Способ изготовления труб

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления труб различных сечений из листовых заготовок. В способе изготовления труб по широким граням листов перед формовкой из них труб и сваркой наносят углубления, например, прокаткой. Углубления могут составлять 0,5 толщины листа и в них могут быть выполнены дополнительные углубления и выступы. Изобретение обеспечивает повышение прочности и уменьшение стоимости оборудования для производства листов. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления труб различных сечений.

Известен способ изготовления труб с их формовкой из листа и последующей сваркой, см. , например, патент Японии N 61-180613 /М-550/, B 21 C 37/12. Недостатком способа является сложность технологического процесса ввиду необходимости обеспечивать точное совпадение кромок при значительной длине труб, а это требует значительных затрат на оборудование.

Известен также способ по патенту ФРГ N 3840938, МКИ 5 B 21 D 39/08 от 1990 г. , в котором предусмотрена формовка из листа трубы с последующей сваркой кромок и раздачей труб.

Этот способ не устраняет недостатка, заключающегося в сложности и высокой стоимости оборудования.

Известен способ изготовления труб по авторскому свидетельству СССР N 1657249, МКИ 5 B 21 C 37/12 от 1991 г., который может быть принят как ближайший аналог /прототип/ изобретения. Способ включает формовку труб из листа пластической деформацией с переменной толщиной и последующей сваркой. В сварочном калибре предусматривают обжатие утолщенных кромок листов, собираемых при формовке с зазором. Однако этот способ не уменьшает существенно стоимости оборудования, требует необходимости использования мощного пресса для обжатия кромок.

В основу изобретения положена задача уменьшения стоимости оборудования при одновременном повышении прочности труб.

Указанная задача решается тем, что в способе изготовления труб, включающем формовку их из листа пластической деформацией с переменной толщиной листов вблизи их кромок и последующей сваркой кромок, по широким граням листов вблизи их кромок выполняют углубления, углубления могут быть выполнены глубиной 0,5 толщины листа в противоположных направлениях на его широких поверхностях.

Углубления на широких поверхностях могут быть выполнены шириной, равной 2-4 толщины листов. Для повышения прочности труб на участках углубления вблизи кромок листа выполняют выступы на одном из листов и соответственно впадины на аналогичных участках второго листа. Углубления вблизи кромок листов могут быть выполнены, по крайней мере частично, за счет их пластического изгиба, профилировки. Эти углубления на одном листе и выступы на втором могут быть выполнены после соединения листов их совместной пластической деформацией.

Между отличительными признаками изобретения и достигаемыми результатами имеется причинно-следственная связь. При реализации способа отпадает необходимость точной стыковки кромок, что требует сложных контролирующих устройств. Кроме того, выполнение углублений вблизи кромок листов с выступами и, соответственно, впадинами позволяет повысить прочность труб, разгрузив частично сварные швы. Способ изготовления труб осуществляется в следующей совокупности действий: - прокатка листа или нескольких листов с выполнением углублений на широких поверхностях листов вблизи их кромок; - формовка из листа или нескольких листов трубы круглого или прямоугольного сечения; - сварка листов не по их кромкам, а внакладку.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где: - на фиг. 1 - схема прокатки листа с нанесением углублений на широкие грани вблизи кромок листа; - на фиг. 2 - схема формовки и сварки круглой трубы из одного листа; - на фиг. 3 - схема формовки трубы спиральной намоткой листа со сваркой его витков; - на фиг. 4 - схема формовки из листа заготовки для прямоугольной трубы; - на фиг. 5 - схема сборки и сварки прямоугольной трубы из двух листовых заготовок; - на фиг. 6 - схема прокатки одной заготовки для прямоугольной трубы с выступами на поверхности углублений;
- на фиг. 7 - схема прокатки второй заготовки прямоугольной трубы;
- на фиг. 8 - деформированная заготовка для прямоугольной трубы;
- на фиг. 9 - вторая деформированная заготовка;
- на фиг. 10 - схема собранной прямоугольной трубы;
- на фиг. 11 - вариант прямоугольной трубы с остроугольными выступами;
- на фиг. 12 - схема реализации процесса сборки трубы;
- на фиг. 13 - схема трубы с выполнением углублений за счет пластического изгиба;
- на фиг. 14 - схема прокатки листа с выполнением углублений вблизи кромок частично за счет пластического изгиба;
- на фиг. 15 - операция совместного пластического деформирования соединяемых заготовок прямоугольной трубы с одной ее стороны;
- на фиг. 16 - операция совместного пластического деформирования частей прямоугольной трубы со второй ее стороны.

