Заготовка для винтовой прошивки гильз

 

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при прошивке заготовки в гильзу на станах винтовой прокатки. Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества поверхности гильз путем создания дополнительных тянущих сил трения в период вторичного захвата . Заготовка выполнена с концевыми цилнндрическо-коническими участками, имеющими дополнительный цилиндрический участок большего диаметре, составлящий 1,01-1.2 диаметра основной части и цилиндрической чести концевого участка, длина которого составляет 0,4-2 Д) диаметра . Дополнительный цилиндрический участок соединен дополнительным конусом с основной частью. Длина дополнительного цилиндрического участка и двух конусов равна 0.5-2,0 диаметра основной части. При этом увеличиваются площадь контакта металла с валками в период вторичного захвата заготовки, коэффициент скорости и сокращается число циклов частных обжатий . В результате устраняется вероятность образования осевого разрушения в осевой зоне заготовки и повышается качество поверхности гильз и труб. Уменьшается машинное время прошивки. 6 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э В 21 В 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759379./02 (22) 20.09.89 (46) 07.12.91. Бюл. М 45 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) A,В.курятников, А.Н.Ячменев, В,Н.Кукарских, A.A.Îðëîâ, A.В.Федоров и Э.В,Пятвриков (53) 621.774.352.002.52 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 531566, кл. В 21 8 19/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР .

М 263540, кл. В 21 8 19/04, 1969.

Авторское свидетельство СССР

f4 476046, кл. 8 21 В 19/00, 1974. (54) ЗАГОТОВКА ДЛЯ ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ ГИЛЬЗ (57) Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при прошивке заготовки в гильзу на станах винтовой прокатки, Цель изобретения — расширение технологических возможностей и повышение качества поверхности

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано на станах винтовой прокатки при прошивке заготовки в гильзу,1

Известные технические решения предлагают совершенствовать неустановившийся период процесса путем специального профилирования переднего конца заготовки: в виде конусного участка, утолщенного переднего и утоненного заднего цилиндрических участков.

Для указанных технических решений общим является попытка совершенствовать прежде всего стадии первичного захвата за, SU ÄÄ 1696019 А1 гильз путем создания дополнительных тянущих сил трения в период вторичного захвата. Заготовка выполнена с концевыми цилиндрическо-коническими участками, имеющими дополнительный цилиндрический участок большего диаметра, составлящий 1,01 — 1,2 диаметра ОСноаиой части и цилиндрической части концевого участка. . длина которого составлввт 0,4-2,0 диаметра, Дополнительный цилиидрмчвекий участок соединен дополиитвльным конусом с основной частью. Длина допоаиитвльмого цилиндрического участка и дэух конусов равна 0,5 — 2,0 диаметра Оеновной части. при этом увеличиваются площадь контакта металла с валками в период вторичного захвата заготовки, коэффициент скорости и сокращается число циклов частных обжатий. В результате устраняется вероятность образования осевого разрушения в осевой зоне заготовки и повышается качество поверхности гильз и труб, Уменьшается машинное время прошивки. 6 ил. готовки либо стадию установившегося процесса, наиболее близким к предлагаемому является предложение, согласно которому для прошивки в стане винтовой прокатки используют заготовку, имеющую передний и задний утоненные цилиндрическо-конический конец и основную часть.

Поскольку в известной заготовке торцовый цилиндрический участок выполнен диаметром, равным диаметру готового изделия, он не деформируется валками в течение всего процесса прошивки.

50

Этим достигается устранение осевого разрушения торцовой части заготовки, однако наличие недеформируемого переднего конца заготовки играет отрицательную ропь в плане осуществления устойчивого вторичного захвага заготовки, так как из общей длины контакта металла с валками исключается отрезок, состоящий из суммы длин цилиндрическо-конического конца, т,е. длина контактной площади в момент вторичного захвата сокращается до ly, вместо 1ь Таким образом, в наиболее ответственный период прошивки создается дефицит втягиваю.цих сил трения, который привоцит к снижению осевой скорости, увеличению осевого скольжения и числа циклов обжатий, Передний конец заготовки ".жует" валками стана при незначительном продвижении ее в осевом направлении, При этом на участках заготовки, деформируемых в период вторичного захвата, образуются разрушения, которые при дальнейшей обработке трансформируются в поверхностные дефекты, Как правило, большинство всех концевых дефектов располагаются в гильзе не на самом торце, а на некотором удалении от него и соответствуют участку вторичного захвата.

