Способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в авиационной и ракетной промышленности для создания высокопрочных оболочек, связанных продольными и поперечными ребрами. Полую цилиндрическую заготовку подают до упора на оправку с канавками, установленную на стержне с возможностью свободного перемещения по нему и прокатывают ее валками по схеме сжатия. После прокатки первого утолщения оправку перемещают синхронно с прокатанной заготовкой. Повышается точность получаемых изделий. 4 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а точнее к способу изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в авиационной и ракетной промышленности для создания высокопрочных оболочек, связанных продольными и поперечными ребрами.

Известен способ изготовления трубных изделий с утолщениями, см. патенты Германии №518917, кл. B21H 8/00, заявл. 09.02.30 г., опубл. 19.03.31 г.; №627323 кл. B21H 8/00, заявл. 05.11.31 г., опубл. 13.03.36 г.

Известный способ включает подачу полой цилиндрической заготовки на оправку до упора во втулку, прокатку заготовки на уменьшенном диаметре оправки с канавками на необходимую длину по схеме сжатия, отведение упорной втулки и дальнейшую прокатку заготовки по схеме растяжения на большем диаметре заготовки. После прокатки необходимой длины оправка уменьшенным диаметром отводится в зону деформации, подводится упорная втулка и процесс продолжается по схеме сжатия. Оправка жестко связана со стержнем.

Недостатком известного способа является недостаточная точность получаемых изделий, так как при прокатке на заготовке внутренних утолщений после заполнения первой канавки на оправке дальнейшая прокатка приводит к срезу внутреннего утолщения или «вспуханию» этого места на наружной поверхности заготовки. Происходит продавливание оправкой заготовки, так как оправка жестко связана со стержнем.

Из известных способов изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями наиболее близким по технической сущности является способ, используемый в конструкции стана и описанный в патенте РФ №2039617, кл. B21H 8/00, заявл. 01.10.93 г., опубл. 20.07.95 г.

Этот способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями включает прокатку полой цилиндрической заготовки на оправке с канавками. Оправка выполнена за одно целое со стержнем. Заготовку подают на оправку до упора во втулку, прокатку заготовки валками осуществляют по схеме сжатия на меньшем диаметре оправки для получения внутреннего утолщения, затем упорная втулка отводится и прокатку осуществляют на участке оправки с большим диаметром по схеме растяжения. Утолщения на наружном диаметре заготовки получают за счет сведения-разведения валков.

Недостаток известного способа заключается в недостаточной точности получаемых изделий, так как при прокатке заготовки по схеме растяжения происходит неполное заполнение канавок на оправке. Если в известном способе прокатку заготовки вести по схеме сжатия, то, после заполнения первой канавки на оправке, дальнейшая прокатка приводит к срезу внутреннего утолщения или «вспуханию» на наружной поверхности заготовки, так как прокатку ведут на оправке, жестко связанной со стержнем и не имеющей возможность свободно перемещаться с прокатанной заготовкой, дополнительно захватываемой внутренними утолщениями.

Задача настоящего изобретения состоит в создании способа изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями, позволяющего повысить точность получаемых изделий за счет изменения схемы прокатки.

Поставленная задача достигается способом изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями, включающим подачу до упора полой цилиндрической заготовки на оправку с канавками, установленную на стержне с возможностью свободного перемещения по нему, и ее прокатку валками по схеме сжатия, причем после прокатки первого утолщения оправку перемещают синхронно с прокатанной заготовкой.

Кроме того, при прокатке внутренних утолщений на оправке с глубокими канавками к оправке прикладывают осевое усилие в направлении, противоположном ее перемещению.

Такое выполнение способа изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями позволит повысить точность прокатываемых изделий.