На иллюстрациях обозначены: 1 - лист, деформируемый в валках 2, 3; 4, 5 - сварные швы, выполняемые после формовки трубы.

Половины прямоугольной трубы 6 и вторая ее половина 7 могут быть соединены благодаря впадине 8 и выступу 9. Прокладки 10, 11 обеспечивают совместную деформацию, например, штампом 12, а дополнительная прокладка 13 при двухстороннем обжатии - штампами 12 и 14.

Приведем конкретный пример реализации способа при производстве труб прямоугольного сечения размерами из двух листов толщиной 8 мм из углеродистой стали 45.

Сначала прокатывают холодной прокаткой, см. фиг. 1, лист 1 в валках 2, 3. При этом, поскольку трубу получают не из одного листа, как по фиг. 2 /где из листа 1 формируют все сечение круглой трубы с швами 4, 5/, и не по схеме винтовой намотки, фиг. 3, с винтовыми швами 4, а по схеме фиг. 4 и 5. Прокатывают лист 1, фиг. 6, шириной 220 мм с нанесением по его краям углублений на длине 20 мм, средней глубиной 0,5 толщины, т.е. 4 мм. Такой же лист прокатывают для второй половины трубы /фиг. 7/. При прокатке на одном листе выполняют, на участках углублений, дополнительные углубления треугольной формы 8, фиг. 8, высотой 2 мм, а на втором листе выступы 9 таких же размеров.

Длина изготавливаемых труб 2 метра и следующей операцией является также прокатка с поворотами полок на 90^o по схеме фиг. 8 и фиг. 9. Размеры первого профиля: ширина стенки - 100 мм, полки постоянной толщины длинами по 40 мм и участки с углублениями шириной 20 мм /т.е. общие размеры 100 х 69 мм/. Второй лист имеет такие же размеры, см. фиг. 10, где показана схема соединения листов 6 и 7, при котором выступ 9 при сжатии двух половин профиля входит во впадину 8. Возможная, несколько иная конфигурация выступа и впадины, показана на фиг. 11. На фиг. 12 показана схема соприкосновения двух половин трубы. При сжатии деталей 6 и 7 происходит упругая деформация их консольных участков и выступы детали 6 входят во впадины детали 7, происходит формирование замкового соединения этих двух деталей.

Далее по всей длине труб наносят сварные швы A и B, фиг. 10, 11, с катетами швов 3 мм, что при наличии замка достаточно. Прочность и жесткость обеспечиваются не только за счет сварных швов, но и за счет соединения выступов и, соответственно, впадин на участках соединения деталей. При толщине листов 8 мм средняя оптимальная величина углубления, равная 4 мм, т.е. 0,5 толщины листа. Это обеспечивает постоянство толщины по периметру формируемой трубы. При глубине, большей 0,5 толщины, будут утоненные участки, а при меньшей глубине утолщенный участок периметра. Ширина участка углубления в данном случае 20 мм, т.е. 20/8 = 2,5 толщины листов, из которых формуют трубы. В общем случае ширина этого участка равна 2-4 толщины, что является оптимальным интервалом. При меньшей ширине не будет достаточного места для выполнения соединения, т.е. выступов и впадин, а превышение верхнего предела излишне увеличивает работу деформации при нанесении впадин.

Приведенный пример не исчерпывает возможностей реализации способа. Углубления можно выполнять не прокаткой, а выдавливанием, например, изготовляя трубы в малых цехах, где нет прокатных станов, но есть пресс. Можно изготовлять трубы в различных условиях из различных металлов, сплавов или из полимерных материалов.

Формула изобретения

1. Способ изготовления труб, включающий формовку их из листа пластической деформацией с переменной толщиной листов вблизи их кромок и последующей сваркой кромок, отличающийся тем, что по широким граням листов вблизи их кромок выполняют углубления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углубления в противоположных направлениях на обеих широких поверхностях листа вблизи их кромок выполняют глубиной, равной 0,5 толщины листа.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что углубления наносят на противоположных широких гранях листов.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что углубления на поверхностях листов выполняют шириной, равной 2 - 4 толщины листов, из которых формуют трубу.

5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что на участках углублений вблизи краев листа выполняют выступы на одном из листов и соответственно впадины на аналогичных участках второго листа.

6. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что процесс выполнения углублений по краям листов выполняют, по крайней мере, частично за счет их пластического изгиба-профилировки.

7. Способ по пп.1 - 6, отличающийся тем, что выполнение выступов в углублении по краям одного листа и впадин в аналогичных участках второго листа выполняют после соединения указанных листов одновременной их пластической деформацией локальным изгибом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16