Способ поперечно-клиновой обкатки труб и инструмент для его осуществления
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при закатке различных днищ и горловин полых изделий. Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости инструмента. Штучной трубной заготовке закрепленной в шпинделе, сообщается вращательное движение. Пластину разводят до контакта с вращающейся заготовкой. Происходит разогрев заготовки до необходимой температуры под действием сил контактного трения. Процесс обкатки начинается с подвода формообразующего элемента (ФЭ) 5 к 3 со скоростью, равной 0,01-0,02 м/с. При этом вначале обкатки заготовки образуется горловина, которая постепенно переходит в днище. Переходу металла горловины в днище способствует задний угол и радиус закругления ФЭ 5. Формообразование днища заканчивается при полном смыкании и сварке внутренней поверхности горловины. Инструмент для обкатки состоит из установленных в корпусе 1 пластины 10 и ФЭ 5. ФЭ 5 выполнен в виде призмы. Рабочие грани призмы сопряжены криволинейной выпуклой поверхностью. При этом радиус криволинейной поверхности непрерывно уменьшается по длине от максимального значения до нуля в направлении, противоположном направлению перемещения ФЭ 5. Пластина 10 установлена в корпусе 1 с возможностью перемещения штоком силового цилиндра 8 до контакта с поверхностью заготовки. При этом исключается налипание металла на пластину как во время разогрева заготовки, так и в процессе ее обкатки. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5g) 4 В 2i Н 1/18 с. »(».:.. )t. 1И>,. . «>j(«;,;:) > () <
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А 8TOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКР)(()(ТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4((13628 31-27 (22) 27.01,86 (46) 23.()7.89. Б(ол. ¹ 27 (7I ) Белорусский политехническич»(t«T»Tx T (72) О. М, Дьяконов и h. М. 7анилко (53) 621.774.72 (088.8) (56) (втор«кос свидетельство (.(.(:Р
Х 5с)6338, кл. В 21 Г) 41,, ()4, 1!)76. (54 ) (.. Г10(.ОБ П ОП Е Р Е Е 0- K, 1 È H 0 ÁÎ ÃI
ОБ)БРАТКИ ТРУБ И ИН(ТРУМЕ Е!Т Д. 1 Я
F Ã0 0(.3 Ï1Å(TÅ3. Il..HÈß (57) Изобр«т«ние относится к обрс(богкс чс таллов давлениеч и и. б. использ(>нано lip(1 зак;!тке ра (личных дни!и и горловин полых изд«лий, ьЕ«ль изобрстения повышен ис
«кспл атацион ной стойкости инст ручент !.
Ш тучной трубной заготовке, закрепленной
В и!ииндсг!е. сооби)ается ttpdtttdreльнос двиЖЕ н ИС . ГIЛ с(СТ И Н Ч ПОд Впдят дп КOHTdKT „„30„„1494996 А 1 форчообр(!ахK)lilt (î « I« t«IIT;t < Ф:)) > h (ill < ToBKt с о ск<>ро Tt>K>, раин<>и (),!)I !),()2 ч i!pit эточ вн((ч;!г!с o()k;I (ки за ()1(>Hhtl o(>p ltd ««! iI1(оВ, i(li ii l>! 13 K(>pit(t t 1 ii. i(«1 ii (1 i i 1 и Ф.=) i). Ф:-) 5 нып().ill(ll и (п(1 приз (ы Р або (и(> гpil t(II II I)II (It I >I t <1((p я «< с lit>l 1 !1и В(>. I ll пенной В lilt (.,(oil и<)нс рхн((I,(<> I I p» «1<>;! Рd1ИУС КРИH().(ИН fill(III ll»I Х (<>(I II ll(IIP(РЫВНО УЧЕНЬIII I«)«)1 ((, ((<(((>I tl;lkt II Ч а 1 ÜHОI ();3(iii 1! 11 ß Д() II t, I, I;! l! i> il li. It ll ll li, ! iPOTIIB() IIO«lOit(tIOtl ll Kopичсс 1 >. В():3 >!<><к >I()t I ьк) II(pt >1(lilt It it ÿ lIlTOKOt1 (It IOI3Ol lilt IIIII (Р(! 8 .I(> КОНГ tlOH«piíO«1üí> ddIO1()Hhll. (l pl(«",)ч lit h,lK)ч а с тс я I I H, 1 l 1 1 I il !Ill t ч « т а . I . 1; I I l; I I l. (; I г I I I I t h i I h (3О ВРС 11 и Рс)HO I РС H 494996 3 Изобрет(ние относится к обработке металлов д»нлением и может быть использон»НО при закытке различных дниш и горлоВИН ПОЛЫХ ИЗДЕЛИИ. Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости инструмента. На фиг. 1 изображен инструмент без верхней плиты, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид сверху на нижнюю плиту; на фиг. 3 — — сечение А — А на фиг. 2; на фиг. 4 — сечение Б — Б на фиг. 2; на фиг. 5 — сечение  — В на фиг. 2; на фиг. 6 — сечение à — Г на фиг. 2. Инструмент для поперечно-клиновой обкатки труб состоит из корпуса 1, в котором на осях 2 и 3 установлены обойма 4 и формообразующий элемент 5. Обойма 4 имеет возможность вертикального перемещения под действием силы прижима роликом 6. Ролик 6 перемещается штоком 7 пневмоцилиндра 8, ось которого вертикальна и пересекает горизонтальную ось трубы 9. (. Р(. 1(. ГВО . (ЛЯ (I j)(. !(Ва Р И 1(.1ЬНОГО kl» ГP(. B3 В I>I(1011è tlo В Ви:Iе Вст(<длснн(>Й B 060!!х<х 4 плосhollilj)ilллс.(ьной liлыс Тины 10, неп(>сред ТВ(.ннО Возле!!с(нхн>п(с!! !Га тр)бу 9 при н»гр(вс тренисч. Ilлыстины 10 и форчообpi< çóê>!пи и «.I(мент 5 Ilp(. 1(ò»BëHcò собой 61!с(ро(l,сх(н(,(е j)36<)чне Bh,l »;(BHIIH HH(. Грумены, и.<(ОГОВ It klHbl< из изн<>с()стойкой при НОВЫИ!енны: Гсчперы) урах.l(гир<н);!Иной ста.(и, терм(н>бр»бог»k(Hol(д<> 52 57 НК(. ФОрчообрызук>ший элем Hl 5 выполнен В виде прHзмы с псрсднси Е и .1:!дне!1;+, I(oBBðx н остям и . 1 1(р<. (H яя НОВ(pxHoc I ь I I» к. I of((. и» к гори)онтыльной п.lochOcти 1(0,T углоч; и !). ..>»дня я Il(>BCðõ Н()С1 Ь Bbll(O,I H(. H» IIO 1, >, (. !Ом и Верт!(К
Оси нр;(шсния Tp) 6f>l. Передняя Е, задняя Ж и наклон(<»я Л понер. ности 1(ризчы форчообр»1) (Он(с го эле((нlы ) Hl рык)т Осk(HBH > к> j)o. ь при фор !Ообр»<ОВ»нии дни(И;1 трубы. Ilр(зм» Выполи(>IIЫ С j) Ol М;(КСI Ч, (ЬНОГО Зиы>(ЕНИЯ ДО Hi»ËH B kl»правлении, противоположном н»пр»нлсник> и е р е х< (111(и и я ((> О р х(О О 6 р ы 3 х (0 I l l (> I o Bc! <. с н Т» 5, т е. К, К )К<) К<. Для изг<)гонленин <(ри <мы дос)» ((>чно знать максимальный ради) с зыкрхглсния Кi и длину Г участка, Hd hoтoj)01>l «с) 11<. OTB IH(. Tc Я Hpo»c«с Обкатки, тык как Обр»зчк)(Ними Г1ризмы янлян)тся прямые,(инин. » минимальный р(!дихс .1»крх глсния призмы К) —— О. -)Ти ((3()»I К,=(25- -80) 1.!. ); 1l ) 1 =-, (мм), D (2) 8((«" где 8 толщина стенки грубы, мч: Г«kf»j)>> d(ный дна ме р тj)>>()bf, .,1> 1 1 р и .! х(3 с H << . I (. В 1>1 м р <1 д и с < ) х(I » h j> ) l . I B í è ÿ представляет собой рсжушх (О крох!Кх, котоРыя,ц ЖИТ В Г1, !ОСКОСТИ З3 LH(. И IIOB(РХНО(1 И Ж, перпендикуляр(и>й <>си вращения трубы. Начало режущей кромки находится на уровне оси вращения трубы. Способ поперечно-клиновой обкатки труб с нагревом трен)(ем осу(цествляют следук>шим образом. Труб» 9, закрепленной в пытр<>не 11 сТ»Нк3 с вылетом В>ь coo6I(l»(oò вращательное дни жен ие с ) гловой скоростью (!) = 157c Инструмент перемешают в направлении, перпендикулярном оси нры(цения трубы cî ско10 ростью 1; =-0,01 -0,02 м,/с. При вклк)чении попсречной подачи инструмент» пневмоцилиндр 8 посредством ролик» 6 и Обоймы 4 прижимает пластину 10 15 к трубе 9. Конец трубы под действием сил контактного трения нагревается TO темf(p3Typ горячей деформации (1000 — 1100 "С) Быстрая перечена контакта (р) О(! с пласти1!Ой со скоростью 0,01 ),02 м/с исключает н;(ли(ганне матери».I» т рубы ны Il,1àñòèíó. 20 Лине!!И(!я «корос Гь Вращения трубы сОВН»дыет с напрывлениеч подачи (попутный на; рен трениеч) . (..кор<)сть и г(ч 1(рыту ру предн»ри) ельног0 нагрев» концы трубы !) 