Ухудшение условий осуществления вторичнОго захвата приводит, помимо ухудшения качества поверхности труб, к сокращению сортамента прошиваемых материалов. Для многих .пегированных сталей и сплавов с высоким сопротивлением деформации процесс прошивки становится невозможным из-за недостатка тянущих сил трения и невозможности осуществления вторичного захвата, что характерно и для процесса прошивки обычной цилиндрической заготовки.

Цель изобретения — улучшение качества . поверхности гильз и расширение технологических воэможностей винтовой прошивки путем создания дополнитегьных тянущих сил трения в период вторичного захвата, Поставленная цель достигаетсл тем. что заготовка, имеющая цилиндрическую основную часть и цилиндрическо-конический концевой участок, выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка. равным диаметру основной, и его длиной

0,4 — 2,0 диаметра с, присоединенным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилиндрическим участком большего диаметра, равным 1,01 — 1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом, при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двумя конусами составляет 0,5-2,0 диаметра основной части, Предлагаемое техническое решение содержит следующие отличительные признаки: диаметр торцового цилиндрического участка равен диаметру 5 основной части заготовки, а длина его составляет 0,4-2,0 диаметра основной части; к большему основанию конического участка цилиндрическоконического конца заготовки присоединен цилиндрический участок большего диаметра, составляющий 1,01 — 1,2 диаметра ос.новного и который соединен конусом с основной частью заготовки и длина утолщенного участка с двумя конусами составляет 0.5-2,0 диаметра основной части заготовки.

Таким образом, предлагаемая конструкция заготовки соответствует критерию новизны, На фиг,1 показана предлагаемая заготовка; на фиг,2-6 — механизм деформирования предложенной заготовки в период заполнения металлом очага деформации, его отличительные бсобенности в сравнении с прошивкой обычной цилиндрической заготовки, а также известной заготовки.

Нагретую круглую заготовку задают в стан винтовой прокатки коническо-цилиндрическим концом, Захват осуществляется валками 6 на цилиндрическом участке 2 (фиг.2). Поскольку длина цилиндрического участка 2 выполнена соизмеримой с протяженностью участка безоправочной деформации заготовки li (0.4 — 2,0)D и также соизмер лмыми являются углы Образующих конусного участка 3 заготовки и входного конуса валков 6, то в период осуществления первичного захвата деформируетсялишь цилиндрический участок 2. Другие участки переднего конца заготовки с валками 6 не контактируют. Длина контакта металла с валками 6 при завершении стадии первичного захвата, т,е, до встречи с оправкой 7, составляет iI (фиг.2}.

При достижении торцом заготовки носка оправки 7 или несколько ранее, в контакт с валками 6 вступает конический участок 3, длина контакта существенно уьеличивается и составляет 1к -= l + !я (фиг,З), Увеличенная длина, а следовательно, и площадь контакта металла с валками поддерживаются постоянными за счет деформации цилиндрического участка 4 с большим диаметром в течение всего периода вторичного захвата, -,å. заполнения металлом участка очага деформации на оправке 7(фиг,4). Посредством этого в очаге деформации в период вторичного захвата обеспечивается существенное приращение тянущих сил трения, необходи1696019

50 мое для преодоления лобового сопротивления оправки и линеек, чем и достигается нейтрализация падения осевой скорости прошивки и вызванных ею негативных последствий.

С целью более надежного и плавного осуществления вторичного захвата желательно приращение дополнительных втягивающих сил трения начинать несколько ранее момента осуществления вторичного захвата, т.е. осуществлять деформацию концевых у частков 3 и 4 с образованием площадок контакта еще до встречи конца 2 заготовки с носком оправки 7, как это показано на фиг.3.

При завершении периода вторичного захвата деформируется конческий участок

5, соединяющий цилиндрический участок большего диаметра 4 с основной частью 1 заготовки (фиг,4), а в установившемся периоде деформации подвергается основная часть 1 заготовки, и длина контакта на безоправочном участке очага деформации вновь сокращается до 1 (фиг.5), Таким образом, при деформировании заготовки предложенной конструкции достигается прирост тянущих сил трения в период вторичного захвата, являющегося наиболее неблагоприятным и определяющего как возможность осуществления процесса прошивки, так и качество труб.

