Способ изготовления оболочек переменного сечения

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек. Получают заготовку путем резки трубы и образуют уступ на ее внутренней поверхности. Затем на давильно-раскатном станке при установке заготовки до упора уступом в оправку производят прокатку за один или несколько проходов, рекристаллизационный смягчающий отжиг и фосфатирование. Далее при установке заготовки в приспособлении пресса формируют рифли на одной части заготовки, затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки без рифлей, фосфатирование и калибровку. После этого осуществляют обжим заготовки с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения, и фосфатирования. Прокатку, прессовую обработку, калибровку и обжим выполняют деформирующим инструментом с нанесенной на его рабочие поверхности антифрикционной композицией, а на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную. В результате получают оболочки с высокой точностью геометрических размеров и качеством обработанных поверхностей. 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению оболочек переменного сечения криволинейной, конической, цилиндрической или любой другой формы с внутренней поверхностью в виде спиральных углублений-рифлей встречного правого и левого направления. Изготовление таких оболочек представляет сложную техническую проблему, обусловленную большими усилиями формообразования и силами трения, приводящими к снижению размерной точности и качества обработанной поверхности.

Известен способ изготовления оболочек с внутренними рифлями в виде выступов и углублений, описанный в книге М.А. Гредитора «Давильные работы и ротационное выдавливание», «Машиностроение», Москва, 1971 г., стр. 117, рис. 69, заключающийся в формообразовании давильными роликами кольцевой заготовки. На позиции II оформляют кольцевые углубления и выступы на внутренней поверхности цилиндрической заготовки, которая удлиняется в осевом направлении.

К недостаткам данного метода относится невозможность формирования этим способом спиральных рифлей встречного направления на внутренней поверхности заготовок.

Наиболее близким по своей технической сущности является «Способ изготовления оболочек», по патенту РФ №2171445, опубл. 27.07.2001 г., БИ №21.

Этот способ осуществляют за две последовательные операции прессовой обработкой цилиндрической заготовки с дном, установленной на пуансоне, оснащенным формообразующими выступами, при совместном перемещении через калибрующую матрицу с упором пуансона в дно заготовки.

Формообразующие спиральные выступы пуансонов имеют встречное - правое или левое направление.

Рифли внутри заготовки формируют за счет радиального течения металла при перемещении через калибрующую матрицу.

После завершения формирования спиральных рифлей на каждой операции заготовку и пуансон извлекают из матрицы и удаляют пуансон из заготовки при упоре ее в кольцевой съемник.

Данный способ принят авторами за прототип.

Как видно из этого технического решения процесс формирования рифлей осуществляют с упором пуансона в дно заготовки за две операции, вначале формируют рифли правого, затем левого направления.

Недостатком способа, принятого за прототип, является низкий коэффициент использования металла, так как заготовку с дном получают вытяжками прессовой обработкой из кружка.

Недостатком способа также является низкая износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента пуансона и матрицы из-за высокой силы трения в процессе формирования рифлей и при съеме заготовки с пуансона, что приводит к ухудшению качества обработанной поверхности заготовки и снижению размерной точности оболочек из-за искажения профиля рифлей, а также быстрому износу формообразующих выступов пуансона и рабочей поверхности матрицы.

Основным недостатком способа, принятого за прототип, является изготовление рифлей на внутренней поверхности только цилиндрических заготовок, что снижает возможность широкого использования способа в промышленности.

Задачей технического решения, принятого авторами за прототип, являлось разработка способа изготовления цилиндрических оболочек с дном с внутренними рифлями с целью расширения функциональных и технологических возможностей способа.

Изобретение относится к способам изготовления оболочек переменного сечения криволинейной, конической, цилиндрической или любой другой формы с внутренними рифлями и может быть использовано при изготовлении этих оболочек в различных отраслях промышленности.

