Способ поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий

 

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении, например, длинномерных конических труб типа металлических телеграфных столбов. Технический результат, достигаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в обеспечении изготовления длинномерных конических труб при существенном сокращении диаметра поворотных калибров и, следовательно, при снижении металлоемкости и энергоемкости оборудования. Сущность: в данном способе поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий из цилиндрической трубной заготовки, прокатываемой в двух винтовых калибрах, продольную ось трубной заготовки ориентируют перпендикулярно плоскости с размещенными в ней осями калибров. Перемещение заготовки к калибрам осуществляют в направлении ее ориентации через очко калибров с последующим захватом ее концевых участков. Перед прокаткой в винтовых калибрах цилиндрической трубы в коническое изделие поперечное сечение заготовки овализируют так, что малую ось овализации принимают равной диаметру трубы в зоне прокатки с направлением этой оси овализации параллельно осям калибров. Концевые участки прокатываемого изделия перемещают относительно очка калибров, располагая продольную ось трубы параллельно исходному положению заготовки. 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении, например, длинномерных конических труб типа металлических телеграфных столбов.

Известен способ изготовления трубчатых изделий переменного по длине сечения из цилиндрических трубных заготовок, при котором при вращении последней осуществляют обжатие поперечного сечения при помощи роликового блока /1/.

Недостатком этого технического решения является то, что изготовление длинномерных конических труб связано с большими трудностями обеспечения вращения длинномерных заготовок при обжатии их поперечного сечения роликовым блоком.

Известен также способ поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий, при котором цилиндрическую трубную заготовку прокатывают в винтовых калибрах /2/.

Однако этот способ, принятый в качестве прототипа, при производстве конических труб требует применения сложных в изготовлении калибров и конических оправок, что для изготовления длинномерных конических труб практически исключает его применимость.

Технический результат, достигаемый при использовании предложенного изобретения, заключается в обеспечении изготовления длинномерных конических труб при существенном сокращении диаметра поворотных калибров за счет поперечно-винтовой прокатки цилиндрической трубной заготовки в очко, диаметр которого изменяется в зависимости от угла поворота калибров.

В разработанном способе поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий, при котором цилиндрическую трубную заготовку прокатывают в двух винтовых калибрах с профилем ручьев, выполненным в соответствии с расчетными данными по обжиму перемещаемой относительно винтовых калибров трубной заготовки, вплоть до получения готового изделия, трубную заготовку перед прокаткой овализируют до получения малой оси овализации ее поперечного сечения длиной, равной диаметру трубной заготовки после обжатия ее в соответствующей зоне прокатки, а прокатку трубной заготовки осуществляют при расположении малой оси овализации ее поперечного сечения параллельно осям калибров, при этом трубную заготовку вместе с ее концевыми участками перемещают относительно очка калибров, располагая ее продольную ось параллельно ее исходному положению.

На фиг. 1 показана схема поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий; на фиг. 2 схема овализации поперечного сечения трубной цилиндрической заготовки; на фиг. 3 схема поперечно-винтовой прокатки труб на станах по переходам.

Цилиндрическая трубная заготовка 1 подвергается предварительной овализации в заготовку 2 таким образом, что малую ось овализации ab принимают равной диаметру D_т трубы в зоне прокатки и направляют ее параллельно осям калибров 3 и 4, а концевые участки овализированной заготовки 2 размещают на опорах 5 и 6. После этого обеспечивают встречное вращение калибров 3 и 4 при обжатии поперечного сечения трубы с диаметра D_o до диаметра D_т, силами трения между заготовкой 2 и калибрами 3 и 4 перемещают заготовку относительно очка 7 калибров так, что продольную ось прокатываемого полуфабриката 8 изделия располагают параллельно исходному положению заготовки 1.

При прохождении овализированной трубной заготовки 2 через очко 7 калибров 3 и 4 происходит обжатие ее поперечного сечения за счет сокращения большой оси овализации сечения до значения диаметра ока в зоне прокатки D_т.

Овализация поперечного сечения трубной заготовки 2 обеспечивает обжатие ее в изделие без подрезки заготовки ребордами 9 и 10 поворотных винтовых калибров 3 и 4. Перед выходом обжатого изделия из винтовых калибров 3 и 4 концевой участок его освобождается от опорозахватов 5.

