Способ изготовления сварных труб и гнутых сварных профилей с продольным швом

 

Использование: изготовление сварных труб и гнутых замкнутых профилей с продольным швом из серповидных полос. Сущность изобретения: способ включает многопереходную формовку полосы с поперечным сечением желобчатого типа в калибрах, ориентированных вдоль оси формовки. Для обеспечения параллельности торцов кромок серповидных полос при сварке в двух промежуточных смежных переходах одновременно с формовкой профиля осуществляют поперечное перемещение полосы. Для этого прикладывают сжимающее усилие к торцовой поверхности выпуклой кромки полосы в m-том переходе и к вогнутой кромке в m + 1-ом. Перемещают полосу в поперечном направлении до совмещения ее продольной оси с осью формовки. Задают угол формовки в m-том переходе. 2 ил.

Изобретение относится к механической обработке давлением листового материала с помощью валков специальной формы и предназначено для использования в черной металлургии, транспортном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении и судостроении при изготовлении трубной заготовки для замкнутых сварных гнутых профилей из серповидной исходной заготовки.

Известен способ формовки прямошовной трубной заготовки (см. авт. свид. N 492328, кл. B 21 C 37/06, 1974), согласно которому с целью улучшения качества труб, одновременно с гибом заготовки в клетях с открытым профилем калибра, осуществляют обжатие кромок по толщине на величину, не превышающую допускаемые отклонения по толщине стенки трубы.

Недостатком описанного аналога является то, что его применение при изготовлении сварных прямошовных труб из серповидных исходных заготовок не обеспечивает должного качества трубных заготовок из-за непараллельности их кромок и скручивания относительно продольной оси, что делает невозможной качественную сварку кромок полосы прямым швом.

Известен также способ непрерывной формовки полосы в трубную заготовку (см. авт. свид. N 547248, кл. B 21 C 37/06, 1975), согласно которому, с целью повышения качества сварного шва труб путем предотвращения скручивания продольного стыка кромок трубной заготовки относительно оси сварочного калибра, одновременно с поперечным гибом полосы в предпоследних клетях формовочного стана трубную заготовку скручивают сначала в одну, а затем в другую сторону относительно продольной оси стана, при этом величина деформации скручивания равна величине упругой деформации материала труб.

Недостатком этого аналога, как и предыдущего, является то, что его применение при изготовлении сварных прямошовных труб из серповидных исходных заготовок не обеспечивает должного качества трубных заготовок из-за непараллельности их кромок и скручивания продольного стыка кромок трубных заготовок относительно оси сварочного калибра, что делает невозможной качественную сварку кромок полосы прямым швом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа традиционный способ изготовления сварных прямошовных труб в валковых формовочных калибрах горизонтального и вертикального исполнения, согласно которому применяется операция постепенного изгиба полосы по дуге окружности по переходам до соприкосновения кромок с последующей их сваркой (Ю.М.Матвеев и Я.Л.Ваткин. Калибровка валков и инструмента трубных станов. М. Металлургиздат, 1951, с.366).

Существенным недостатком способа прототипа (как и обоих аналогов) является то, что его применение при изготовлении сварных прямошовных труб из серповидных исходных заготовок не обеспечивают должного качества трубных заготовок из-за непараллельности их кромок и скручивания продольного стыка кромок трубных заготовок относительно оси сварочного калибра, что делает невозможной качественную сварку кромок полосы прямым швом.

Указанный недостаток обусловлен отсутствием такого напряженно-деформированного состояния металла полосы, которое способствовало бы компенсации недостатка формы исходной заготовки при формовке трубной заготовки.

