Способ формовки замкнутого профиля

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве профильных труб. Осуществляют формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки осадкой в плоские грани валками. Валки образуют калибры. Получают плоские грани, которые сопряжены закруглениями заданного радиуса. Осуществляют осадку на величину Δh_∑. Заготовку из стали с пределом прочности σ_в≤450 МПа формообразуют за три прохода, а с σ_в>450 МПа - за четыре прохода. При этом образуются равные углы между получаемыми смежными плоскими гранями профиля. При формовке заготовки за четыре прохода величину осадки принимают по проходам равной: Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D, где D - наружный диаметр заготовки. При формовке за три прохода: Δh₁=(0,06...0,08)D, Δh₂=(0,12...0,10)D и Δh₃=(0,03...0,04)D. В результате обеспечивается повышение качества треугольных профильных труб за счет улучшения их геометрии и предотвращение трещинообразования профилей при их формовке. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству профильных труб.

Такие трубы могут иметь квадратное, прямоугольное, сегментное и другие поперечные сечения. Они широко используются в промышленном и гражданском строительстве, а также в машиностроении, в том числе транспортном. Преимуществом профильных труб перед круглыми, из которых их наиболее целесообразно изготавливать, является более высокая жесткость (несущая способность) и улучшенные эксплутационные свойства, прежде всего наличие плоских элементов, облегчающих монтаж профильных труб.

Технология изготовления профильных труб описана, например, в сборнике трудов «Совершенствование технологии в ОАО «ММК», выпуск 5, Магнитогорск, Дом печати, 2001, с.205-208. Трубы могут изготавливаться как методом холодного профилирования, так и переформовкой круглых труб в специальных многовалковых (универсальных) клетях.

Известен способ изготовления гнутых замкнутых (коробчатых) профилей толщиной 5...8 мм с заданными углами подгибки полосовой заготовки по проходам, при котором максимальное приращение углов подгибки боковых полок делают равным 20° с перегибкой и разгибкой их в чистовых проходах (см. пат. РФ №2103088, кл. B21D 5/06, опубл. в БИ №3, 1998 г.). Однако этот способ неприемлем для формовки замкнутого треугольного профиля из круглой трубы-заготовки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ формовки замкнутого профиля с треугольным сечением, включающий формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки в плоские грани валками, образующими калибры (А.с. СССР №205791 от 02.12.1967).

Недостатком известной технологии является неопределенность количества формующих проходов и величин осадки в каждом из них в зависимости от этого количества, что ухудшает качество профилей и приводит к трещинообразованию.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества треугольных профильных труб за счет улучшения их геометрии и предотвращение трещинообразования профилей при их формовке.

Для решения этой задачи в способе формовки замкнутого профиля с треугольным поперечным сечением, включающем формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки осадкой в плоские грани валками, образующими калибры, в отличие от ближайшего аналога образуют плоские грани, сопряженные закруглениями заданного радиуса, осадку осуществляют на заданную величину Δh_∑, при этом заготовку из стали с пределом прочности σ_в≤450 МПа формообразуют за три прохода, а с σ_в>450 МПа - через четыре прохода с образованием равных углов между получаемыми смежными плоскими гранями профиля; при формовке заготовки за четыре прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам равной: Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D, где D - наружный диаметр заготовки, а при формовке за три прохода: Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации количества формующих проходов и величин осадки валками дугообразных элементов круглой трубы - заготовки, что, во-первых, предотвращает прогиб получаемых стенок треугольной трубы внутрь (т.е. улучшает ее геометрию) и, во-вторых, исключает трещинообразование в местах изгиба этой трубы при ее формовке и последующей эксплуатации.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Перед формовкой треугольной трубы определяют величину σ_в материала трубы-заготовки (например, по сертификату ее годности). После этого устанавливают необходимое число формующих проходов и величину осадки валками в каждом из них. При этом за осадку Δh каждым из трех валков универсальной клети принимается расстояние от наружной поверхности круглой трубы (если это первый проход) до наружной поверхности получаемого профиля либо расстояние от двух наружных плоских поверхностей задаваемого и получаемого профилей (во втором и последующем проходах).

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на трубоформовочном стане «40...140» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», производящем прямошовные электросварные трубы. Для получения треугольных профильных труб на этом стане были дополнительно установлены четыре универсальные трехвалковые клети.

При формовке треугольных труб различного сортамента из сталей с σ_в≤530 мПа варьировали количество формующих проходов и величины осадки Δh в каждом из них.

Наилучшие результаты (отсутствие недопустимого прогиба внутрь стенок получаемых профилей и трещинообразования в местах изгиба) получены при реализации рекомендуемой технологии. Отклонения от вышеприведенных ее параметров ухудшали качественные показатели производства.

Так при формовке профилей из заготовок с σ_в>450 МПа за три прохода до 30% готовых треугольных труб имели прогиб их стенок и на 8...15% профилей отмечены случаи трещинообразования. К аналогичным результатам приводило и увеличение Δh (сверх рекомендуемых норм) по отдельным проходам, а уменьшение величин осадки Δh не позволяло получать профили заданных размеров за 3 (или 4) прохода.

Технология формовки, выбранная в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялась из-за ее непригодности для получения качественных треугольных профильных труб.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование заявляемого способа при производстве треугольных труб позволит изготавливать качественные профили при минимальных трудозатратах, а эксплуатация их у потребителей позволит уменьшить расход металла (за счет повышенной несущей способности треугольных профилей по сравнению с круглыми, квадратными и прямоугольными) в среднем на 25%.

Пример конкретного выполнения

Из круглой трубы-заготовки σ_в=500 МПа и с D=100 мм формуется за четыре прохода треугольная профильная труба с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника (т.е. с углами 60° между смежными плоскими гранями профиля).

Толщина стенок профиля - 6 мм, а его ширина - 104 мм.

Величины осадки по проходам: Δh₁=0,035·D=0,035·100=3,5 мм; Δh₂=Δh₃=0,075·D=0,075·100=7,5 мм и Δh₄=0,025·D=0,025·100=2,5 мм.

Суммарная величина осадки каждым валком: Δh_∑=Δh₁+Δh₂+Δh₃+Δh₄=3,5+7,5+7,5+2,5=21 мм.

1. Способ формовки замкнутого профиля с треугольным поперечным сечением, включающий формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки осадкой в плоские грани валками, образующими калибры, отличающийся тем, что образуют плоские грани, сопряженные закруглениями заданного радиуса, осадку осуществляют на заданную величину Δh_∑, при этом заготовку из стали с пределом прочности σ_в≤450 МПа формообразуют за три прохода, а с σ_в>450 МПа - за четыре прохода с образованием равных углов между получаемыми смежными плоскими гранями профиля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формовке заготовки за четыре прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам, равной

Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D,

где D - наружный диаметр заготовки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формовке заготовки за три прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам, равной

Δh₁=(0,06...0,08)D, Δh₂=(0,12...0,10)D и Δh₃=(0,03...0,04)D.