Способ производства гильз винтовой прошивкой



Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой
Способ производства гильз винтовой прошивкой

 


Владельцы патента RU 2404869:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный технологический университет "Московский институт стали и сплавов" (RU)

Изобретение предназначено для уменьшения дефектообразования в осевой зоне заготовки, повышения деформируемости металла с пониженной пластичностью, улучшения проработки структуры металла при производстве бесшовных труб винтовой прокаткой. Способ предусматривает деформацию нагретой заготовки развернутыми на угол подачи приводными валками, имеющими пережим, входной и выходной конусы, и оправкой, имеющей конический раскатной участок. Устойчивое продвижение металла до раскатного участка оправки с дальнейшим продвижением металла силами трения обеспечивается за счет создания управляемой количественной взаимосвязи между объемом металла, находящимся в очаге деформации между сечением входа металла в валки и сечением расположения носка оправки, и объемом металла, подаваемым в очаг деформации за полуоборот заготовки, при схождении образующих раскатного участка оправки и выходного конуса валков под углом 1,5…6,0°. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии производства бесшовных труб, в частности, с применением винтовой прошивки для получения гильз, преимущественно из сталей и сплавов с пониженной пластичностью, например из слитков.

Известен способ производства гильз, включающий прошивку в стане винтовой прокатки [1]. В случае, если заготовка имеет пониженную пластичность, обусловленную, например, легированием или литым состоянием структуры, то применение известного способа не позволяет получать качественные гильзы из-за интенсивного образования плен на внутренней поверхности. Причина образования плен разрушение малопластичного металла в очаге деформации. В основном в стадии обжатия металла перед носком оправки.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ производства гильз винтовой прошивкой, принятый за прототип и включающий деформацию нагретой заготовки приводными валками, развернутыми на угол подачи, имеющими пережим, входной и выходной конусы, и оправкой, имеющей раскатной участок [2].

Известный способ реализуется следующим образом. Нагретая заготовка захватывается приводными валками, развернутыми на угол подачи, имеющими пережим, входной и выходной конусы. Захват происходит в сечении встречи заготовки с валками. Приобретая винтовое движения и продвигаясь вперед, заготовка обжимается в сужающемся зазоре между входными конусами валков. К сечению встречи с оправкой (сечение, соответствующее расположению носка оправки) относительное обжатие заготовки по диаметру составляет 7…8%. Далее заготовка прошивается оправкой, имеющей конический раскатной участок, образующая которого параллельна образующей выходного конуса валков.

Деформирующее действие нагрузки со стороны валков на заготовку, реализуемое в известном способе, характеризуется доминированием схемы осевого подпора и пропрессовки металла. Конфигурация и взаимное расположение валков и оправки выбраны таким образом, что во входном конусе, на участке до встречи с оправкой, создается запас касательных напряжений трения, необходимый и достаточный для продавливания металла через всю длину оправки. В данном способе только эти силы трения являются активным движущим началом всего процесса деформации в целом. Силы контактного взаимодействия металла с валками и оправкой на остальных участках являются реактивными, т.е. оказывающими сопротивление движению металла. Для преодоления этого сопротивления и необходимо обжатие 7…8% перед носком оправки. При таких обжатиях объем металла, находящийся между сечениями входа заготовки в валки и сечением встречи с оправкой, составляет 6…12 объемов подачи (объемов, выходящих из очага деформации за 1/2 оборота заготовки). Этому соответствует чрезмерно высокая цикличность процесса, которая значительно снижает деформируемость металла. А при ограниченной исходной пластичности литого или легированного металла разрушение заготовки становится неизбежным уже в начальной стадии процесса. Наиболее склонной к образованию и развитию разрушения является осевая зона заготовки.

Кроме, того, в известном способе наблюдается недостаточная проработка структуры металла. Это связано с отсутствием обжатия металла по толщине стенки между валками и раскатным участком оправки.