Это достигается тем, что при прокатке внутренних утолщений на оправке с канавками деформацию заготовки осуществляют по схеме сжатия на свободно перемещаемой оправке, в результате чего канавки полностью заполняются металлом. Оправка при этом установлена на стержне с возможностью перемещения по нему, поэтому после прокатки первого внутреннего утолщения она перемещается синхронно с прокатанной заготовкой, так же, как это происходит при прокатке по схеме растяжения, хотя прокатка осуществляется по схеме сжатия. Оправка может перемещаться относительно стержня за счет передачи на нее осевого усилия, возникающего после заполнения первой канавки, и дальнейшей вытяжки металла, то есть процесс прокатки саморегулирует скорость подачи оправки в каждый конкретный момент. На ровных участках оправки скорость ее максимальна, а над канавками, по мере их заполнения, скорость снижается.

Для пояснения изобретения ниже описан пример осуществления способа, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 изображен способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями, прокатка на гладком участке оправки;

на фиг.2 - то же, прокатка первого внутреннего утолщения;

на фиг.3 - то же, прокатка последующих внутренних и наружных утолщений;

на фиг.4 - труба, изготовленная предлагаемым способом.

Способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями осуществляется следующим образом.

Полую цилиндрическую заготовку 1 надевают на оправку 2 с канавками 3, перемещают до упора 4 и осуществляют прокатку валками 5 по схеме сжатия. Оправка 2 установлена на стержне 6 с возможностью свободного перемещения. При прокатке на гладком участке оправки 2 заготовка 1 удлиняется, и металл, скользя по оправке, перемещается со скоростью механизма подачи стана, увеличенной на скорость удлинения заготовки (фиг.1). Для получения внутренних утолщений прокатку цилиндрической заготовки 1 осуществляют валками 5 по схеме сжатия на оправке 2 с канавками, имеющей возможность свободного перемещения по стержню 6. После прокатки первого внутреннего утолщения (фиг.2) прокатанный металл перестает скользить по оправке 2 и увлекает ее за собой, то есть оправка перемещается синхронно со скоростью, большей скорости подачи на величину скорости вытяжки металла. В этом случае прокатка осуществляется по схеме сжатия, а трение скольжения по оправке такое же, как и по схеме растяжения. Утолщения на наружном диаметре изделия получают за счет сведения и разведения валков 5.

При прокатке цилиндрической заготовки на оправке с глубокими канавками к оправке прикладывают определенное осевое усилие в направлении, противоположном ее перемещению для увеличения усилия сжатия, что приводит к более полному заполнению глубоких канавок на оправке, тем самым расширяются технологические возможности процесса деформации. Например, при тонкой стенке исходной заготовки возможно заполнять глубокие канавки только с приложением осевого усилия к оправке.

Для исключения проскальзывания заготовки на оправке оправка может быть установлена на приводном стержне посредством шпонки или шлицев, что повысит качество прокатываемых изделий.

Пример конкретного выполнения способа изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями.

На оправку ⌀140 мм длиной 80 мм, имеющую шесть поперечных радиусных канавок, выполненных шириной от 2 до 5 мм и глубиной 4 мм, и 14 диаметральных продольных прямоугольных канавок глубиной 4 мм и шириной от 3 до 6 мм, надели точеную цилиндрическую заготовку ⌀160 мм, длиной 40 мм и внутренним ⌀140,5 мм из алюминиевого сплава (AMG). Оправка с заготовкой установлена на стержень ⌀60 мм. Вращение на заготовку передавалось от кольцевого упора. Прокатка велась по схеме сжатия. При прокатке оправка перемещалась по стержню синхронно с прокатываемым изделием. Прокатка изделия велась на режимах n=80 об/мин, s=1 мм/об с 50% обжатием по стенке, где n - число оборотов заготовки, s - подача заготовки за 1 оборот. После прокатки внутренняя поверхность изделия соответствовала наружной поверхности оправки. Наружные утолщения получали сведением-разведением валков.

Предложенный способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями по сравнению с известными позволяет повысить точность получаемых изделий.

1. Способ изготовления трубных изделий с наружными и внутренними утолщениями, включающий подачу до упора полой цилиндрической заготовки на оправку с канавками, установленную на стержне с возможностью свободного перемещения по нему, и ее прокатку валками по схеме сжатия, причем после прокатки первого утолщения оправку перемещают синхронно с прокатанной заготовкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к оправке прикладывают осевое усилие в направлении, противоположном ее перемещению.