Общими признаками с предлагаемыми авторами способом изготовления оболочек переменного сечения являются наличие заготовительной операции получения цилиндрической заготовки и формирования на внутренней поверхности заготовки рифлей за две операции, вначале пуансоном с формообразующими выступами правого, затем левого направления.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами способе изготовления оболочек переменного сечения заготовку получают путем резки трубы, выполняют механическую обработку заготовки с образованием уступа на внутренней поверхности, затем на давильно-раскатном станке устанавливают заготовку до упора уступом в оправку, фиксируют заготовку на оправке прижимом и выполняют прокатку заготовки за один или несколько проходов, рекристаллизационный смягчающий отжиг и фосфатирование, после этого устанавливают заготовку в приспособлении пресса до упора пуансона в уступ заготовки и формируют рифли на одной части заготовки за несколько проходов на каждой операции, затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки без рифлей, фосфатирование и калибровку, после этого обжим, вначале части заготовки без рифлей, затем с рифлями с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения и фосфатирования, при этом прокатку, прессовую обработку, калибровку и обжим выполняют деформирующим инструментом с нанесенной на его рабочие поверхности антифрикционной композицией, а во время прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, затем выполняют отжиг, уменьшающий напряжение, химическую чистку и окончательную механическую обработку.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- для прокатки заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности оправки и роликов, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (0,5±0,1)% в органическом растворителе;

- при прокатке заготовок на рабочие поверхности оправки и роликов и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, масс %: (97-92) и (3-8), соответственно;

- для прессовой обработки с формированием рифлей в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% в органическом растворителе;

- при прессовой обработке формирования рифлей на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию (8,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле;

- для калибровки заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% в органическом растворителе;

- при калибровке заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, масс %: (93-85) и (7-15), соответственно;

- для обжима заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе;

- при обжиме заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является изготовление оболочек переменного сечения прокаткой и прессовой обработкой с высокой размерной точностью и качеством обработанной поверхности, повышение производительности, коэффициента использования металла и износостойкости деформирующего инструмента.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем заготовительную и прессовую обработку с формированием на внутренней поверхности заготовки рифлей встречного направления за две операции, вначале пуансоном, снабженным формообразующими выступами правого, затем левого направления, особенность заключается в том, что заготовку получают путем резки трубы, выполняют механическую обработку с образованием уступа на внутренней поверхности, затем на давильно-раскатном станке устанавливают заготовку до упора уступом в оправку, фиксируют заготовку на оправке прижимом и выполняют прокатку заготовки за один или несколько проходов, рекристаллизационный смягчающий отжиг и фосфатирование, после этого устанавливают заготовку в приспособлении пресса до упора пуансона в уступ заготовки и формируют рифли на одной части заготовки за несколько проходов на каждой операции, затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки без рифлей, фосфатирование и калибровку, после этого обжим, вначале части заготовки без рифлей, затем с рифлями с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения и фосфатирования, при этом прокатку, прессовую обработку, калибровку и обжим выполняют деформирующим инструментом с нанесенной на его рабочие поверхности антифрикционной композицией, а во время прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, затем выполняют отжиг, уменьшающий напряжение, химическую чистку и окончательную механическую обработку.

Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:

- заготовительной операции получения заготовки путем резки трубы повысить коэффициент использования металла;

- механической обработки с образованием уступа на внутренней поверхности заготовки повысить коэффициент использования металла;

- установки заготовки на давильно-раскатном станке до упора уступом в оправку и фиксирования ее на оправке прижимом обеспечить надежность закрепления заготовки на оправке;

- прокатки заготовки на давильно-раскатном станке за один или несколько проходов получить тонкостенную и длинную заготовку под дальнейшую обработку, так как прокатка толстой заготовки на каждом проходе выполняется деформирующими роликами с утонением стенки и увеличением длины, что повышает коэффициент использования металла;

- выполнения рекристаллизационного смягчающего отжига снять наклеп металла и возвратить структуру металла в исходное состояние;

- фосфатирования заготовок снизить силу трения при последующей прессовой обработке;

- установки заготовки в приспособлении пресса до упора пуансона в уступ заготовки обеспечить устойчивость формирования рифлей при перемещении заготовки с пуансоном через матрицу;

- формирования рифлей на одной части заготовки за несколько проходов на каждой операции прессовой обработки расширить технологические возможности способа;