Задача изобретения - уменьшение дефектообразования в осевой зоне заготовки, повышение деформируемости металла, в том числе с пониженной пластичностью, улучшение проработки структуры. Поставленная задача решается тем, что в способе производства гильз винтовой прошивкой, включающем деформацию нагретой заготовки приводными валками, развернутыми на угол подачи, имеющими пережим, входной и выходной конусы, и оправкой, имеющей конический раскатной участок, согласно изобретению заготовку деформируют валками и оправкой, установленными таким образом, что расстояние dx между валками в сечении расположения носка оправки составляет

где

d0 - диаметр исходной заготовки, мм;

dг - диаметр получаемой гильзы, мм;

s - толщина стенки гильзы, мм;

β - угол подачи валков, град;

α - угол наклона образующей входного конуса валков к оси прошивки, град;

NW=1,5…6,0 отношение объема металла заготовки, находящегося в очаге деформации между сечением входа заготовки в валки и сечением расположения носка оправки, к объему металла, подаваемого в очаг деформации за полуоборот заготовки,

а образующая раскатного участка оправки наклонена к образующей выходного конуса валков под углом 1,5…6,0° с уменьшением по ходу прокатки расстояния между ними.

Задача дополнительно решается за счет того, что по п.2 заготовку деформируют с обжатием перед носком оправки, составляющим 0,85…1,00 обжатия в пережиме, и увеличением диаметра гильзы относительно диаметра заготовки, при соблюдении соотношения:

где d0, dг - диаметры заготовки и гильзы, соответственно, мм;

s - толщина стенки гильзы, мм;

a=0,25…0,50 - коэффициент, зависящий от тянущей способности валков и структурного состояния заготовки.

В основе реализации способа лежит создание схемы преимущественного протягивания металла через очаг деформации, за счет перераспределения движущих сил трения между участками очага деформации.

Параметры зоны деформации во входном конусе между сечениями входа заготовки в валки и сечением расположения носка оправки выбраны таким образом, чтобы обеспечить устойчивое продвижение металла до раскатного участка оправки (а не до конца очага деформации как в прототипе). Дальнейшее продвижение металла осуществляется силами трения, которые наводятся обжатием стенки прошиваемой гильзы между сближающимися поверхностями раскатного участка оправки и выходного конуса валков.

В установившейся стадии процесса доминирующей движущей силой прошивки являются силы трения в выходном конусе валков на участке обжатия стенки между раскатным участком оправки и валками. Силы трения во входном конусе являются вспомогательными.

При таком характере деформирующего воздействия инструмента на заготовку до минимума сокращена цикличность процесса на опасном входном участке перед носком оправки. Это блокирует опасность возникновения осевого разрушения. Обеспечивается искомое повышение деформируемости металла с пониженной пластичностью. Обжатие по стенке в выходном конусе, кроме создания движущих сил трения, интенсифицирует проработку структуры металла, не увеличивая опасности разрушения.

Физический смысл соотношения (1) состоит в том, что оно обеспечивает заданный объема металла, находящегося в очаге деформации между сечением входа металла заготовки в валки и сечением расположения носка оправки.

Отношение объема металла заготовки, находящегося в очаге деформации между сечением входа заготовки в валки и сечением расположения носка оправки, к объему металла, подаваемого в очаг деформации за полуоборот заготовки, необходимо выдерживать в пределах NW=1,5…6,0. Если NW<1,5, то сил трения, развиваемых на участке перед носком оправки, не достаточно, чтобы преодолеть ее осевое сопротивление даже начальной стадии контакта переднего торца заготовки с оправкой. Процесс прошивки становится невозможным по причине отсутствия осевого движения заготовки после встречи с оправкой. При NW>6,0 развивается чрезмерная цикличность процесса перед носком оправки, приводящая к осевому разрушению металла. Способ приобретает недостатки прототипа.

В зависимости от тянущей способности валков значение NW может быть конкретизировано. Для вновь установленных валков после токарной обработки следует применять максимальные значения NW=4,5…6,0. По мере приработки валков и огрубления поверхности тянущая способность валков увеличивается. Рациональные значения для этого случая NW=3,0…4,5. Валки со специальной обработкой поверхностей для повышения тянущей способности (с насечкой, с накаткой, с электроискровым легированием) позволяют эффективно вести прошивку при минимальных обжатиях перед носком оправки, что соответствует NW=1,5…3,0.