10 начала ил» Il! иской .((формации p(гулиру(oc данл< ни(м сж()ТО(О воз тухы н Ilk((нмоцилиндр(8 т!С((! больш(kikB.;и ние, тем больше силы грсния и Гсм интенсивнее нагрев заго(Онки. Износ пласгин< (0 не Оказывает В. I ((Я ННЯ Н 3 РC><(11 1 !1» I P(B» 1 3 h hd К )CH. f И Е 30 прижимы 1 c(h трy!)E. !) Нри ИО(т< Иннах(. 13 В.((>!! И H нозд<> х1<)l I И.1 H Ндре 8 О(Гы(TliO(. (ОЯННЬ(1. 11 И!ОС ll,!»CTHHbl KO>II(BHCH,;>, (тся Выдниж<. н исм 1111 ohik 7 Г1 нpB(1 OÈH.fèH т,)3. поэтому Выход и:1 строя пластины ВозчожсH (олько при полном износе ее (Io 10, 1!цин(!1. < !инч Н.1»с Гины Выби рык) Г, исходя и требу (0(0 Bp(.мени 1!31 рева, » ширину 0Т, 11(Hbl н»греныемого > (ысткы кони» (р < 61>1. Н,!гр(тый дО (c»kf(j>»ryp горяч«й деформ 1 ()40 06>ры !ую!цим «.I(м и Оч 5. Геik((cp»Typ» ) рхбы рс.)ко Гн>зр,)с Га(г.(0 1200 — 1250" С, l;11(кык H ()1! H(. Р <. X(>, (B C(> 0 T ГО (> И:!ОН Т 3, (ЬНО И (I ОНЕР Хнос(и грения с Ilë»ñTHHoH к наклонной перс.ци и поверхности F. призмы уне.!и,ив»ются силы трсния. Кроче того, В (силовую эн(j)l ик> переходит рыб(л а ил(!ст иской д(.())ормыции трубы. В начальный моме(<т обжатия трубы наклонной передней поверхностью F ири.<мы и» конце тр) бы образуется гор.(овина 9d, которыя, уменьшаясь в диа метре, и Осkci((HktO переходит н днище 96. Переходу мстылла I Орл<)ни и ы в днище способствует задний 1 (ол <(и р;)ди с закругления R призмы. Вытяжке и утоненик> горловины препятствует угол (> и«редней поверхности призм ы. 55 Форма днища Tp)6bl определяется форл!Ой задней поверхности (j. Если задняя 110н(рхность плоская, то днище получается плоскич нри ((=0 и коническим при
1494996 Формцла из<>бр(т< нич 5 Значение ((определяет угол конусности. Изменяя форму задней поверхности, можно получать любую другую форму днища. В процессе обкатки трубы формообразующим элементом 5 деформируемый металл скользит по наклонной 3 и передней поверхности Е за счет того, что линейная скорость вращения трубы значительно больше скорости движения формообразующего элемента 5. Несмотря на значительные трение и температуру, при скорости движения, равной 0,01 — 0,02 м/с, материал трубы не налипает на формообразующий элемент благодаря быстрой перемене контакта трущихся поверхностей и малой площадч контакта. Конец трубы в процессе обкатки продолжае г нагреваться, а формообразующий элемент остается относительно холодным. Формообразование днища трубы заканчивается при полис;м смыкании и сваркс внутренней поверхности горловины. Оставшаяся часть горловины (необходимый изли. шек для получения качественного сварного соединения) отрезается режущей кромкой клина. Сварка внутренней поверхности горловины относится к термомеханическому классу сварки давлением металлов в твердом состоянии при температурах горячей деформации. Износ передней поверхности Б и наклонной Г не влияет на окончательную форм> днища трубы, которая определяется формой задней поверхности Ж. Так как задняя поверхность не контактирует с трубой при обкатке и не изнашивается, форма и геометрические параметры днища получаются стабильными. Износ передней Е и наклонной 3 поверхностей компенсируется Нх подъемом по мере продвижения формообразующего элемента. Пример. Осуществляют способ поперечно-клиновой обкатки трубы g20X2,2 из стали 12X18HlOT. Рабочие вкладыши инструмента пластину и форчообраз югций элечеггт изготовляют из стали Ди 23 (45хЗВЗ МФС1 и термообрабатывают на твердость HRC 52- — 57. Размеры пластины: (=135 мм, в=12 