- выполнения на части заготовки без рифлей отжига ТВЧ снизить предел прочности металла, повысить относительное удлинение металла и этим подготовить металл части заготовки к последующей прессовой обработке;

- калибровки получить необходимые диаметральные размеры заготовки под последующие операции обжима;

- выполнения обжима, вначале части заготовки без рифлей, затем с рифлями с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения и фосфатирования получить заготовки переменного сечения криволинейной, конической, цилиндриеской или любой другой формы с внутренними рифлями;

- прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима деформирующим инструментом с нанесенным на его рабочие поверхности фторсодержащим износостойким покрытием снизить усилия обработки, силу трения, повысить производительность обработки, теплостойкость и износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента;

- нанесения во время прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки фторсодержащей эмульсии смазочной уменьшить силу трения, усилия обработки, температуру контактных поверхностей деформирующего инструмента и заготовки, повысить производительность обработки и снизить износ рабочих поверхностей инструмента;

- выполнения отжига, уменьшающего напряжения снизить уровень внутренних остаточных напряжений;

- химической чистки снять окисную пленку на поверхности заготовки;

- окончательной механической обработки подготовить оболочки для соединения с комплектующими деталями.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения позволяют, в частности, за счет:

- использования для прокатки заготовок в качестве антифрикционной композиции рабочих поверхностей оправки и роликов раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (0,5±0,1)% в органическом растворителе, повысить износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента, так как выбор массовой доли фторсодержащего вещества (0,5±0,1)% обусловлен условиями прокатки, усилие прокатки составляет 15 т/с, характер износа рабочих поверхностей абразивный, прокатка осуществляется с локальными очагами деформации с течением металла в осевом и радиальном направлениях, данное значение (0,5±0,1)% является оптимальным, определено экспериментально, при значении менее 0,4% износ поверхностей инструмента возрастает, а при значении более 0,6% возрастает себестоимость изготовления;

- нанесения при прокатке заготовок на рабочие поверхности оправки и роликов и на наружную поверхность заготовки фторсодержащей эмульсии смазочной, представляющей собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, масс %: (97-92) и (3-8), соответственно, сохранить смазку на рабочих поверхностях в течение всего процесса прокатки каждой заготовки, снизить температуру в очагах деформации, силу трения, усилие прокатки, в результате уменьшить износ деформирующего инструмента;

- использования для прессовой обработки с формированием рифлей в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% в органическом растворителе уменьшить изменение геометрии гравюры, повысить износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента, так как выбор массовой доли фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% обусловлен условиями прессовой обработки с формированием рифлей, рабочее усилие при прямом ходе пресса составляет 250 т/с, при обратном ходе пресса при съеме заготовки составляет 200 т/с, характер износа рабочих поверхностей деформирующего инструмента представляет собой выкрашивание и смятие профилирующих выступов пуансона и абразивный износ матрицы, течение металла происходит в радиальном направлении с большой степенью деформации, данное значение (2,2±0,1)% является оптимальным, определено экспериментально, при значении менее 2,1% износ поверхностей инструмента возрастает, а при значении более 2,3% возрастает себестоимость изготовления;

- нанесения при прессовой обработке формирования рифлей на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки фторсодержащей эмульсии смазочной, представляющей собой композицию (8,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле, снизить силовую и тепловую нагруженность контактирующих поверхностей, в результате повысить износостойкость деформирующего инструмента. Данное значение (8,0±0,1)% является оптимальным, определено экспериментально, при значении менее 7,9% износ деформирующего инструмента повышается, а при значении более 8,1% возрастает себестоимость изготовления;

- использования для калибровки заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% в органическом растворителе, повысить износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента, так как выбор массовой доли фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% обусловлен условиями калибровки, рабочее усилие пресса составляет 50 т/с, характер износа - абразивный износ рабочих поверхностей матрицы и пуансона, течение металла происходит в радиальном и осевом направлениях с небольшой степенью деформации, данное значение массовой доли фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% оптимально, при значениях менее 0,9% возрастает износ поверхностей, при значениях более 1,1% возрастает себестоимость изготовления;