Наклон образующей раскатного участка оправки к образующей выходного конуса валков под углом менее 1,5° не обеспечивает достаточного запаса тянущих сил трения для стабильного продвижения металла через весь очаг деформации. Возрастает скольжение металла относительно валков, ухудшается качество наружной поверхности гильзы. При малых углах схождения образующих оправки и валков уменьшается интенсивность обжатия по стенке и ослабляется проработка структуры металла. Если этот угол больше 6°, то на данном участке чрезмерно возрастает сила осевого сопротивления движению металла от нормальной составляющей давления металла на валки и оправку. Подача металла уменьшается, цикличность процесса увеличивается, что в совокупности приводит к разрушению металла по механизму прототипа.

Если обжатие перед носком оправки составляет долю менее 0,85 от обжатия в пережиме, это может привести к чрезмерному увеличению протяженность участка во входном конусе (на чертеже этот участок входного конуса не заштрихован), где происходит деформация металла на оправке. В этом случае силы контактного воздействия валков и оправки на этом участке, оказывающие сопротивление осевому движению металла, возрастают и приводят к нарушению или полной остановке процесса заполнения очага деформации в начальной стадии прошивки.

Верхняя граница интервала для обжатия перед носком оправки задана схемой процесса прошивки, в которой обжатие перед носком оправки не может превышать обжатие в пережиме (см. чертеж)

Механизм действия соотношения (2) отличительного признака формулы по п.2 состоит в следующем. Параметр (dг/s) в правой части соотношения в данном случае принимается за заданный аргумент. Коэффициент вытяжки при прошивке может быть рассчитан по формуле

Увеличение (dг/s) повышает цикличность процесса на всех участках очага деформации через увеличение коэффициента вытяжки. С ростом цикличности возрастает опасность разрушения металла и снижается деформируемость заготовки.

Чтобы ограничить опасное влияние увеличивающейся цикличности применяется соразмерное увеличение диаметра гильзы относительно диаметра заготовки (увеличение отношения (dг/d0)), которое снижает коэффициент вытяжки и число циклов деформации до приемлемого уровня. Если коэффициент, а<0,25, то подъема диаметра недостаточно, чтобы адекватно компенсировать рост цикличности.

При значениях а>0,50 подъем диаметра становится чрезмерным. Возрастают окружные растягивающие напряжения вследствие большой раздачи среднего периметра гильзы. На поверхности гильзы образуются трещины при деформации на выходном участке очага деформации.

Способ иллюстрируется схемой на фиг.1, на которой изображено продольное сечение очага деформации по осям пережимов валков. На схеме использованы следующие обозначения:

1 - приводные валки;

2 - входной конус валков;

3 - выходной конус валков;

4 - пережим валков;

5 - оправка;

6 - конический раскатной участок оправки;

7 - след плоскости поперечного сечения входа металла заготовки в очаг деформации;

8 - след плоскости поперечного сечения очага деформации по носку оправки;

9 - след плоскости поперечного сечения очага деформации по пережиму валков;

d0 - диаметр исходной заготовки;

dг - диаметр получаемой гильзы;

dx - расстояние между валками в сечении расположения носка оправки;

s - толщина стенки гильзы;

α - угол наклона образующей входного конуса валков к оси прошивки;

γ - угол между образующей выходного конуса валков и образующей раскатного участка валков.

На схеме заштрихованы области очага деформации, в которых контактные силы трения являются движущей силой прошивки в целом.

Способ реализуется следующим образом.

Исходная металлическая заготовка, преимущественно стальная непрерывнолитая, нагревается до температуры горячей пластической деформации и подается к прошивному стану винтовой прокатки. Заготовка исходным диаметром d0 захватывается и деформируется вращающимися валками, развернутыми на угол подачи β, имеющими пережим, входной конус с углом α наклона образующей к оси прошивки, выходной конус, и оправкой, имеющей раскатной участок. Получаемая гильза имеет диаметр dг и толщину стенки s. Исходя из фактического состояния поверхности валков, определяющего их тянущую способность, выбирается значение параметра NW=1,5…6,0. Валки и оправка устанавливают таким образом, что расстояние dx между ними в сечении расположения носка оправки определено соотношением (1). Образующая раскатного участка оправки наклонена к образующей выходного конуса валков под углом γ=1,5…6,0° с уменьшением по ходу прокатки расстояния между ними. По ходу прошивки определятся объем металла:

- находящегося в очаге деформации между сечением входа металла в валки и сечением расположения носка оправки;

- металла, подаваемого в очаг деформации за полуоборот заготовки.

При отклонении отношения первого объема ко второму от заданного значения параметра NW производят корректировку параметров, входящих в соотношение (1).