Целью изобретения является повышение качества трубной заготовки за счет предупреждения ее скручивания относительно продольной оси, обусловленного серповидностью исходной заготовки. Для достижения указанной цели, при многопереходной поперечной гибке полосы однорадиусного желобчатого типа в черновых технологических формующих переходах до соприкосновения кромок, их сварке продольным швом и получении замкнутого профиля требуемой формы путем редуцирования, в задающем технологическом переходе серповидную исходную заготовку располагают симметрично относительно оси формовки, в m-том черновом технологическом формующем переходе одновременно прикладывают поперечное сжимающее усилие к кромке полосы однорадиусного желобчатого типа перпендикулярно ее торцу со стороны выпуклой кромки исходной заготовки и осуществляют тангенциальное перемещение полосы в направлении вогнутой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости m-того чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки и доформовывают полосу однорадиусного желобчатого типа до получения угла изгиба α_m,, равного 0,95 1,05 первого корня уравнения где: i номер чернового технологического формующего перехода; m номер чернового технологического формующего перехода, в котором перемещают полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в стороны вогнутой кромки исходной заготовки; α_i угол изгиба полосы однорадиусного желобчатого типа в i-том черновом технологическом формующем переходе; B_заг ширина исходной заготовки; S толщина металла исходной заготовки; ампирический коэффициент, величина которого зависит от относительной ширины исходной заготовки; α_m угол изгиба полосы однорадиусного желобчатого типа в m-том черновом технологическом формующем переходе, а в (m + 1)-ом черновом технологическом формующем переходе одновременно перемещают полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону выпуклой кромки исходной заготовки, прикладывая поперечное сжимающее усилие к кромке полосы однорадиусного желобчатого типа перпендикулярно ее торцу со стороны вогнутой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости (M + 1)-ого чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки.

При изготовлении трубной заготовки однорадиусного желобчатого типа из несерповидной исходной заготовки режим формовки разрабатывается в предположении симметрии распределения всех параметров напряженно-деформированного состояния металла полосы относительно оси формовки, вследствие чего скручивание профиля относительно продольной оси отсутствует.

В случае изготовления трубной заготовки однорадиусного желобчатого типа из серповидной исходной заготовки по режиму, разработанному в предположении симметрии распределения все параметров напряженно-деформированного состояния металла полосы, ее осевое поперечное сечение оказывается расположенным несимметрично относительно оси формовки; центральный угол части поперечного сечения, расположенной со стороны выпуклой кромки исходной заготовки, равен 0,5α_i+Δα_i,, а со стороны вогнутой кромки 0,5α_i-Δα_i, где . Формоизменяющий момент M₁, необходимый для изгиба части полосы желобчатого типа на угол 0,5α_i+Δα_i,, больше формоизменяющего момента M₂, необходимого для изгиба части полосы желобчатого типа на угол 0,5α_i-Δα_i.. Следствием воздействия неуравновешенного формоизменяющего момента M= M₁-M₂ на полосу является ее скручивание относительно продольной оси.

При изготовлении полосы однорадиусного желобчатого типа из серповидной исходной заготовки происходит скручивание полосы относительно продольной оси вследствие несимметричности распределения металла по поперечному сечению полосы. Для получения трубной заготовки должного качества в этом случае необходимо обеспечить симметричное расположение металла полосы относительно оси формовки, что в заявляемом способе обеспечивается поперечными смещениями полосы в m-том и (m + 1)-ом черновых технологических формующих переходах.

При изготовлении трубной заготовки однорадиусного типа из серповидной исходной заготовки согласно описываемому способу поперечное сжимающее усилие P_m, приложенное к кромке полосы однорадиусного желобчатого типа перпендикулярно торцу кромки полосы со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в m-том черновом технологическом формующем переходе, обеспечивает поперечное смещение полосы в направлении вогнутой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости этого перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки. Поперечное сжимающее усилие P_m уравновешивается силами трения, возникающими при поперечном смещении полосы в калибре валков, и внутренними напряжениями, возникающими при изгибе полосы. Величина сил трения минимальна для плоской полосы и увеличивается с увеличением угла изгиба полосы α_m (при прочих равных условиях). Величина внутренних напряжений при изгибе с увеличением угла изгиба α_m уменьшается (при заданном прогибе), поскольку при этом уменьшаются и главный осевой момент сопротивления поперечного сечения полосы, и его главный осевой момент инерции. Поэтому существует такое значение угла изгиба полосы α_m,, при котором значение поперечного сжимающего усилие P_m минимально.

