Способ изготовления полых цилиндрических заготовок толстостенных труб

 

Область использования: обработка металлов давлением, в частности производство труб радиальной ковкой для дальнейшего предела. Сущность изобретения: в качестве исходной заготовки используют под прошивку непрерывнолитой слиток. Сердевина слитка имеет меньшее сопротивление деформации по отношению к периферийным слоям. Прошивку слитка совмещают с радиальной ковкой при суммарной степени деформации 25 - 50% Непрерывнолитой слиток при этом берут с использованием тепла расплавленного перед разливкой металла. Прошивку осуществляют при температурном градиенте по центру и наружной поверхности слитка, составляющем не более 500°С. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, к производству поковок стальных труб для дальнейшего передела.

Известен способ получения толстостенных труб, предусматривающий горячую радиальную ковку непрерывнолитого слитка, получение сплошной длинномерной поковки и последующую механическую обработку ее с глубоким сверлением центрального отверстия [1] Основной недостаток способа высокая себестоимость изготовления трубы в связи с необходимостью высверливания центрального канале в поковке.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изготовления полых цилиндрических заготовок для дальнейшего передела, при котором прошивку нагретой заготовки производят с одновременным деформированием ее параллельными бойками методом поперечной ковки с углом поворота после каждого обжатия на 10-30^оС, при этом прошивню придают вращение в сторону, обратную вращению заготовки, с угловой скоростью, равной 3-5 угловым скоростям вращения заготовки. Заготовку деформируют одной парой бойков [2] Недостаток способа заключается в значительных затратах энергии при прошивке плотной сердцевины заготовки, а для интенсивного разрыхления ее одной пары бойков недостаточно.

Задачей разработки является получение технического результата, заключающегося в уменьшении затрат энергии не только при разрыхлении сердцевины исходной заготовки, но и при нагреве ее под ковку с прошивкой для обеспечения в конечном итоге снижения себестоимости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения полых цилиндрических заготовок толстостенных труб, который включает горячую радиальную ковку вращаемой между ударами заготовки парой бойков с образованием соответствующего очага деформации при одновременном воздействии на разрыхляемую сердцевину поковки оправки с прошивным наконечником, в качестве исходной заготовки используют непрерывнолитой слиток, имеющий сердцевину с меньшим сопротивлением деформации по отношению к периферийным слоям металла, радиальную ковку осуществляют двумя парами бойков, а прошивку производят при суммарной степени деформации 25-50% Непрерывнолитой слиток куют с использованием тепла расплавленного перед разливкой металла, который прошивают при температурном градиенте по центру и наружной поверхности слитка, составляющем не более 500^оС.

Сущность способа заключается в использовании под прошивку непрерывнолитого слитка в определенном его состоянии, т.е. с ослабленной сердцевиной, которую интенсивно разрыхляют последовательным воздействием двух пар бойков на элементы боковой поверхности заготовки. Сердцевина непрерывнолитых слитков имеет характерную пористость, возникающую при полном охлаждении и затвердевании расплавленного металла, для предотвращения образования ее в слитке требуются дорогостоящие технологические операции: вакуумирование, магнитное перемешивание, продувка аргоном.

Для снижения энергетических затрат, интенсификации процесса прошивки и получения труб с плотной структурой металла должны быть соблюдены следующие условия: прошивку слитка с пористой сердцевиной ведут при суммарной деформации ε 25-50% где S_o площадь сечения исходной заготовки слитка; S площадь сечения прошитой поковки.

Прошивку остывающего после разливки слитка ведут при температурном градиенте по центру и наружной поверхности, составляющем не более 500^оС.

Отмеченные условия позволяют эффективно использовать жесткую оболочку и ослабленную сердцевину непрерывнолитого слитка, которые способствуют формированию благоприятной для прошивки схемы распределения напряжений в очаге деформации. Минимальная суммарная степень деформации ε= 25% необходима и достаточна для полного устранения пористости по толщине стенки формируемой трубы. Максимальная степень деформации обусловлена оптимизацией процесса по энергетическим затратам при заданном качестве изделия.

Температурный градиент 500^оС характеризует границу практической осуществимости технологического процесса в условиях, когда наружная поверхность остывающего слитка еще имеет температуру, достаточную для пластической деформации, а в центральной части его уже отсутствует жидкая фаза металла.

П р и м е р. Рассматривается технология прошивки сплошного непрерывнолитого слитка с пористой сердцевиной на четырехбойковой радиально-ковочной машине усилием 2 МН. Исходную стальную заготовку ⊘_нн 100 мм с пористостью в центральной части, образующей сердцевину диаметром около 25 мм, нагревали до 1150^оС и подавали в бойки со скоростью 10 мм/c с одновременной кантовкой 14^о. Бойки имели рабочие поверхности длиной 160 мм, а расстояние между очагами деформации составило 5 мм. На заготовку одновременно воздействовали оправкой с прошивным наконечником, имеющим калибрующий поясок ⊘34 мм. Суммарная степень деформации составила 30% после прошивки получили трубу ⊘_нн 90 мм при толщине стенки 28 мм. По сравнению с известным способом усилие прошивки уменьшилось в 1,5 раза, а скорость ее возросла на 30% Только за счет использования более дешевой исходной заготовки себестоимость трубы снижается не менее чем на 30%

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБ, преимущественно стальных, включающий горячую деформацию вращаемой между ударами заготовки парой бойков с образованием соответствующего очага деформации при одновременном воздействии на разрыхляемую сердцевину поковки оправки с прошивным наконечником, отличающийся тем, что в качестве исходной заготовки используют непрерывнолитой слиток, имеющий сердцевину с меньшим сопротивлением деформации по отношению к периферийным слоям металла, горячую деформацию осуществляют путем радиальной ковки заготовки двумя парами бойков, а прошивку производят при суммарной степени деформации 25 50% 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывнолитой слиток берут с использованием тепла расплавленного перед разливкой металла и прошивают его сердцевину при температурном градиенте по центру и наружной поверхности слитка, составляющем не более 500^oС.