- нанесения при калибровке заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки фторсодержащей эмульсии смазочной, представляющей собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, масс %: (93-85) и (7-15), соответственно, уменьшить силу трения и адгезионное взаимодействие между инструментом и деталью, что приводит к уменьшению усилия калибровки и тепловой нагруженности, снижению шероховатости обработанной поверхности детали и повышению износостойкости рабочих поверхностей пуансона и матрицы;

- использования для обжима заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе повысить износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента, так как усилие обжима составляет 130 т/с, характер износа абразивный, течение металла происходит в радиальном и осевом направлениях с большой степенью деформации, данное значение (1,5±0,1)% оптимально, при значениях менее 1,4% возрастает износ поверхностей, при значениях более 1,6% возрастает себестоимость изготовления;

- нанесения при обжиме заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки фторсодержащей эмульсии смазочной, представляющей собой композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле уменьшить силу трения, усилие обжима, тепловую нагруженность, повысить чистоту обработанной поверхности детали и повысить износостойкость рабочих поверхностей деформирующего инструмента. Значение (4,0±0,1)% оптимально, при значениях менее 3,9% возрастает износ рабочих поверхностей деформирующего инструмента, при значениях более 4,1% возрастает себестоимость изготовления;

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления оболочек переменного сечения заготовку получают путем резки трубы, выполняют механическую обработку с образованием уступа на внутренней поверхности заготовки, затем на давильно-раскатном станке устанавливают заготовку до упора уступом в оправку, фиксируют заготовку на оправке прижимом и выполняют прокатку заготовки за один или несколько проходов, рекристаллизационный смягчающий отжиг и фосфатирование, после этого устанавливают заготовку в приспособлении пресса до упора пуансона в уступ заготовки и формируют рифли на одной части заготовки за несколько проходов на каждой операции, затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки без рифлей, фосфатирование и калибровку, после этого обжим, вначале части заготовки без рифлей, затем с рифлями с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения и фосфатирования, при этом прокатку, прессовую обработку, калибровку и обжим выполняют деформирующим инструментом с нанесенной на его рабочие поверхности антифрикционной композицией, а во время прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, затем выполняют отжиг, уменьшающий напряжение, химическую чистку и окончательную механическую обработку.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема прокатки на давильно-раскатном станке заготовки 1 на оправке 2 деформирующими роликами 4 за два прохода.

Заготовка 1 установлена на оправке 2 до упора уступом А в оправку 2 и зафиксирована на оправке прижимом 3.

D₀ (мм) - диаметр заготовки 1.

T₀ (мм) - толщина стенки заготовки 1.

5 - заготовка после первой прокатки.

D₁ (мм) - диаметр заготовки 5.

t₁ (мм) - толщина стенки заготовки 5.

6 - заготовка после второй прокатки.

D₂ (мм) - диаметр заготовки 6.

t₂ (мм) - толщина стенки заготовки 6.

Б - рабочая поверхность роликов 4.

В - рабочая поверхность оправки 2.

Г - наружная поверхность заготовки 1.

F (мм/мин) - осевая подача,

n (мин^-1) - скорость вращения.

На фиг. 2 изображена схема прессовой обработки заготовки 6 с формированием рифлей правого направления пуансоном 7 в матрице 8 на длине L₁ (мм). Заготовка 6 установлена в приспособлении пресса до упора пуансона 7 в уступ А заготовки 6.

9 - съемник.

10 - заготовка с рифлями правого направления.

D₃ (мм) - диаметр заготовки 10 на длине L₁ (мм).

Е - рабочая поверхность пуансона 7 (сечение Д-Д).

Ж - рабочая поверхность матрицы 8.

З - наружная поверхность заготовки 6.

Р (т/с) - усилие пресса.

На фиг. 3 изображена схема прессовой обработки заготовки 10 с формированием рифлей левого направления пуансоном 11 в матрице 12 на длине L₁ (мм).

Заготовка 10 установлена в приспособлении пресса до упора пуансона 11 в уступ А заготовки 10.

13 - съемник.

