Способ гибки полых заготовок с дном

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (iii 749492

Союз Советских

Соцкалкстнческкх

Респубтткк у

Ф

C, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 590039 (22) Заявлено 04.04.78 (21) 2599489/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5I } М. Кл.

В 21 D 7/08

Гесударственнмй камнтег

Опубликовано 23.07.80, Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 28.07.80 (53) УДК 621.774..63 (088.8) по делам нзобретеннй н открмтнй

Г. К. Крыжный, Ю. Г. Мацукин, Б. И. Бреев, А. И. Вороной, В. Д. Светашов и А. М. Краснокутский (72) Авторы изобретения

Харьковский авиационный институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ГИБКИ ПОЛЫХ ЗАГОТОВОК С ДНОМ

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной, моторостроительной других отраслях промышленности.

В современном машиностроении потребность в крутоизогнутых патрубках неуклонно возрастает, что в первую очередь связано с борьбой за уменьшение габаритов н веса, что особенно важно в летательных аппаратах.

Из основного авт. св. № 590039 известен способ гибки полых тел с дном, заклю- 1О чающийся в том, что заготовку, заполненную наполнителем, проталкивают через криволинейный ручей матрицы путем воздействия на дно и стенки заготовки давлением, создаваемым в наполнителе.

Недостатком известного способа являет15 ся ограниченность технологических возможностей процесса, заключающаяся в невозможности изготавливать трубные колена с радиусом гиба менее R, = 0,4D (0,2-0,3), а также в большой разнотолщинности изде- 20 лий.

Для расширения технологических воз можностей и повышения качества перед проталкиванием через криволинейный ручей матрицы поверхность заготовки, обращенную к поверхности матрицы в зоне большей кривизны. увеличивают путем нанесения рельефа, например, в виде поперечных .сер повидных гофров.

На фиг. 1 показан начальный момент процесса при изготовлении гофров на заготовке методом обжига; на фиг. 2 — конечный момент процесса обжима; на фиг. 3 — начальный момент процесса гиба трубкой заготовки; на фиг. 4 — конечный момент процесса гиба; на фиг. 5 — напряженное состояние в трубе при обычном изгибе; на фиг. б— напряженное состояние прн изгибе заготовки с гофрированной поверхностью.

Процесс заключается в следующем.

На первом переходе заготовка 1 (см. фиг. 1) со вставленной в него разъемной обжимной оправкой 2, на которой выполнены серповидные впадины

3, устанавливается в контейнер 4, хоторый заполнен передающей средой. Прн воздейс; вии на передающую среду нагрузки Р, заготовка обжимается по оправке 2 и превращается в полуфабрикат 5 (см. фиг. 2).

749492

Полуфабрикат можно получить и путем раздачи заготовки 1, На втором переходе полуфабрикат 5 (см. фиг. 3) нижней частью устанавливают . в матрицу 6 с криволинейным ручьем 7.

Поскольку матрица,6 имеет вертикальный разъем, она помещается в бандаж 8. К матрице подсоединяется гидравлическая камера 9, в которую входит открытый торец полуфабриката 5, Полость полуфабриката

5 связана с гидравлической камерой 9 и заполнена передающей средой. При этом полуфабрикат 5 устанавливают в матрицу так, что наибольшая глубина гофров находится в плоскости изгиба и обращена в сторону большего радиуса кривизны матрицы. Прикладывая нагрузку Р к передающей среде, создают в ней давление. Под действием давления на дно полуфабриката 5, он проталкивается через ручей 7. Этим же давлением предотвращается потеря устойчивости на внутреннем радиусе гиба и разглаживаются гофры на внешнем радиусе гиба. В конце 2о процесса полуфабрикат 5 превращается в крутоизогнутый патрубок без гофров (см. фиг. 4).

Сущность процесса заключается в следующем.

И

Упрощенно процесс проталкивания трубы через криволинейный ручей можно представить как изгиб трубы при помощи моментов М (см. фиг. 5 и 6).

При изгибе обычных трубных заготовок (см. фиг. 5), нейтральная ось совпадает с д осью трубы. При этом на внешнем радиусе гиба возникают растягнвающие напряжения ..., а на внутреннем радиусе такие же по величине сжимающие напряжения „„. Если рассмотреть поперечное сечение рубы, находящейся в ручье матрицы (см. З фиг. 5), становится ясным, что поскольку труба соприкасается по всепму контуру со стенками матрицы, окружные деформации и окружные напряжения отсутствуют. Элемент стенки трубы, выделенный на внутрен- 49 нем радиусе гиба (см, фиг. 5в), находится в состоянии одноосного сжатия (не считая сжимающего давления жидкости). Если сжимающие напряжения, больше критического напряжения, „, происходит потеря устойчивости и»а внутреннем радиусе гиба 4 образуются гофры. Давление со стороны наполнителя увеличивает 5q однако при

R <0,4D складкообразование все же происходит, так как нельзя беспредельно увеличивать давление в наполнителе, посколЬку увеличивается прижатие стенок трубы к матрице и растут силы трения.