Расчетной схемой полосы в трех расположенных друг за другом технологических переходах является двухопорная балка длиной 2l, нагруженная сосредоточенным усилием Q_i посередине пролета. В этом случае согласно зависимостям сопротивления материалов (см. стереотипн. М. Наука, Физматгиз, 1979, с.145, 146).

где f_i прогиб балки под силой Q_i (поперечное перемещение полосы в i-том технологическом формующем переходе.

На основании геометрических соотношений
f_i gl; (3)
Q_i=P_iF(α_i)cos0,5α_i, (4)
где F(α_i) эмпирическая зависимость, учитывающая сопротивление перемещению полосы в фигурной щели калибра валков в i-том технологическом переходе; P_m поперечное сжимающее усилие, приложенное к кромке полосы со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в i-том технологическом переходе.

В результате экспериментальных исследований установлено, что
F(α_i)=1+hsinα_i (5)

Из (2)-(6) имеем:

Поперечное сжимающее усилие P_m будет минимальным в случае, когда

где C константа.

Величина константы C определим, подставляя α_i=0 в (8):

Из (8) и (9) с учетом значения главного момента инерции I_у(α_i) поперечного сечения полосы однорадиусного желобчатого типа в i-том черновом технологическом формующем переходе имеем:

Следовательно, поперечное сжимающее усилие P_i будет минимальным в том технологическом формующем переходе, в котором α_i удовлетворяет уравнению (1).

При изготовлении трубной заготовки для замкнутых сварных гнутых профилей из серповидной исходной заготовки согласно заявляемому способу по п.1 в осевом сечении задающего технологического перехода серповидную исходную заготовку располагают симметрично относительно оси формовки. В черновых технологических формующих переходах изгибают полосу по дуге окружности с внутренним радиусом . Поскольку исходная заготовка серповидна, то в осевом поперечном сечениях всех черновых технологических формующих переходов, начиная со второго и по (m 1)-й включительно, полоса будет расположена несимметрично относительно оси формовки, что приводит к отформовке полосы однорадиусного желобчатого типа с несимметричным поперечным сечением.

При изготовлении неравнополочных гнутых профилей проката путем подгибки полок различной ширины на одинаковые углы возникает неуравновешенный формоизменяющий момент, уравновешивание которого после выхода профиля из последней клети сопровождается скручиванием профиля относительно продольной оси с большей полки на меньшую (см. например, справочник "Производство и применение гнутых профилей проката". Под. ред. И.С.Тришевского М. Металлургия, 1975, с. 190). Аналогично этому в первых черновых технологических формующих переходах по (m 1)-ый включительно при формовке полосы однорадиусного желобчатого типа из серповидной исходной заготовки вследствие различия протяженности участков полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки при одном и том же внутреннем радиусе изгиба, возникает неуравновешенный формоизменяющий момент ΔM,, направленный с кромки полосы со стороны выпуклой кромки исходной заготовки на кромку полосы со стороны вогнутой кромки исходной заготовки.

Момент поперечного сжимающего усилия P_m, приложенного к кромке полосы со стороны выпуклой кромки исходной заготовки перпендикулярно ее торцу в m том технологическом формующем переходе, относительно центра тяжести осевого поперечного сечения полосы лишь частично уравновешивается неуравновешенным формоизменяющим моментом ΔM,, моментом сил трения и моментом внутренних напряжений от изгиба полосы в поперечном направлении относительно того же центра тяжести; для полного уравновешивания момента поперечного сжимающего усилия P_m необходимо в (m + 1)-ом черновом технологическом формующем переходе приложить поперечное сжимающее усилие P_m+1 к кромке полосы со стороны вогнутой кромки исходной серповидной заготовки перпендикулярно ее торцу. Это усилие обеспечивает не только уравновешивание момента поперечного сжимающего усилия P_m, но и поперечное перемещение полосы в стороны выпуклой кромки исходной серповидной заготовки до получения в осевой плоскости (m + 1)-ого чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки, целесообразность чего доказана ранее.