Технологические возможности поперечно-винтовой прокатки изделий из трубных заготовок по предложенному способу зависят от механических свойств и геометрических параметров трубных заготовок, и поэтому за один переход прокатки можно получить коническое изделие с конкретным коэффициентом обжатия K₁ D_o/d₁. Если требуется получить изделие с большим коэффициентом обжатия К_изд > K₁, то изготовление требуемого изделия может быть осуществлено за m переходов из условия Полученное в результате поперечно-винтовой прокатки изделие 11 удаляется из рабочей зоны прокатки для последующей прокатки или механической обработки, после чего можно осуществлять изготовление следующего изделия.

Пример осуществления способа поперечно-винтовой прокатки конических телеграфных столбов длиной L 9000 мм и D_o/d_изд 190/114 мм из цилиндрических труб (Сталь 10; σ_в = 40-45 кгс/мм², показатель упрочнения n 0,25) при исходном диаметре трубы D_o 190 мм и толщине S_o 3 мм.

Коэффициент обжатия трубы по переходам (по аналогии с коэффициентом бесприжимной вытяжки K_o согласно /1/) составляет: K₁ D_o/d₁ 1,25; K₂ d₁/d₂ 1,11; K₃ d₂/d₃ 1,11; K₄ d₃/d₄ 1,11.

Получение конической трубы с К_изд D_o/d_изд. 190/114 1,67 согласно приведенным значениям коэффициентов обжима возможно за четыре перехода, так как В случае четырехпереходной поперечно-винтовой прокатки имеем: для 1-го перехода получение конической трубы с диаметрами оснований D_o 190 мм и d₁ 190/1,25 152 мм при K₁ 1,25 (фиг. 2, в); для 2-го перехода получение конической трубы с диаметрами оснований D_o 190 мм и d₂ 137 мм при K₂ d₁/d₂ 1,11 (фиг. 2, г); для 3-его перехода получение конической трубы с диаметрами оснований D_o 190 мм и d₃ 123 мм при K₃ d₂/d₃ 1,111 (фиг. 2, д); для 4-го перехода получение конической трубы с диаметрами оснований D_o 190 мм и d₄ 1114 мм при K₄ d₃/d₄ 1,07 (фиг. 2, е).

Для каждого из переходов прокатки трубные полуфабрикаты подвергаются предварительной овализации: для 1-го перехода диаметр D_o овализируется до значения малой оси овализации a₁b₁ d₁ 152 мм (фиг. 2, б); для 2-го перехода диаметр d₂ овализируется до значения малой оси овализации a₂b₂ d₂ 137 мм;
для 3-его перехода диаметр d₃ овализируется до значения малой оси овализации a₃b₃ d₃ 123 мм;
для 4-го перехода диаметр d₄ овализируется до значения малой оси овализации a₄b₄ d₄ 114 мм.

Очевидно, что овализации подвергается вся труба, а не только ее концевые участки. Следовательно, перед прокаткой трубы необходимо ее овализировать, например, сплющиванием с обеспечением линейного возрастания овализации от большего диаметра трубного полуфабриката к меньшему диаметру (фиг. 2, б).

Тянущее усилие Р за счет сил трения между трубной заготовкой и винтовыми калибрами составляет:

Крутящий момент на винтовых калибрах составляет:
M_кр P·D_к/2 17,9·0,35 6,26 тм.

Потребная мощность электродвигателя при скорости вращения калибров 47 об/мин согласно /3, с. 324/ для аналогичного оборудования находится в пределах 250 кВт.

Таким образом, для рассмотренного примера изготовления конической трубы установлены силовые и геометрические параметры осуществления предложенного способа поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий согласно схеме на фиг. 3 по переходам формообразования на станах I-IV.

Формула изобретения

Способ поперечно-винтовой прокатки осесимметричных изделий, при котором трубную заготовку прокатывают в двух винтовых калибрах с профилем ручьев, выполненным в соответствий с расчетными данными по обжиму перемещаемой относительно винтовых калибров трубной заготовки вплоть до получения готового изделия, отличающийся тем, что трубную заготовку перед прокаткой овализируют до получения малой оси овализации ее поперечного сечения длиной, равной диаметру трубной заготовки после обжатия ее в соответствующей зоне прокатки, а прокатку трубной заготовки осуществляют при расположении малой оси овализации ее поперечного сечения параллельно осям калибров, при этом трубную заготовку вместе с ее концевыми участками перемещают относительно очка калибров, располагая ее продольную ось параллельно ее исходному положению.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3