Диаметр утолщенного цилиндрического участка 4 предложенной конструкции заготовки рассчитывают исходя из принятых диапазонов длин цилиндрического участка с двумя конусами (0,5 — 2,0)0 и углов образующих конусного участка 3 (1 30 — 6 ).

При минимальных значениях этих параметров, т,е. 0,5D 1 30, принимают длину конусного участка 3 равной 0,2D, цилиндрического утолщенного участка 4 равной 0,20 и конусного участка 5 равной 0,1D. В этом случае расчетная минимальная величина диаметра утолщенного цилиндрического участка составляет 1,01D. В технологическом плане данную величину следует также считать предельной, так как разность между диаметрами утолщенного 4 и основного 1 участков заготовки уменьшается до 1,0 и становится соизмеримой с допусками на заготовку по диаметру, и приращение обжатия в атом случае становится практически незначимым.

Максимальное значение диаметра утолщенного цилиндрического участка 4 выбрано по предельному значению применяемых в практике трубопрокатного производства углов входного конуса валка прошивного стана. Известно, что максимальное значение угла входного конуса, определяемое вы5

35 полнением условия захвата заготовки, составляет 6 .

При увеличении угла входного конуса валка возрастает лобовое сопротивление самого конусного участка и вследствие этого осевые втягивающие силы трения уменьшаются. При достижении угла конусности 6 и выше силы лобового сопротивления входного конуса возрастают настолько, что становятся соизмеримыми с втягивающими силами трения и уравновешивают их. Это сопровождается нарушением условий захвата заготовки как первичного, так и вторичного. Максимальное значение диаметра утолщенного участка 4 заготовки, рассчитанное для максимальных значений угла входного конуса валка 6 и общей длины утолщенного участка 2,0О, составляет 1,2D, Для наиболее распространенного диапазона углов входных конусов прошивных станов, которые составляют 2 — 3 30 диаметр утолщенного участка заготовки составляет 1,03 — 1,095 диаметра основной части заготовки.

Для сравнения показаны механизмы деформирования в период вторичного захвата обычной цилиндрической заготовки (фиг.5) и известной (фиг,6).

При деформировании предлагаемой цилиндрической заготовки а начале периода вторичного захвата максимальная длина контакта металла с валками 6 не превышает

lt (фиг,5), поэтому данный период характеризуется падением осевой скорости прошивки и увеличением скольжения и числа циклов обжатий.

При деформировании известной заготовки из-за наличия недеформируемого концевого цилиндрическо-конического участка длина контакта к началу периода вторичного захвата сокращается на величину недеформируемого участка и составляет

1к =. It - Io (фиг.6). По этой причине условия осуществления вторичного захвата ухудшаются настолько, что в период заполнения металлом оправоч ной части очага деформации заготовку "жует" валками. т.е. процесс осуществляется с малым осевым перемещением заготовки, большим количеством циклов обжатий и сопровождается разрушением осевой зоны заготовки.

С увеличением сопротивления деформации материала заготовки тянущих сил трения оказывается недостаточно для и реодоления лобового сопротивления оправки и линеек. и процесс прошивки прекращается. Поэтому использование для прошивки заготовок с недеформируемыми концами ограничивает технологические возможности прошивки по маркам сталей и не гарантирует от обоазования концевых дефектов, Для сравнительной оценки особенностей форм оизмен ения и эффективности действия предлагаемого технического решения были проведены экспериментальные исследования процесса прошивки обычных цилиндрических заготовок и заготовок предложенной конструкции. Критерием сравнения служат величина среднего шага осевой подачи в период вторичного захвата, определяемая непосредственными замерами; количество циклов частных обжатий В период вторичного захвата, которое определяют также непосредственными замерами и состояние поверхности гильз.

Согласно полученным данным при прошии Вке загОтовок предложеннОй конструкции в сравнении с обычной достигнуто уменьшение количества частных обжатий с

13 до 6, увеличение среднего значения шага осевой подачи с 3,8 до 7.5 мм, при этом средняя величина шага осевой подачи Выше, чем в установившемся периоде (4,3 мм).