Таким образом, при изготовлении трубной заготовки из серповидной исходной заготовки согласно заявляемому способу в полосе создается такое напряженно-деформированное состояние металла, которое компенсирует недостатки формы исходной заготовки и обеспечивает достижение заявляемой цели повышение качества трубной заготовки за счет предупреждения ее скручивания относительно продольной оси, обусловленного серповидностью исходной заготовки.

По имеющимся у заявителя данным, в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа заявляемое техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Для обеспечения симметричного расположения серповидной исходной заготовки относительно оси формовки в задающем технологическом переходе необходимо и достаточно предусмотреть на гибочном профиле-агрегате возможность поперечного перемещения исходной заготовки путем давления вертикальных направляющих роликов на нее.

Для осуществления в m-ом черновом технологическом формующем переходе одновременного приложения поперечного сжимающего усилия к кромке полосы однорадиусного желобчатого типа перпендикулярно ее торцу со стороны выпуклой кромки исходной заготовки и тангенциального перемещения полосы в направлении вогнутой кромки исходной заготовки до получения в осевой точности m-того чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки и доформовывания полосы однорадиусного желобчатого типа до получения угла изгиба α_m необходимо и достаточно предусмотреть формовку полосы в тороидальных валках с внутренним радиусом и закрытие калибра. При формовке полосы из серповидной исходной заготовки ее выпуклая кромка упирается в ограничительный бурт, вследствие чего возникает реактивное сжимающее усилие, под воздействием которого полоса перемещается в тангенциальном направлении в сторону вогнутой кромки исходной заготовки на вышеуказанную величину, после чего полоса занимает симметричное положение относительно плоскости, проходящей через ось формовки перпендикулярно плоскости формовки.

Для осуществления в (m + 1)-ом черновом технологическом формующем переходе одновременного приложения поперечного сжимающего усилия к торцу кромки полосы со стороны вогнутой кромки исходной заготовки и перемещения полосы однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону выпуклой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости (m + 1)-ого чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки необходимо и достаточно при разработке технологии предусмотреть закрытие калибра (m + 1)-ого чернового технологического формующего перехода. При формовке полосы в этом переходе процесс будет качественно повторять процесс в m-том черновом технологическом формующем переходе, отличаясь от него лишь величиной и направлением поперечного перемещения полосы в калибровке валков и поперечного сжимающего усилия, поскольку теперь полоса упрется в ограничительный бурт валка со стороны вогнутой кромки исходной заготовки.

Выбор граничных значений отношения угла изгиба α_m полосы в m-том черновом технологическом формующем переходе к первому отличному от нуля корню α_i,k уравнения (1) обусловлен ощутимой величиной относительного повышения износа валков, принятой 10% при формовке полосы с углом изгиба, отличным от α_i,k.. При формовке полосы в m-том черновом технологическом формующем переходе с указанным отношением, меньшим 0,95 или большим 1,05, износ ограничительных буртов валков заметно увеличивается (т.е. более чем на 10% от величины износа этих же буртов при отношении, равном единице).

Проведенный анализ данного способа изготовления трубной заготовки свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря совокупности целесообразных действий и оптимальному режиму профилирования.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 технологическая схема формовки прямоугольного замкнутого сварного профиля согласно описываемому способу;
на фиг. 2 схема для определения зависимости между поперечным сжимающим усилием и поперечным смещением полосы в i-том черновом технологическом формующем переходе.

