Способ изготовления спирально-профильных труб с полыми винтовыми гофрами

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Способ включает формообразование гофр на трубе, установленной на оправке с винтовой поверхностью посредством расположенных вокруг продольной оси трубы роликов под действием приложенного к удаляющемуся от роликов участку оправки осевого усилия и крутящего момента, возникающего от взаимодействия оправки с роликами. К приближающемуся к роликам участку оправки прикладывают крутящий момент посредством направляющей втулки, внутренняя винтовая поверхность которой отвечает рельефу винтовой поверхности оправки и работает с ней в паре. Расширяются технологические возможности и повышается качество изготавливаемого изделия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения профильных труб.

Известен способ изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами, включающий формообразование гофр на исходной трубе, расположенными вокруг нее и под углом к ее продольной оси роликами, наделенными возможностью свободного вращения (см. Патент RU №2050213, кл. С1, В21D, 15/04, 20.12.1995).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ изготовления труб с винтовыми гофрами, включающий формообразование на исходной трубе, установленной на оправке, гофр расположенными вокруг трубы и под углом к ее продольной оси роликами при перемещении трубы вдоль ее продольной оси под действием осевого усилия, при этом в процессе формообразования гофр к приближающемуся к роликам участку трубы прикладывают крутящий момент, а действующее на трубу осевое усилие прикладывают к удаляющемуся от роликов участку оправки и посредством оправки к приближающемуся к роликам участку трубы (см. Патент RU №2152838, кл. В21D, 15/04, 1995).

Общим недостатком указанных способов являются ограниченные технологические возможности: низкое качество изготавливаемых труб, вследствие искажения геометрической формы гофр при значительных их высотах и углах подъема винтовой линии. Причина этого кроется в больших силовых нагрузках, воспринимаемых поверхностью роликов, что приводит к заклиниванию роликов, пережиму и искажению формы профильной поверхности трубы. Пережим гофрированной части трубы затрудняет ее съем с оправки, вследствие того, что процесс удаления с оправки профильной трубы ограничен технологическими возможностями оборудования, реализующего «вывертывание» оправки из профильной трубы. Указанные недостатки ограничивают диапазоны углов подъема винтовой линии гофр и их высоту.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей и повышение качества профильных труб.

Предложенный способ изготовления спирально-профильных труб, включающий формообразование гофр на трубе, установленной на оправке с винтовой поверхностью посредством расположенных вокруг продольной оси трубы роликов под действием приложенного к удаляющемуся от роликов участку оправки осевого усилия и крутящего момента, возникающего от взаимодействия оправки с роликами, отличается от известного способа тем, что к приближающемуся к роликам участку оправки прикладывают крутящий момент посредством направляющей втулки, внутренняя винтовая поверхность которой отвечает рельефу винтовой поверхности оправки и работает с ней в паре, а к удаляющемуся от роликов участку оправки прикладывают крутящий момент посредством создания жесткого контакта между трубой и оправкой.

Дополнительно к удаляющемуся от роликов участку оправки прикладывают крутящий момент посредством создания жесткого контакта между трубой и оправкой.

Приложение к оправке крутящего момента, направленного в сторону вращения трубы, позволяет: снять с роликов нагрузку принудительного вращения; снизить осевое усилие, прикладываемое к трубе; снизить влияние неблагоприятных факторов, возникающих от изменяющегося расстояния между точкой приложения к трубе осевого усилия и точкой контакта роликов с трубой; увеличить осевую устойчивость системы труба-оправка, т.к. оправка при этом подвергается осевому растяжению, а труба - сжатию.

Все выше сказанное создает благоприятную схему деформирования трубы и, как следствие, позволяет увеличить отношения L/D, h/D, s/D т.е. расширить технологические возможности и повысить качество, где L - длина исходной трубы, h - высота гофры, s - толщина стенки трубы, D - диаметр исходной трубы.

На чертеже изображена схема изготовления спирально-профильных труб с полыми винтовыми гофрами.