Пример реализации способа.

Способ реализован на прошивном стане МИСиС 100. Диаметров бочковидных валков стана в пережиме - 350 мм. Поверхность валков находилась в приработанном, огрубленном состоянии, для которого принималось NW=2,0. Угол наклона образующей входного конуса валков к оси прошивки составлял 2,5°. Угол наклона образующей выходного конуса валков к оси прошивки составлял 3,0°. Угол подачи валков устанавливался равным 12°. Диаметр исходной непрерывнолитой заготовки из стали 45 составлял 90 мм, которую прошивали в гильзу диаметром 115 мм и толщиной стенки 12 мм. Угол наклона образующей раскатного участка оправки к оси прошивки составлял 6°, что соответствует наклону к образующей выходного конуса валков под углом 3°. Причем указанные образующие оправки и валков сходятся по ходу прошивки. Валки и оправка установлены таким образом, что расстояние dx между ними в сечении расположения носка оправки составляло

Температура нагрева заготовок под прошивку составляла 1180°С.

При прошивке определяли объем металла, подаваемого в очаг деформации за полуоборот заготовки

W0=4·π2·dг·tgβ·s·(dг-s)=4·3,142·115·tg12°·12·(115-12)=1192753,1 мм3.

А также объем металла, находящийся в очаге деформации между сечением входа металла в валки и сечением расположения носка оправки

Фактическое значение отношения оказалось равным

Поскольку оно равно заданному NW=2,0, то корректировки способа не требуется.

Прошивка по данному способу протекала стабильно на стадиях захвата, заполнения очага деформации и его освобождения. Во всем объеме деформируемого металла образование дефектов отсутствует. Металлографическими исследованиями установлена полная проработка структуры металла, при отсутствии каких-либо нарушений сплошности.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Данилов Ф.А., Глейберг А.З., Балакин В.Г. Горячая прокатка и прессование труб, М.: Металлургия, 1972.

2. Шевакин Ю.Ф., Глейберг А.З. Производство труб. М.: Металлургия, 1968.

1. Способ производства гильз винтовой прошивкой, включающий деформацию нагретой заготовки развернутыми на угол подачи приводными валками, имеющими пережим, входной и выходной конусы, и оправкой, имеющей конический раскатной участок, отличающийся тем, что заготовку деформируют валками и оправкой, установленными таким образом, что расстояние dx между валками в сечении расположения носка оправки составляет
,
где d0 - диаметр исходной заготовки, мм;
dг - диаметр получаемой гильзы, мм;
s - толщина стенки гильзы, мм;
β - угол подачи валков, град;
α - угол наклона образующей входного конуса валков к оси прошивки, град;
Nw=1,5…6,0 - отношение объема металла заготовки, находящегося в очаге деформации между сечением входа заготовки в валки и сечением расположения носка оправки, к объему металла, подаваемого в очаг деформации за полуоборот заготовки,
а образующая раскатного участка оправки наклонена к образующей выходного конуса валков под углом 1,5…6,0° с уменьшением по ходу прокатки расстояния между ними.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовку деформируют с обжатием перед носком оправки, составляющим 0,85…1,00 обжатия в пережиме, и увеличением диаметра гильзы относительно диаметра заготовки, при соблюдении соотношения:
,
где d0, dг - диаметры заготовки и гильзы соответственно, мм;
s - толщина стенки гильзы, мм;
а=0,25…0,50 - коэффициент, зависящий от структурного состояния исходной заготовки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к трубопрокатной области и касается, в частности, технологии получения гильз для дальнейшего производства труб. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения полых заготовок - гильз из непрерывно-литой заготовки или слитка. .

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается технологии получения горячекатаных бесшовных труб (гильз) короткой длины винтовой прокаткой, в частности к способу получения горячекатаных труб на станах винтовой прокатки нагретой заготовки на оправке в калибре, образованном валками и линейками.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при прошивке гильз на трубопрокатных агрегатах при производстве гладких и профильных горячекатаных труб и штучных заготовок различных машиностроительных деталей.
Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к производству стальных труб из низколегированных труднодеформируемых и углеродистых марок стали, и может быть использовано на трубопрокатных установках с непрерывным станом.

