность изобретения поясняется графически, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение устройства с трубной заготовкой; на фиг. 2 поперечное сечение устройства с многоколенным изделием; на фиг. 3 сечение устройства по A-A; на фиг. 4 сечение устройства по B-B; на фиг. 5 изображены геометрические параметры участка крутоизогнутого изделия.

Устройство для осуществления предложенного способа включает в себя следующее. На столе 1 установлен нижний корпус 2, в котором при помощи шпилек 3 зафиксирована и болтами 4 укреплена нижняя полуматрица 5. В верхнем корпусе 6 при помощи шпилек 3 зафиксирована и болтами 7 укреплена верхняя полуматрица 8, причем полуматрицы 5 и 8 образуют волнообразную формообразующую полость 9 знакопеременной кривизны. В концевые участки трубной заготовки 10 вставлены соответственно пробка 11 и штуцер 12 (при необходимости с уплотнительным кольцом). Отформованному давлением жидкости или газа 13 многоколенному изделию присвоена позиция 14.

Способ гибки многоколенных изделий осуществляется следующим образом.

На нижнюю полуматрицу 5 и корпус 2 устанавливают трубную заготовку 10, в концевые участки которой вставляют пробку 11 и штуцер 12, после чего производят крепление нижней части устройства к верхней части при помощи болтов 4. Верхняя часть устройства состоит из корпуса 6, полуматрицы 8 и болтов 7. Буртики пробки 11 и штуцера 12 дают возможность закрепиться последним в соответствующих кольцевых пазах верхнего и нижнего корпусов 6 и 2.

Далее обеспечивают предварительное смыкание верхней и нижней частей устройства по плоскости разъема 15 и через отверстие 16 штуцера 12 в трубную заготовку 10 подают жидкость или газ 13 под давлением, в результате чего труба 10 при раздаче изгибается по формообразующей поверхности 9 полуматриц 8 и 5, получая форму многоколенного изделия 14.

После этого болты 4 отворачивают и корпус 6 с верхней полуматрицей 8 снимают с нижней части устройства, а многоколенное изделие 14 вместе с пробкой 11 и штуцером 12 удаляют из устройства, затем пробка 11 и штуцер 12 вынимаются из готового изделия 14. При необходимости многоколенная труба 14 передается на разрезку в зонах сопряжения участков соседних колен полученного изделия 14, т.е. по плоскостям 00' и 0'0'' пространственного угла "β" (фиг. 5).

Таким образом, многоколенные трубные изделия диаметром D при радиусе гиба R_г и угле охвата одного колена "β"- получают из трубной заготовки диаметром d.

Имея в качестве исходных параметров многоколенного изделия значения D, радиус гиба R_г и угол охвата b согласно фиг. 5, можно определить диаметр трубной заготовки d для осуществления гибки многоколенного изделия: Имея сведения по максимальному относительному удлинению штампуемого материала δ_max или определив его значения путем технологических испытаний на относительное удлинение δ_max при различных режимах штамповки, можно для гибки многоколенных изделий установить такой температурно-временной и силовой режим раздачи материала (температуру, время и давление раздачи), для которого снижение δ_max не менее 5 10% обеспечит изготовление многоколенных изделий с коэффициентом раздачи D/d без их разрушения. Это условие записывается в виде следующей зависимости: Очевидно, что при значении коэффициента раздачи возможно разрушение штампуемого материала из-за неравнотолщинности его, отклонения фактического режима раздачи от заданного и т.п. Экономически выгодно назначать режимы гибки многоколенных изделий при коэффициентах раздачи D/d, близких к (0,90 0,95)δ_max, так как в противном случае процесс гибки придется осуществлять при больших энергозатратах из-за больших температурно-временных режимов формообразования изделий.

Очевидно, что наибольшие технологические возможности рассматриваемого способа гибки многоколенных изделий имеют место в случае раздачи трубной заготовки в режиме сверхпластического формообразования, например внутренним давлением, например, со стороны аргона.

Рассмотрим пример осуществления способа гибки многоколенного изделия при D 120 мм, β 1000^o и R_г 40 мм для материала в режиме сверхпластического формообразования. Диаметр трубной заготовки устанавливают по формуле (1):

При этом коэффициент раздачи изделия D/d 120/48=2,5.

В связи с тем, что максимальное относительное удлинения этого материала составляет δ_max 3, а также учитывая соблюдение численного значения зависимости (2), согласно которой 2,5 <(0,90 0,95)·3, формообразование многоколенного изделия описанным способом в режиме сверхпластичности обеспечивается.

Описанный способ гибки многоколенных изделий может быть использован как для изготовления крутоизогнутых колен, получаемых в результате разрезки полученных многоколенных изделий на отдельные колена в зонах сопряжения их соседних участков, так и для изготовления крутоизогнутых змеевиков спецназначения.

Формула изобретения

1. Способ гибки многоколенных изделий, при котором прямолинейную трубную заготовку заполняют жидкостью или газом и подвергают ее раздаче по формообразующей полости знакопеременной кривизны двух смыкаемых полуматриц, отличающийся тем, что диаметр трубной заготовки для ее раздачи принимают согласно зависимости
d=(D+2R_г)·cos β/2-2R,
и из условия, что коэффициент раздачи D/d связан с предельным удлинением заготовки при установленном режиме раздачи трубной заготовки соотношением

где D диметр проходного сечения изготавливаемого многоколенного изделия, мм;
d диаметр прямолинейной трубной заготовки, мм;
R_г внутренний радиус гиба многоколенного изделия, мм;
β угол охвата одного колена изделия, рад;
d_max - предельное относительное удлинение материала трубной заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раздачу материала трубной заготовки осуществляют в режиме сверхпластического формообразования с использованием внутреннего давления, например, со стороны аргона.

РИСУНКИ

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