мм, 1>= =10 мм. Углы призмы: у=7, )=3, <1=3". Наибольший радиус закругления и длину рабочего участка формообразуюпцч0 элсмеHта рассчитывают по формулам (11 и (2) R)=(25 -301 =3 мм; I= =54г3 мм, 3(д Трубчатой заготовке, установленной в патроне станка с вылетом Ь<)=9 мм, сообщают вращательное движение с угловой скоростью ь)=157с . Инструмент перемещают — поступательно в направлении, перпендикулярном оси вращения трубы со скоростью =0,015 м/с. Одновременно с включением поперечной подачи инструмента в рабочу ю полость пневмоцилиндра подают сжатый воздух и прижимают пластину к трубе усилием F=2350 H. Таким образом осугггествляют предварительный нагр B конца трубы до 1000 С. ,далее следует ппоцесс обкатки h<),l.là трубы формообразующим элементом llo образующим перехода днищd трубы в горловину. Температура металла поднимается в результате трения и пластической деформа1гии до 1200 Ñ. После стыковки и сварки внутренней поверхности горловины образуется герметичное днище трубы. Остаток горловины отрезается режущей кромкой клина. Предлагаемые способ поперечно-клиновой обкатки труб с нагревом трением и устройство для его осуществления обеспечивают следующие преимушества: повышается эксплуатационная стойкость инструмента, TJh как материал заготовки не налипает на его рабочие поверхности при нагреве и обкатке, а износ этих поверхностей не влияет на геометрические параметры и форму днища труб; обеспечивается возможность автоматизации процесса благодаря высокой стойкости инструмента. 1. Способ поперечно-клиновой обкатки труб, включающий предварительный нагрев конца трубы, формирование фланца от места перехода цилиндрической части трубы к днищу с постепенны м уменьшением диаметра трубы до нуля, заварку сомкнутых концевых участков трубы и >даление избыточного объема металла в центре днища, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости инструмента, формирование днища ведут с уменьшением поверхности контакта инструмента с формоизменяемой частью днища, включая зону его перехоld в отформованную часть, путем приложения давления со стороны обкатного инструмента h формоизменяемой части днигца и переходной лоне, при этом перед формообр,)лог<)>)гнем л )r()товку дополнительно подагр(нак» 2. Способ по и. 1, «тличающийс.г тем, что формирование днппга ведуT со скоростьк). равной 0 01...0 02 м!с. 3. Инструмент для попс речи<)-клиновой обкатки труб, содержащий установленные в корпусе средство для предварительного нагрева концов труб и формообразукпций элемент, отличак>щийся тем, что. «целик> f>()вышенпя стойкости, он снабжен сил<)вым цилиндром, формообразуюшии v.l<. мент ныпо.>нен в виде призмы, две смежные грани которой выполнены с криволинейной выпуклой поверхностьк> сопряжсния, при этом радиус образук>п(их криволннейн(>й повсрхности выполнен непрерывно ум(ньшак>ш(гх)ся по дл и не от максим () л ьного зна чения до нуля в направлении. противни<>ложном направлению перемен<синя формо<)бра1494996 (оставитель (. Колпаков Реда кто р (.. П агру где на Танкред И. Верее Корректор г!. Патай Заказ 4 I 53, 6 Тираж 572 Подписное Б!!ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при I Ê! IÒ ((:ГР 1 13035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 зук>щего злемента, а средство для предварительного нагр Bd выполнено в виде пластины, l (. TBIIOB(I HII()II B KOPII СЕ 5 1 АЗ взаимодействия со штоком силового цилиндра, ось которого установлена перпендикулярно основани(о корпуса.