Изобретение относится к трубопрокатному производству и касается подготовки заготовки к прошивке с использованием станов винтовой прокатки путем калибровки заготовки по диаметру и нанесения зацентровочного углубления на передний торец заготовки.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии производства бесшовных горячекатаных труб, в частности, с применением винтовой прокатки.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу производства бесшовных труб большого и среднего диаметров для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из горячекатаных труб - заготовок с отклонениями геометрических размеров от требований ТУ143Р-55-2001, ТУ14-3-460-2003.
Изобретение относится к способу производства круглой трубной заготовки и может быть использовано при производстве трубной заготовки на установках непрерывной разливки стали с последующим обжатием ее по диаметру в трехвалковом реверсивном стане косой прокатки.

Изобретение относится к технологии производства горячекатаных бесшовных труб поперечно-винтовой прокаткой, в частности к способу получения высокопрочных труб. .

Изобретение относится к способу прокатки гильз на прошивном стане и может быть использовано на агрегатах, производящих цельные горячекатаные трубы

Изобретение относится к области трубопрокатного производства, а точнее к способам получения гильз из сплошной заготовки на прошивных станах поперечно-винтовой прокатки

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу винтовой прокатки полых изделий

Изобретение относится к трубопрокатному производству горяче-деформированных труб для паровых котлов, паропроводов и коллекторов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара из слитков электрошлакового переплава стали марки 10Х9К3В2МФБР-Ш и на трубопрокатных установках с пилигримовыми станами
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается получения горячекатаных труб на трубопрокатных агрегатах (ТПА) с раскатным станом продольной прокатки, например, с непрерывным станом

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается изготовления гильз из литой, а также непрерывно-литой заготовки в косовалковом прошивном стане

Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано для изготовления бесшовных горячекатаных труб из непрерывнолитой, а так же катаной заготовок, преимущественно на трубопрокатных агрегатах с автоматическими раскатными станами

Изобретение предназначено для повышения качества изделий и снижения простоев косовалкового прошивного стана за счет увеличения межперевалочного срока службы валков. Валок прошивного стана содержит входной конус, пережим и выходной конус. Снижение количества дефектов "плена" на внутренней поверхности труб за счет обеспечения надежного захвата заготовки валками и повышения стойкости валков обеспечивается посредством того, что на рабочей поверхности входного конуса валка выполнена винтовая резьба переменной глубины с направлением, противоположным вращению валка, с максимальным значением глубины в начале входного конуса валка, равным 0,1÷0,3 шага резьбы, и уменьшением глубины на участке пережима валка до значения 0,0÷0,15 максимальной ее глубины, при этом резьба имеет криволинейный, треугольный или трапециевидный профиль с наклоном боковых поверхностей 25÷65°. 2 ил.

Изобретение предназначено для улучшения качества поверхности гильз, получаемых на косовалковом прошивном стане для производства горячекатаных труб. Технологический инструмент косовалкового прошивного стана содержит валки, включающие конус прошивки и конус раскатки, разделенные пережимом, линейки и оправку, выдвинутую за пережим валков. Повышение обжатия заготовки, снижение износа технологического инструмента прошивного стана обеспечивается за счет того, что на рабочем конусе оправки выполнена кольцевая выемка длиной не более 3/4 длины рабочего конуса от поперечного сечения начала калибрующего участка оправки и глубиной 1,5-12,0% от величины диаметра оправки. Кольцевая выемка может быть образована пересечением участков конических поверхностей, равных по высоте и с разнонаправленной конусностью, с эквидистантной поверхностью рабочего конуса оправки, причем в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки, расположен участок прямого конуса, а в носовой части оправки - участок обратного конуса. Кольцевая выемка может быть образована пересечением поверхностей участка обратного конуса и рабочего конуса оправки в носовой части и сопряжением поверхности кольцевой выемки с поверхностью рабочего конуса оправки в сечении, соответствующем началу калибрующего участка оправки. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение предназначено для исключения образования дефектов на внутренней поверхности гильз в процессе их винтовой прокатки. Способ включает подачу смазки на внутреннюю поверхность гильз и прокатку гильз на короткой удерживаемой оправке. Предотвращение вытекания смазки из полости гильзы обеспечивается за счет того, что прокатку производят с расположением оси прокатки и оси гильзы с наклоном вниз по ходу прокатки на угол 3-10 минут к горизонтальной плоскости. 1 ил.
Наверх