При непрерывной формовке трубной заготовки для замкнутых сварных гнутых профилей, согласно описываемого способу, при многопереходной поперечной гибке полосы однорадиусного желобчатого типа в черновых технологических формующих переходах до соприкосновения кромок, их сварке продольным швом и получении замкнутого профиля требуемой формы путем редуцирования, в задающем технологическом переходе серповидную исходную заготовку располагают симметрично относительно оси формовки, в m-том черновом технологическом формующем переходе одновременно прикладывают поперечное сжимающее усилие к кромке полосы однорадиусного желобчатого типа перпендикулярно ее торцу со стороны выпуклой кромки исходной заготовки и осуществляют тангенциальное перемещение полосы в направлении вогнутой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости m-того чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы относительно оси формовки и доформовывают полосу однорадиусного желобчатого типа до получения угла изгиба α_m, равного 0,95 1,05 первого корня уравнения

где i номер чернового технологического формующего перехода;
m номер чернового технологического формующего перехода, в котором перемещают полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону вогнутой кромки исходной заготовки;
B_заг ширина исходной заготовки;
S толщина металла исходной заготовки;
эмпирический коэффициент, величина которого зависит от относительной ширины исходной заготовки;
α_m угол изгиба полосы однорадиусного желобчатого типа в m-том черновом технологическом формующем переходе,
а в (m + 1)-ом черновом технологическом формующем переходе, одновременно с прикладыванием поперечного сжимающего усилия к торцу кромки полосы со стороны вогнутой кромки исходной заготовки, перемещают полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону выпуклой кромки исходной заготовки до получения в осевой плоскости (m + 1)-ого чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полости относительно оси формовки.

При изготовлении трубной заготовки из серповидной исходной заготовки согласно заявляемому способу в осевом поперечном сечении задающего технологического перехода I располагают серповидную исходную заготовку 1 симметрично относительно оси формовки 2; при этом нижнюю плоскость исходной заготовки совмещают с плоскостью формовки А-А.

В задающем технологическом переходе I серповидную исходную заготовку 1 перемещают вдоль стана.

В черновых технологических формующих переходах II-VI изгибают полосу 3 в поперечном направлении по дуге окружности с уменьшением внутреннего радиуса изгиба по переходам до соприкосновения кромок в последнем черновом технологическом формующем переходе VI.

Вследствие серповидности исходной заготовки 1 в первых черновых технологических формующих переходах II, начиная со второго и по (m 1)-ый включительно, полоса 3 расположена несимметрично относительно оси формовки 2 в осевых плоскостях первых черновых технологических формующих переходов от второго по (m 1)-ый включительно II, что приводит к неравенству между собой участков 4 и 5 полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки 2; участок 4 полосы 3, расположенный со стороны выпуклой кромки 6 серповидной исходной заготовки от оси формовки 2, больше чем участок 5 полосы 3, расположенный со стороны вогнутой кромки 7 серповидной исходной заготовки; угол изгиба участка 4 полосы 3 в i-том черновом технологическом формующем переходе больше его номинального значения 0,5α_i на величину , тогда как угол изгиба участка 5 меньше его номинального значения на ту же величину Δα_i..

В m-том черновом технологическом формующем переходе III одновременно прикладывают поперечное сжимающее усилие P_m к кромке 8 полосы со стороны выпуклой кромки 6 исходной серповидной заготовки 1 перпендикулярно торцовой плоскости кромки 8, перемещают полосу 3 однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону вогнутой кромки 7 исходной серповидной заготовки 1 и догибают участки 4 и 5 полосы по дуге окружности с уменьшением внутреннего радиуса изгиба до получения в осевой плоскости m-того чернового технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы 3 относительно оси формовки 2 и равных участков 4 и 5 полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки 2 с углами изгиба 0,5α_m, причем угол α_m равен 0,95 1,05 первого отличного от нуля корня уравнения (1).

В (m + 1)-ом черновом технологическом формующем переходе IV одновременно прикладывают поперечное сжимающее усилие P_m+1 к кромке 9 полосы со стороны вогнутой кромки 7 исходной заготовки 1 перпендикулярно торцовой плоскости кромки 9, перемещают полосу 3 однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону выпуклой кромки 6 исходной серповидной заготовки 1 и догибают участки 4 и 5 по дуге окружности с уменьшением внутреннего радиуса изгиба до получения в осевой плоскости (m + 1)-ого технологического формующего перехода симметричного расположения поперечного сечения полосы 3 относительно оси формовки 2 и равных участков 4 и 5 полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки 2 с углами изгиба 0,5α_m+1..