14 - заготовка с рифлями правого и левого направления (вырыв Н) на длине L₁ (мм).

D₄ (мм) - диаметр заготовки 14 на длине L₁ (мм).

К - рабочая поверхность пуансона 11 (сечение И-И).

Л - рабочая поверхность матрицы 12.

М - наружная поверхность заготовки 10 на длине L₁ (мм).

L₂ - длина части заготовки 14 без рифлей.

Р (т/с) - усилие пресса.

На фиг. 4 изображена схема калибровки на прессе заготовки 14 пуансоном 16 в матрице 15 с диаметром D₂ (мм) до диаметра D₅ (мм).

Заготовка 14 установлена торцем без рифлей в матрице 15.

17 - заготовка после калибровки.

D₅ (мм) - диаметр заготовки 17.

L₃ (мм) - длина части заготовки без рифлей 17 после калибровки.

О - рабочая поверхность пуансона 16.

П - рабочая поверхность матрицы 15.

Р - наружная поверхность заготовки 14.

Р (т/с) - усилие пресса.

На фиг. 5 изображена схема первой операции обжима на прессе части заготовки 17 без рифлей с длины L₃ (мм) до длины L₄ (мм) и с диаметра D₅ (мм) до диаметра D₆ (мм) пуансоном 18 в матрице 19 с образованием криволинейной и цилиндрической формы обжатой части.

20 - выталкиватель.

21 - заготовка после первой операции обжима с криволинейной и цилиндрической формой обжатой части.

С - рабочая поверхность матрицы 19.

Т - рабочая поверхность пуансона 18.

У - наружная поверхность части заготовки без рифлей длиной L₃ (мм).

Р (т/с) - усилие пресса.

На фиг. 6 изображена схема второй операции обжима на прессе части заготовки 21 без рифлей с длины L₄ (мм) до длины L₅ (мм) и с диаметра D₆ (мм) до диаметра D₇ (мм) пуансоном 22 в матрице 23 с образованием криволинейной формы обжатой части.

24 - выталкиватель.

25 - заготовка после второй операции обжима с криволинейной формой обжатой части.

X - рабочая поверхность матрицы 23.

Ф - рабочая поверхность пуансона 22.

Ц - наружная поверхность части заготовки 21 длиной L₄ (мм).

Р (т/с) - усилие пресса.

На фиг. 7 изображена схема обжима части заготовки 25 с образованием конической и цилиндрической формы обжатой части, длиной L₆ (мм), L₇ (мм), соответственно, диаметром D₈ (мм) пуансоном 26 в матрице 27.

28 - выталкиватель.

29 - заготовка после обжима части заготовки с рифлями с конической и цилиндрической формой обжатой части.

Ш - рабочая поверхность матрицы 27.

Ч - рабочая поверхность пуансона 26.

Э - наружная поверхность заготовки 25 на длине L₁ (мм).

Р (т/с) - усилие пресса.

Способ изготовления оболочек переменного сечения осуществляется следующим образом.

Трубную заготовку получают путем резки трубы на станке резки труб. Выполняют механическую обработку на токарном станке заготовки 1 с образованием уступа А на внутренней поверхности (фиг. 1). Прокатку выполняют на трехроликовом давильно-прокатном станке типа RL 60/75 с осевым и радиальным усилием 20 т/с. Заготовку 1 диаметром D₀ (мм) и толщиной стенки t₀ (мм) устанавливают до упора уступом А в оправку 2 и фиксируют прижимом 3.

Прокатку выполняют деформирующим инструментом - роликами 4 на оправке 2, с нанесенной на рабочие поверхности Б и В (фиг. 1) антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (0,5±0,1)% в органическом растворителе.

При прокатке на рабочие поверхности Б роликов 4 и В оправки 2 и на наружную поверхность Г заготовки 1 (фиг. 1) наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, масс %: (97-92) и (3-8), соответственно.

Прокатку выполняют за два прохода. На первом проходе получают заготовку 5 диаметром D₁ (мм) и толщиной стенки t₁ (мм). На втором проходе получают заготовку 6 диаметром D₂ (мм) и толщиной стенки t₂ (мм).