При прошивке обычной заготовки она вседа значительно ниже, чем в установившемся периоде, Это свидетельствует о наличии большого резерва активных тянущих сил трения, которое можно использовать в направлении дальнейшего совершенствования процесса прошивки. Известно, что при увеличении угла входного конуса втягивающие силы трения уменьшаются, а силы противодействия (лобовое сопротивление конусного участка) увеличиваются. В полной мере это относится и k конусному участку на заготовке, Таким образом, при превышении угла конусности выше 6 процесс прошивки нарушается из-эа нарушения услОвий захвата эаготоВки.

Минимальный угол Входного конуса

1 30 имею г валки прошивного стана тпд "140 Уменьшение угла конусности загIIтовки менее 1 30 приводит K существенному сокращению прироста площади контакта металла с валками (чем меньше угол входного конуса валка, тем существеннее действие от отклонений угла конусности заготовки в меньшем направлении) и сних;eнии зффе (та прОфиля заготОвки, Для определения особенностей формоизменения и эффективности действия при прошивке заготовок предложенной конструкции проведены исследования нэ прошивном лабораторном стане ПНТЗ.

Согласно полученным данным при прошивке заготовок количество циклов частных обжатий в период вторичного захвата уменьшается в сравнении с контрольными заготовками с 13 до 6, средний шаг подачи

55 увеличивается с3,8 до 7,5 мм, и величина его выше значений соеднего шага осевой подачи при установившемся режиме прошивки (4,3 мм), Практическое применение предлагаемой конструкции заготовки рассмотрим на примере производства труб размером

89 х 3,5 иэ стали ОХ23Н18 на ТПА 140-1

ПНТЗ. Для прошивки используют обычно заготовку диаметром 90 мм. Процесс прошивки в гильзу размером 94 х 6,5 мм Осуществляют на оправке диаметром 75 мм при обжатии в пережиме, равном 12%, и перед носком оправки 5,0%, При величине угла входного конуса валка, равном 2 30, длина безоправочного участка очага деформации составляет 65 мм или 0,8 диаметра заготовки, Принимают длину утолщенного участка заготовки равной 100 мм при длине конического участка передней части заготовки

50 мм и протяженности цилиндрического участка утолщенной части 25 мм.

При условии равенства образующих входного конуса валка и конуса переднего участка утолщенной части диаметр утолщенного участка заготовки составляет

94 мм. Нагретую до 1150 С заготовку задают В прошивной стан, Период заполнения очага деформации до сечения носка оправки происходит аналогично процессу обычной цилиндрической заготовки. Затем в момент вторичного захвата длина контакта металла с валками Возрастает вдвое, увеличивается обжатие, при этом возрастают тянущие силы трения, способствующие преодолению лобового сопротивления оправки. В результате средние величины осевой скорости на участке вторичного захвата и шага осевой подачи находятся в пределах. близких или выше, чем при установившемся режиме, что исключает образование осевых разрушений металла заготовки на Внутренней поверхности гильз и.труб и наличие дефектов.

Кроме повышения качества внутренней поверхности труб, при прошивке заготовки предложенной конструкции уменьшается Время прошивки на 10% и соответственно повышается износостойкость прокатного инструмента валков, оправок и линеек.

Процесс прошивки предложенной конструкции заготовки предполагается внедрить на ТПА 140-1 и 220 ПНТЗ, а также

ТПА 160 и 50 — 200 ВТЗ.

Формула изобретения

Заготовка для винтовой прошивки гильз, имеющая основную цилиндрическую часть и цилиндрическо-конический конце1696019

10 вой участок, отл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества ппверхности гильз путем создания дополнительных тянущих сил трения в период 5 вторичного захвата, она выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка, равным диаметру основной, и его длиной 0,4-2,0 диаметра, с присоединен10 ным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилиндрическим участком большего диаметра, равным 1,01 — 1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом, при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двумя конусами составляет 0,5-2,0 диаметра основной части.

1696019 садр, $

Фиж Г

Составитель f),Màòóðèíà

Редактор А.Козориз Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т.Палий

Заказ 4254 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета to изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушскав наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101