Способ производства прецизионных труб
Владельцы патента RU 2330739:
Открытое акционерное общество "Первоуральский новотрубный завод" (RU)
Способ предназначен для производства прецизионных капиллярных труб волочением. Высокая точность и стабильность размеров трубы по диаметру и толщине стенки, качество поверхности и повышение выхода годного продукта достигается за счет того, что в способе, включающем волочение трубной заготовки на оправке, заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7. 1 табл.
Изобретение относится к способам обработки металлов давлением, а именно к производству труб волочением трубной заготовки, и может быть использовано для производства прецизионных капиллярных труб.
Трубы, предназначенные для изготовления оболочек для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), должны быть идентичными в каждой кассете и отвечать повышенным по сравнению с другой подобной продукцией требованиям ТУ 14-159-264-97 и иметь следующие показатели точности размеров: по наружному диаметру +/-0,015 мм, по толщине стенки +/-0,015 мм.
Шероховатость наружной поверхности Ra должна быть не более 0,63 мкм.
Шероховатость внутренней поверхности Ra должна быть не более 0,80 мкм.
Кроме того, они должны иметь высокую точность и стабильность размеров по длине каждой трубы, труб в партии и между партиями труб.
Известен [1] способ производства прецизионных капиллярных труб волочением на оправке через вращающиеся волоки. Сущность изобретения состоит в деформации полой заготовки на оправке рядом последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения с постоянным отношением удельной энергии по очагам деформации.
Основным недостатком данного способа является невозможность обеспечения высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенок, что приводит к снижению выхода годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97, на 35-40%.
В качестве прототипа принят способ получения прецизионных капиллярных труб [2], который включает волочение на оправке с коэффициентом вытяжки, равным 4.
Основным недостатком данного способа является невозможность обеспечения высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенок, одинаково высокого качества внутренней и наружной поверхностей труб, что приводит к снижению выхода годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97, на 35-40%.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенки, одинаково высокого качества внутренней и наружной поверхностей труб и вследствие этого повышение выхода годного продукта.
Задача решается тем, что в способе производства прецизионных труб, включающем волочение трубной заготовки на оправке, заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7.
Сочетание прокатки и безоправочного волочения с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0 на первом этапе, безоправочного волочения по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0 на втором этапе; и волочения на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, обработки трубы с оправкой телами качения, а затем безоправочного волочения трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7 на последнем этапе позволяет добиваться на каждом этапе максимально возможной деформации трубной заготовки по диаметру и толщине стенки при высоких качественных характеристиках ее поверхностей. Высокая точность и стабильность размеров капиллярных труб с одновременной субмикронной чистотой наружной и внутренней поверхностей труб, снижение количества брака, обеспечиваемых предлагаемой технологией, повышают выход годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97.
Коэффициенты вытяжки и количество проходов на каждой операции лимитируются требованиями получения необходимых размеров при одновременно высоком качестве поверхностей. Поэтому волочение в один проход на втором этапе не позволит добиться поставленной задачи.
При коэффициентах вытяжки: менее 7,0 - на первом этапе; менее 1,4 - на втором этапе; менее 1,2 - на длинной оправке; менее 1,2 - б/о волочения на последнем этапе - не будут достигнуты нужные размеры с необходимой степенью шероховатости наружной поверхности, не будет проработана структура металла. Вследствие чего снизится выход годного продукта.
При коэффициентах вытяжки: более 10,0 - на первом этапе; более 3.0 - на втором этапе; более 2,4 - на длинной оправке; более 1,7 для б\о волочения на последнем этапе - не будут достигнуты нужные размеры с необходимой степенью шероховатости внутренней поверхности. Снизится выход годного продукта.
Испытания предложенной технологии проводились по нижеуказанному маршруту (по основным операциям, без упоминания вспомогательных термообработки, обезжиривания, правки и т.п.). Маршрут включал:
1. Подготовку заготовки
2. Прокатку трубной заготовки на стане ХПТ-55
3. Прокатку на стане ХПТ-32
4. Прокатку на стане ХПТР-15-30
5. Безоправочное (б/о) волочение
6. Прокатку на стане ХПТР-8-15
7. Б/о волочение
8. Прокатку на стане ХПТР-8 -15
9. Б/о волочение
10. Б/о волочение
11. Волочение на длинной оправке на предготовый размер
12. Обкатка трубы с оправкой
13. Б/о волочение на готовый размер 2,3×0,30
В таблице 1 приведены результаты осуществления производства прецизионных труб в режимах предлагаемой технологии.
Анализ приведенных примеров показывает, что использование предлагаемого изобретения позволяет достичь нового технического результата - обеспечить высокую точность и стабильность размеров трубы по диаметру и толщине стенки, одинаково высокое качество внутренней и наружной поверхностей труб.
Отбраковка по несоответствию требованиям ТУ 14-159-264-97 на трубы, применяемые в атомной промышленности, снизилась с 35-40 до 10-12%.
| Таблица 1 | |||||
| Результаты осуществления производства прецизионных труб в режимах предлагаемой технологии | |||||
| №№ | Коэффициент вытяжки на этапе варьирования прокатки и безоправочного волочения | Коэффициент вытяжки 2-х проходного безоправочного волочения | Коэффициент вытяжки волочения на оправке на предготовый размер | Коэффициент вытяжки б/о волочения на готовый размер | Количество брака по ТУ 14-159-264-97 % от общей массы продукции |
| 1 | 7.0 | 3,0 | 1.20 | 1.70 | 12 |
| 2 | 7.0 | 2.0 | 1.22. | 1,56 | 11 |
| 3 | 7.0 | 1.45 | 1.24. | 1.25 | 10 |
| 4 | 7.0 | 1,41 | 1.80 | 1.22 | 12 |
| 5 | 7.0 | 1.40 | 2.40 | 1.20 | 12 |
| 6 | 8.5 | 3,0 | 1.20 | 1.70 | 12 |
| 7 | 8.5 | 2.0 | 1.22. | 1.56 | 12 |
| 8 | 8.5 | 1.45 | 1.24 | 1.25 | 10 |
| 9 | 8.5 | 1.41 | 1.80 | 1.22 | 11 |
| 10 | 8.5 | 1.40 | 2.40 | 1.20 | 12 |
| 11 | 10.0 | 3.0 | 1.20 | 1.70 | 12 |
| 12 | 10.0 | 2.0 | 1.22. | 1.56 | 11 |
| 13 | 10.0 | 1.45 | 1.24 | 1.25 | 11 |
| 14 | 10.0 | 1.41 | 1.80 | 1.22 | 10 |
| 15 | 10.0 | 1.40 | 2.40 | 1.20 | 12 |
Список использованной литературы
1. Патент РФ №2025161 кл. В21С 3/08. Способ производства тонкостенных труб, И.И.Казакевич, Д.И.Казакевич, В.А.Шелементьев, Н.П.Рябихин, заявитель Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения», опубл. 1994.12.30., заявка. №5060729/27, з. 1992.07.07.
2. Особенности производства прецизионных труб малых размеров в условиях современных мини-производств. Ю.Н.Стасовский, А.А.Верещагин, М.: Сталь, 2004 г., №10, с.56.
Способ производства прецизионных труб, включающий волочение трубной заготовки, отличающийся тем, что заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7.