В предлагаемом способе на заготовке предварительно увеличивается длина образующей, которая затем располагается на внешнем радиусе гиба.

При изгибе в матрице эту образу|ощую .растягивают меньше для того, чтобы она приняла те же размеры дугя, как при изгибе обычной трубной заготовки.

Ввиду того, что сопротивление стенки с волнистой образующей ее распрямлению меньше, чем сопротивление стенки с прямолинейной образующей растяжению, нейтральная ось уже не совпадает с осью трубы (см. фиг. 6а), а сильно смещается к внутреннему радиусу гиба. Тогда резко уменьшается сжимающее напряжение 6 „„на внутреннем радиусе. Напряжение 6,, на внешнем радиусе тоже уменьшается при том же радиусе гиба или остается прежним при уменьшении радиуса гиба трубы. В то же время на внешнем радиусе только вершины гофров касаются стенок матрицы (но и они могут частично отходить от стенок при распрямлении), между матрицей и поверхностью трубы в этой области существует значительный зазор (см. фиг. 6 б). Под действием внутреннего давления происходит раздача трубы до устранения зазора между ней и матрицей. При этом растягивается материал по всей окружности, т,е. как на внешнем радиусе гиба, так и на внутреннем.

А в начальный момент, когда гофры еще

° разгладились незначительно жесткость гофрированной части на раздачу больше, чем гладкой и растягивается больше материал на внутреннем радиусе гиба.

Элемент трубы, выделенный на внутреннем радиусе гиба (см. фиг. 6в), находится в состоянии плосконапряженного состояния.

В меридиональном направлении действуют сжимающие напряжения Ь,, а в окружном — растягивающее Q „„. При этом напряжения с„, значительйо меньше, чем при обычном способе гиба (см. фиг. 5а).

Значит потеря устойчивости на внутреннем радиусе может произойти лишь при значительном уменьшении радиуса гиба. Меньшее сжимающее напряжение вызывает и меньшее утолщение материала. Кроме того, действие растягивающих напряжений 6 „ вызывает уменьшение толщины материала и в итоге толщина материала во внутренней части трубного колена, изготовленного этим способом, остается примерно равной исходной. В обычных процессах в этом месте наблюдается сильное утолщение материала. В предложенном способе в результате воздействия окружных напряжений материал с зоны внутреннего радиуса гиба смещается в зону внешнего радиуса гиба, где утонение вследствие этого уменьшается.

Таким образом, предлагаемый способ гибки обладает двумя основными достоинствами:

1, Значительно уменьшается допустимый радиус гиба трубы. Можно изготавливать трубные колена с радиусом гиба К = 0,2 D.

2. Существенно снижается разнотолщинность стенок патрубка (на 15 — 20 /р по сравнению с обычными способами).

Пример. В качестве примера осуществления приводятся основные данные техпроцесса по изготовлению крутоизогнутого патруб749492 ка с радиусом гиба и = 0,29D из трубы диаметром 45мм, толщиной стенки 1 Мм, материал Х!8Н9Т.

Полуфабрикат (гофрированную заготовку) изготовляют методом обжима (см. фиг. ), 2). Диаметр собранной оправки по выступам равен 43 мм, по впадинам — 35 мм. Впадины выполнены путем точения при установке детали с эксцентриситетом 4 мм,т.е. серповидные спадины обхватывают оправку полностью, при этом с одной стороны глубина впадины равна 8 мм, а с противоположной и глубина и ширина «сходят на нет».

Заготовка обжимается в камере гидравлическом пресс-пушки, где давление в жидкости создается при нагружении ее быстролетящим телом. В качестве передающей среды используют воду. Давление в камере создают в пределах 900 — 1000атм.

Второй переход осуществляется в матрице, содержащей криволинейный ручей с диаметром сечения 45 мм и радиусом гиба

130мм {т.е. К = 0,29D).

Скорость и энергия снаряда, создающего давление в гидравлической камере, подбирают так, что в начальной стадии процесса (в ходе изгиба трубы) давление в камере 500 — 600 атм, а затем после окончания

3 . гиба давление повышается до калибровочного — 1500 — -1800 атм для окон ч а тельного разглаживания гофров.

Формула изобретения

19

Способ гибки полых заготовок с дном по авт. св. № 590039, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения тиба на малые радиусы, равные 0,2 — 0,3 диаметра- трубы н повышения качества, перед проталкиванием через криволинейный ручей матрицы поверхность заготовки, обращенную к поверхности матрицы в зоне большей кривизны, увеличивают путем нанесения на нее рельефа, преимущественно в виде поперечных серповидных гофров.

749492 с1 роспт. > рост

4>иг. 5

1сж яр. ось г сж

Составитель Н. Чернилевская

Редактор Т. Шагова Те1 ред К. Шуфрич Корректор Е. Папп

Заказ 4512/5 Тираж 986 Подписное

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4