Способ осуществляют следующим образом. Исходную трубу 1 вводят внутрь оправки 2, их передние концы пережимают захватом 3 до создания между ними жесткого контакта. Задний конец оправки 2 ввертывают в направляющую втулку 4, ролики 5 располагают вокруг трубы 1 под заданным углом к ее продольной оси. Ролики 5 перемещают к оси трубы в радиальном направлении, происходит обжатие исходной трубы и образование на ее поверхности гофр 6, впадин 7 с углом подъема винтовой линии α°. При замкнутом положении роликов 5 к захвату 3 прикладывают осевое усилие P₁. Усилие P₁ передается с линейной скоростью V₁ направляющей втулке 4 и за счет сложения сил на винтовой поверхности втулки создается крутящий момент M₁, осуществляющий поворот оправки по направлению винтовой линии с окружной скоростью ω₁. При развороте оправка через деформируемую часть трубы (6, 7) передает крутящий момент роликам. В результате взаимодействия роликов 5 с трубой 1 деформированный участок трубы (6, 7) вращается вокруг продольной оси трубы с окружной скоростью (из равной окружной скорости ω₂ и перемещается с линейной скоростью V₂, равной скорости перемещения оправки V₁. Таким образом, в предложенном техническом решении нет разрыва скоростей, что обеспечивает стабильность процесса обкатки исходной трубы.

В предложенном способе роль роликов сводится только к обкатке трубной заготовки, роль оправки - к выносу профилированной части трубы (6, 7) из зоны деформации.

Угловые ω_1,2 и линейные V_1,2 скорости зависят от силовых (Р_1,2; М_1,2), геометрических (L/D; h/D; s/D; α°) и некоторых других факторов (например, формы поперечного сечения, числа гофр).

При V₁=V₂ форма гофр, отвечает профилю полости винтового канала, образованной стенками оправки и роликов.

При равенстве скоростей V₁=V₂ осевое усилие P₁ передается трубе с линейной скоростью V₁ по трубе 1 и за счет сложения сил на винтовой поверхности оправки создает крутящий момент M₁, осуществляющий поворот трубы 1 на угол ϕ совместно с оправкой 2 по направлению винтовой линии с угловой скоростью ω₁. При развороте деформируемая часть трубы 6 передает крутящий момент M₁ роликам 3. В результате взаимодействия роликов 3 с трубой 1 деформированный участок трубы 6 вращается вокруг своей оси с угловой скоростью ω₁, равной угловой скорости оправки ω₂ и, подчиняясь правилу правого винта, перемещается с линейной скоростью V₁, равной линейной скорости перемещения оправки V₂. Обеспечивается стабильность процесса обкатки трубы методом копирования оправки, фильерой, образованной рельефом оправки и профилем роликов.

При V₁>V₂ шаг профильной части трубы увеличивается, форма гофр в осевом направлении растягивается, в поперечном сужается. Перемещение профильной части трубы опережает движение материала трубы на выходе из зоны пережима и растягивает его, что отражается на величине пути, пройденного профильной частью трубы L₁ и оправкой L₂, и приводит к уменьшению угла подъема профильной части трубы 7, т.е. приводит к растягиванию профиля гофры.

При V₁<V₂ шаг профильной части трубы уменьшается, форма гофров в осевом направлении сжимается, в поперечном вытягивается. Перемещение профильной части трубы отстает от перемещения материала трубы на выходе из зоны пережима и сжимает его, что приводит к увеличению угла подъема профильной части трубы 6 и сжатию профиля гофры.

Уменьшение мощности прокатки профильных труб на величину N_i позволяет расширить технологические возможности процесса: увеличить длину изготовляемых гофрированных труб, высоту гофр, угол подъема винтовой линии гофр и уменьшить толщину стенки трубы, тем самым повысить качество изготавливаемых труб.

Описанный способ позволяет расширить технологические возможности процесса: увеличить длину изготовляемых гофрированных труб, высоту гофр, угол подъема винтовой линии гофр и уменьшить толщину стенки трубы. Тем самым повысить качество изготавливаемых труб.

1. Способ изготовления спирально-профильных труб, включающий формообразование гофр на трубе, установленной на оправке с винтовой поверхностью посредством расположенных вокруг продольной оси трубы роликов под действием приложенного к удаляющемуся от роликов участку оправки осевого усилия и крутящего момента, возникающего от взаимодействия оправки с роликами, отличающийся тем, что к приближающемуся к роликам участку оправки прикладывают крутящий момент посредством направляющей втулки, внутренняя винтовая поверхность которой отвечает рельефу винтовой поверхности оправки и работает с ней в паре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к удаляющемуся от роликов участку оправки прикладывают крутящий момент посредством создания жесткого контакта между трубой и оправкой.