F (мм/мин) - осевая подача роликов 4.

n (мин^-1) - скорость вращения оправки 2 с заготовкой 1.

В электрической камерной печи выполняют рекристаллизационный смягчающий отжиг заготовок. Затем заготовки 6 фосфатируют в ваннах. После этого устанавливают заготовку 6 в приспособлении гидравлического пресса типа П7836 усилием Р=400 т/с до упора пуансона 7 в уступ А заготовки 6 и формируют (фиг. 2) на части заготовки длиной L₁ (мм) рифли правого направления при совместном перемещении пуансона 7 с заготовкой 6 через матрицу 8 за несколько проходов.

Формирование рифлей выполняют деформирующим инструментом-пуансоном 7 в матрице 8 с нанесенной на рабочие поверхности Е пуансона 7 и матрицы 8 антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% в органическом растворителе.

При формировании рифлей на рабочие поверхности Е пуансона 7, поверхности Ж матрицы 8 и на наружную поверхность 3 заготовки 6 (фиг. 2) наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию (8,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Получают заготовку 10 с рифлями правого направления на части заготовки длиной L₁ (мм) (фиг. 2).

После завершения формирования рифлей при обратном ходе пресса пуансон 7 с заготовкой 10 удаляются из матрицы 8 и осуществляется съем заготовки 10 с пуансона 7 при ее упоре в торец съемника 9 (фиг. 2).

Затем на заготовке 10 формируют рифли левого направления на гидравлическом прессе типа П7836 усилием Р - 400 т/с на части заготовки 10 длиной L₁ (мм) при совместном перемещении пуансона 11 с заготовкой 10 через матрицу 12 за несколько проходов (фиг. 3).

Формирование рифлей выполняют деформирующим инструментом - пуансоном 11 в матрице 12 с нанесенной на рабочие поверхности К пуансона 11 и поверхности Л матрицы 12 антифрикционной композицией в виде фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% в органическом растворителе.

При формировании рифлей на рабочие поверхности К пуансона 11, поверхности Л матрицы 12 и на наружную поверхность 4 заготовки 14 (фиг. 3) наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию (8,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Получают заготовку 14 с рифлями правого и левого направления (вырыв Н) на части заготовки длиной L₁ (мм) (фиг. 3).

После завершения формирования рифлей при обратном ходе пресса пуансон 11 с заготовкой 14 удаляются из матрицы 12 и осуществляется съем заготовки 14 с пуансона 11 при ее упоре в торец съемника 13 (фиг. 3).

Затем на другой части заготовки 14 длиной L₂ (мм) выполняют отжиг ТВЧ в индукторе установки отжига.

После этого выполняют калибровку заготовок 14 на гидравлическом прессе типа ПБ7834 усилием Р=250 т/с пуансоном 16 в матрице 15 (фиг. 4) с нанесенной на рабочие поверхности О пуансона 16 и П матрицы 15 антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% в органическом растворителе.

При калибровке заготовок 14 на рабочие поверхности О пуансона 16, поверхности П матрицы 15 и на наружную поверхность Р заготовки 14 наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ» при следующем соотношении компонентов, масс %: (93-85) и (7-15), соответственно.

Получают заготовку 17 (фиг. 4) диаметром D5 (мм).

Затем выполняют первую операцию обжима отожженной части заготовки 17 без рифлей на длине L₃ (мм) на гидравлическом прессе типа ПА7834 усилием Р=250 т/с пуансоном 18 в матрице 19 (фиг. 5).

Обжим заготовки 17 выполняют деформирующим инструментом - пуансоном 18 в матрице 19 с нанесенной на рабочие поверхности Т пуансона 18 и С матрицы 19 антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе.

При обжиме заготовок 17 на рабочие поверхности Т пуансона 18, С матрицы 19 и на наружную поверхность У заготовки 17 наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Получают заготовку 21 с длиной L₄ (мм) обжатой части без рифлей криволинейной и цилиндрической формы диаметром D₆ (мм) (фиг. 5).