В следующих технологических переходах V-VIII полосу 3 располагают симметрично относительно оси формовки 2.

В черновых технологических формующих переходах V, VI изгибали полосу 3 в поперечном направлении по дуге окружности с уменьшением внутреннего радиуса изгиба по переходам до соприкосновения кромок и получения трубной заготовки 10 в последнем черновом технологическом формующем переходе VI.

В следующем технологическом переходе VII кромки полосы сваривали продольным швом 11 получали сварную круглую трубу 12.

Затем в чистовых технологических формующих переходах круглую трубу 12 редуцировали до получения в последнем чистовом технологическом формующем переходе VIII замкнутого сварного гнутого профиля 13 заданной конфигурации.

Заявляемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего комплект горизонтальных приводных и вертикальных неприводных валков.

Так, например, при изготовлении замкнутого сварного прямоугольного профиля 100х64х4 мм из малоуглеродистой стали была использована исходная заготовка шириной B_заг 296,6 мм с удельной серповидностью g 4 мм на 1 метр длины. Решая уравнение (1) относительно α_i,, нашли первый корень уравнения: α_i,k=123°28ʹ.. Согласно формуле изобретения6 α_m=(0,95 ... 1,05/α_i,k=117°18ʹ ... 129°38ʹ..

Приняли α_m=123°.. По методу оценок определили величины поперечных сжимающих усилий P_m 30 кН и P_m+1 25 кН.

Опытное профилирование проводили на промышленном профилегибочном агрегате 2.4х150.450 с межклетьевым расстоянием l 1400 мм.

В осевом поперечном сечении первого технологического-задающего перехода 1 располагали серповидную исходную заготовку 1 шириной B_заг 296,6 мм симметрично относительно оси формовки 2; нижнюю плоскость исходной заготовки 1 совмещали с плоскостью формовки А-А. В задающем технологическом переходе I серповидную исходную заготовку 1 перемещали вдоль профилегибочного стана.

В черновых технологических формующих переходах II-VI изгибали полосу 3 в поперечном направлении по дуге окружности с увеличением угла изгиба по режиму: 86-123-153-180-220-258-296-340-360^o. Величину углов изгиба в третьем черновом технологическом формующем переходе определили согласно уравнению (1), остальных углов изгиба по методу экспертных оценок.

Вследствие серповидности полосы 3 в осевой плоскости второго чернового технологического формующего перехода II участки 4 и 5 полосы 3, расположенные по разные стороны от оси формовки 2, были различны по величине: участок 4 полосы 3 со стороны выпуклой кромки 6 исходной заготовки 1 больше участка 5 полосы 3 со стороны вогнутой кромки 7 исходной заготовки 1 на величину 2gl 2·0,004·1400 11,2 мм; при этом угол
.

В третьем черновом технологическом формующем переходе III одновременно с поперечным изгибом полосы по дуге окружности с углом изгиба α_m=123° прикладывали поперечное сжимающее усилие P_m к кромке 8 полосы со стороны выпуклой кромки 6 исходной серповидной заготовки 1 перпендикулярно торцовой плоскости кромки 8 и перемещали полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону вогнутой кромки 7 исходной заготовки 1 до получения в осевой плоскости симметричного расположения поперечного сечения полосы 3 относительно оси формовки 2 и равных участков 4 и 5 полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки 2 с углами изгиба α_m=61°30ʹ.
В четвертом черновом технологическом формующем переходе IV одновременно с поперечным изгибом полосы по дуге окружности с углом изгиба α_m+1=153° прикладывали поперечное сжимающее усилие P_m+1 25 кН к кромке 9 полосы со стороны вогнутой кромки 7 исходной заготовки перпендикулярно торцовой плоскости кромки 9 и перемещали полосу однорадиусного желобчатого типа в тангенциальном направлении в сторону выпуклой кромки 6 исходной серповидной заготовки 1 до получения в осевой плоскости симметричного расположения поперечного сечения полосы 3 относительно оси формовки 2 и равных участков 4 и 5 полосы, расположенных по разные стороны от оси формовки 2 с углами изгиба 0,5α_m+1=76°30ʹ..