После окончания первой операции обжима заготовка 21 удаляется из матрицы 19 выталкивателем 20.

Затем выполняют фосфатирование заготовок 21 в ваннах и операцию второго обжима заготовок 21 на гидравлическом прессе типа ПА7834 усилием Р=250 т/с пуансоном 22 в матрице 23 (фиг. 6) с нанесенной на рабочие поверхности Ф пуансона 22 и X матрицы 23 антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе.

При обжиме заготовок 21 на рабочие поверхности Ф пуансона 22, X матрицы 23 и на наружную поверхность Ц заготовки 21 наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Получают заготовку 25 с обжатой частью длиной L₅ (мм) без рифлей криволинейной формы с диаметром торца обжатой части D₇ (мм).

Заготовка 25 удаляется из матрицы 23 выталкивателем 24.

Затем выполняют отжиг, уменьшающий напряжения заготовок 25 в электрических камерных печах и фосфатирование в ваннах.

После этого на гидравлическом прессе типа ПА7834 усилием Р=250 т/с выполняют операцию обжима части заготовки 25 на длине L₁ (мм) с рифлями пуансоном 26 в матрице 27 (фиг. 7) с нанесенной на рабочие поверхности Ч пуансона 26 и Ш матрицы 27 антифрикционной композицией в виде раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе.

При обжиме заготовок 25 на рабочие поверхности Ч пуансона 26, Ш матрицы 27 и на наружную поверхность Э заготовки 25 наносят фторсодержащую эмульсию смазочную - композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

Получают заготовки 29 конической и цилиндрической формы обжатых участков длиной L₆ (мм) и L₇ (мм) диаметром D₈ (мм) с внутренними рифлями (фиг. 7).

Заготовки 29 удаляются из матрицы 27 выталкивателем 28.

После этого выполняют в электрических камерных печах отжиг, уменьшающий напряжения, химическую чистку в ваннах и окончательную механическую обработку на токарных станках.

Пример.

Исходную заготовку получают путем резки трубы на станке для резки труб.

Выполняют механическую обработку с образованием уступа А на внутренней поверхности заготовки 1 (фиг. 1).

Затем на давильно-раскатном станке устанавливают заготовку 1 до упора уступом А в оправку 2, фиксируют на оправке прижимом 3 и выполняют прокатку заготовки 2 за два прохода (фиг. 1).

Заготовки 6 подвергают рекристаллизационному смягчающему отжигу в электропечах и фосфатированию в ваннах.

После этого устанавливают заготовку 6 в приспособлении пресса модели ПА7834 до упора пуансона 7 в уступ А заготовки 6 и формируют рифли правого направления (фиг. 2), затем левого направления (фиг. 3) на одной части заготовки на длине L₁ (мм) за несколько проходов на каждой операции.

Затем выполняют отжиг ТВЧ на другой части заготовки на длине L₂ (мм) на установке отжига ТВЧ и фосфатирование заготовки 14 в ваннах.

После этого выполняют калибровку заготовок 14 на прессе модели ПБ7834 (фиг. 4).

Затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки 17 без рифлей на длине L₃ (мм), фосфатирование в ваннах и первую операцию обжима на прессе модели ПА7834 отожженной части заготовок 17 без рифлей с образованием обжатой части заготовки 21 длиной L₄ (мм) (фиг. 5).

После этого выполняют отжиг ТВЧ обжатой части заготовок 21 на длине L₄ (мм) на установке отжига ТВЧ и фосфатирование заготовок 21 в ваннах.

Затем на прессе модели ПА7834 выполняют вторую операцию обжима заготовок 21 на длине L₄ (мм) (фиг. 6) с образованием обжатой части заготовки 25 без рифлей длиной L₅ (мм).

Выполняют в электропечах отжиг, уменьшающий напряжения заготовок 25 и фосфатирование заготовок 25 в ваннах.

После этого на прессе модели ПА7834 выполняют обжим части заготовки 25 с рифлями на длине L₁ (мм) с образованием обжатых частей L₆ (мм) и L₇ (мм) заготовки 29 (фиг. 7).