В пятом десятом черновых технологических формующих переходах V, VI изгибали полосу по дуге окружности с уменьшением внутреннего радиуса изгиба по переходам до соприкосновения кромок полосы и получения трубной заготовки 10, в десятом последнем технологическом формующем переходе VI.

На готовой трубной заготовке 10, изготовленной из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 0,004 согласно заявляемому способу, скручивание относительно продольной оси отсутствовало, а кромки были параллельны.

В одиннадцатом технологическом переходе VII кромки полосы сваривали продольным швом 11 и получали сварную круглую трубу 12 диаметром D 98 мм.

В чистовом двенадцатом технологическом формующем переходе VIII редуцировали круглую трубу 12 и получали замкнутый сварной гнутый профиль 13 заданного поперечного сечения 100х60х4 мм.

Для сопоставления качества была изготовлена трубная заготовка для круглой трубы диаметром D 98 мм при толщине стенки S 4 мм из серповидной исходной заготовки шириной B_заг 296,6 мм с удельной серповидностью g 4 мм/м по способу-прототипу. Скручивание готовой трубной заготовки относительно продольной оси составляло 2 2,5^o на 1 метр длины, что исключало возможность сварки стыкующихся кромок прямым швом и получение круглой трубы.

Таким образом, согласно данным экспериментальной проверки на промышленном профилегибочном стане 2.4х150.450, заявляемый способ непрерывной формовки трубной заготовки позволяет в сравнении с прототипом повысить качество трубной заготовки за счет предупреждения скручивания относительно продольной оси, обусловленного серповидностью исходной заготовки (например, при изготовлении трубной заготовки для круглой трубы диаметром 98 мм при толщине металла 4 мм из исходной серповидной заготовки с удельной серповидностью 4 мм на 1 метр длины скручивание относительно продольной оси готовой трубной заготовки, изготовленной согласно способу-прототипу, составляло 2 2,5^o на 1 метр длины, а скручивание трубной заготовки, изготовленной согласно заявляемому способу, не наблюдалось).

Заявляемый способ не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

Способ изготовления сварных труб и гнутых сварных профилей с продольным швом из серповидных полос, имеющих выпуклую и вогнутую кромки, включающий подачу полосы на формовку, многопереходную формовку с поперечным сечением желобчатого типа в калибрах, ориентированных вдоль оси формовки, и сварку кромок продольным швом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб и профилей путем обеспечения параллельности торцов кромок при сварке шва, из уравнения

где i номер чернового перехода;
α_i угол изгиба полосы однорадиусного желобчатого типа в i-том черновом переходе;
B_заг ширина исходной заготовки;
S толщина металла исходной заготовки;

эмпирический коэффициент, определяют угол изгиба периферийного участка полосы α_m, равный 0,95.1,05 первого, отличного от нуля корня этого уравнения, в m-том промежуточном черновом переходе, соответствующем углу изгиба α_m одновременно с формовкой полосы прикладывают поперечные сжимающие усилия к торцевой поверхности кромки формуемой полосы в m-том черновом переходе со стороны выпуклой кромки исходной заготовки, а в (m + 1)-том черновом переходе со стороны вогнутой кромки исходной заготовки, перемещая полосу в тангенциальном направлении в m-том черновом переходе в сторону вогнутой кромки исходной заготовки, а в (m + 1)-том черновом переходе в сторону выпуклой кромки исходной заготовки до получения в плоскости формовки соответствующего перехода симметричного расположения поперечного сечения формуемой полосы относительно оси формовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2