Прокатку (фиг. 1), прессовую обработку с формированием рифлей (фиг. 2), (фиг. 3), калибровку (фиг. 4) и обжим (фиг. 5), (фиг. 6), (фиг. 7) выполняют деформирующим инструментом с нанесением на его рабочие поверхности антифрикционной композиции на основе раствора фторсодержащего поверхностно-активного вещества в органическом растворителе.

Во время прокатки (фиг. 1), прессовой обработки с формированием рифлей (фиг. 2), (фиг. 3), калибровки (фиг. 4) и обжима (фиг. 5), (фиг. 6), (фиг. 7) на рабочие поверхности деформирующего инструмента и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ».

На последних операциях выполняют отжиг, уменьшающий напряжения заготовок в электропечах, химическую чистку в ваннах и окончательную механическую обработку заготовок на токарных станках.

Выполнение способа изготовления оболочек переменного сечения в соответствии с изобретением обеспечивает возможность получения оболочек различных типоразмеров криволинейной, конической и цилиндрической формы с внутренними рифлями с высокой размерной точностью, с высоким качеством обработанной поверхности, с высоким коэффициентом использования металла, с высокой производительностью и высокой стойкостью деформирующего инструмента.

Изобретение может быть использовано при производстве различных типоразмеров стальных оболочек переменного сечения любой формы с внутренними рифлями.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями на опытных образцах оболочек, изготовленных по данному техническому предложению.

В настоящее время разработана техническая документация, проведены испытания и намечено серийное производство оболочек по предлагаемому изобретению.

1. Способ изготовления оболочек переменного сечения, включающий заготовительную и прессовую обработку с формированием на внутренней поверхности заготовки рифлей за две операции, вначале пуансоном с формообразующими выступами правого, затем левого направления, отличающийся тем, что заготовку получают путем резки трубы, выполняют механическую обработку с образованием уступа на внутренней поверхности, затем на давильно-раскатном станке устанавливают заготовку до упора уступом в оправку, фиксируют заготовку на оправке прижимом и выполняют прокатку заготовки за один или несколько проходов, рекристаллизационный смягчающий отжиг и фосфатирование, после этого устанавливают заготовку в приспособлении пресса до упора пуансона в уступ заготовки и формируют рифли на одной части заготовки за несколько проходов на каждой операции, затем выполняют отжиг ТВЧ части заготовки без рифлей, фосфатирование и калибровку, после этого обжим, вначале части заготовки без рифлей, затем с рифлями с сопутствующими операциями отжига ТВЧ, отжига, уменьшающего напряжения, и фосфатирования, при этом прокатку, прессовую обработку, калибровку и обжим выполняют деформирующим инструментом с нанесенной на его рабочие поверхности антифрикционной композицией, а во время прокатки, прессовой обработки, калибровки и обжима на рабочие поверхности деформирующего инструмента и наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, затем выполняют отжиг, уменьшающий напряжение, химическую чистку и окончательную механическую обработку.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для прокатки заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности оправки и роликов, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (0,5±0,1)% в органическом растворителе.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при прокатке заготовок на рабочие поверхности оправки и роликов и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, мас.%: (97-92) и (3-8) соответственно.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для прессовой обработки с формированием рифлей в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (2,2±0,1)% в органическом растворителе.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при прессовой обработке формирования рифлей на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию (8,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для калибровки заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,0±0,1)% в органическом растворителе.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при калибровке заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию, состоящую из индустриального масла и фторсодержащего вещества, в качестве которого используют универсальный модификатор «УМ», при следующем соотношении компонентов, мас.%: (93-85) и (7-15) соответственно.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обжима заготовок в качестве антифрикционной композиции, нанесенной на рабочие поверхности пуансона и матрицы, используют раствор фторсодержащего поверхностно-активного вещества с массовой долей фторсодержащего вещества (1,5±0,1)% в органическом растворителе.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при обжиме заготовок на рабочие поверхности пуансона, матрицы и на наружную поверхность заготовки наносят фторсодержащую эмульсию смазочную, представляющую собой композицию (4,0±0,1)% фторсодержащего поверхностно-активного вещества в индустриальном масле.