Способ изготовления тонкостенных многогранных труб (варианты)



Способ изготовления тонкостенных многогранных труб (варианты)
Способ изготовления тонкостенных многогранных труб (варианты)
Способ изготовления тонкостенных многогранных труб (варианты)
Способ изготовления тонкостенных многогранных труб (варианты)

 


Владельцы патента RU 2410179:

Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" (RU)
Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (RU)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в производстве тонкостенных многогранных труб, выполненных из коррозионно-стойких сталей, циркониевых и других сплавов, в том числе применяемых в качестве конструкционных элементов для активных зон атомных реакторов. Первый способ включает предварительную деформацию круглой заготовки без изменения периметра и толщины стенки в многогранную и окончательную деформацию в готовый профиль продольной прокаткой с редуцированием периметра трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке. Редуцирование периметра трубы проводят с величиной относительной деформации не более 8%, а обжатие стенки - с величиной относительной деформации до 25% при одновременном уменьшении расстояния между противоположными гранями и отношением относительных величин деформации стенки к деформации редуцированием не менее 1. Второй способ включает предварительную деформацию круглой заготовки в многогранную с выпуклыми гранями и окончательную деформацию в готовый профиль без изменения толщины стенки. В результате предварительной деформации получают заготовку с выпуклостью граней от 0,005 до 0,040 ширины грани, с величиной периметра, равной величине периметра готового профиля. Окончательную деформацию в готовый профиль осуществляют поперечным изгибом одновременно всех граней роликами, выполненными с выпуклой образующей рабочей поверхности. Ширину контакта ролика и трубы задают в пределах 0,3-0,7 ширины грани. Изобретение обеспечивает изготовление тонкостенных многогранных труб, удовлетворяющих повышенным требованиям к точности геометрических размеров при высоком качестве поверхности труб. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано в производстве тонкостенных многогранных труб, выполненных из коррозионно-стойких сталей, циркониевых и других сплавов, в том числе применяемых в качестве конструкционных элементов для активных зон атомных реакторов.

Известен способ изготовления многогранных труб из круглой полой заготовки волочением в два прохода. В первом проходе проводят предварительное формоизменение поперечного сечения круглой трубы в многогранную с формой поперечного сечения, близкой к готовой трубе, а в заключительном проходе волочением на короткой оправке получают готовую трубу с требуемыми плоскостностью граней и точностью размеров [В.Н.Данченко, В.В.Сергеев, Э.В.Никулин. Производство профильных труб. М.: Интермет Инжиниринг, 2003, с.29, 12, 13].

Вследствие образования значительных сил трения скольжения при контакте оправки с трубой в процессе волочения не обеспечивается высокое качество внутренней поверхности, что неприемлемо для изготовления многогранных труб, используемых в активных зонах атомных реакторов.

Наиболее близким к первому варианту изобретения является способ изготовления многогранных труб, включающий предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения периметра и толщины стенки исходной заготовки и окончательную деформацию холодной продольной прокаткой с редуцированием трубы и обжатием стенки на многогранной оправке [патент RU №2055659, опубл. 10.03.96, Бюл. №7].

Известный способ не обеспечивает получение труб с повышенными требованиями к точности размеров без дефектов поверхности. Так, при редуцировании в углах многогранных труб могут образовываться дефекты в виде складок, а также чрезмерные растягивающие напряжения. Для выравнивания складок деформация по стенке при последующей прокатке должна быть значительной, что вызывает большие силы трения в местах контакта оправки с трубой. Как следствие, возможно образование налипаний, задиров и других дефектов на внутренней поверхности. Таким образом, известный способ, обеспечивая достаточно высокую точность геометрических размеров, в частности расстояние между гранями, не обеспечивает требуемого качества поверхности.

Наиболее близким ко второму варианту изобретения является способ изготовления многогранных труб, при котором полую круглую заготовку деформируют предварительно в промежуточный профиль с выпуклыми гранями, а затем проводят окончательную деформацию без изменения толщины стенки в калибре с прямолинейными сторонами образующей рабочей поверхности [А.с. №810310, опубл. 07.03.81, Бюл. №9].

Недостатком указанного способа является невозможность изготовления тонкостенных многогранных труб с повышенными требованиями к точности размеров, в частности, при жестких допусках на расстояние между гранями. Это обусловлено тем, что деформирование в калибре с прямолинейными сторонами без обжатия стенки не позволяет вследствие остаточной упругой деформации полностью устранить выпуклость и обеспечить требуемую плоскостность граней и точность размеров.

Задачей заявляемого первого варианта изобретения является изготовление тонкостенных многогранных труб, удовлетворяющих повышенным требованиям к точности геометрических размеров при высоком качестве поверхности труб.

Задачей заявляемого второго варианта изобретения также является изготовление тонкостенных многогранных труб, удовлетворяющих повышенным требованиям к точности геометрических размеров при высоком качестве поверхности труб.

Для решения поставленной задачи в первом варианте в способе изготовления тонкостенных многогранных труб, включающем предварительную деформацию круглой заготовки без изменения периметра и толщины стенки в многогранную и окончательную деформацию в готовый профиль продольной прокаткой с редуцированием периметра трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке, редуцирование периметра трубы проводят с величиной относительной деформации не более 8% и обжатие стенки с величиной относительной деформации до 25% при одновременном уменьшении расстояния между противоположными гранями и отношением относительных величин деформации стенки к деформации редуцированием не менее 1.

Для решения поставленной задачи во втором варианте в способе изготовления тонкостенных многогранных труб, включающем предварительную деформацию круглой заготовки в многогранную с выпуклыми гранями, окончательную деформацию в готовый профиль без изменения толщины стенки, в результате предварительной деформации получают заготовку с выпуклостью граней от 0,005 до 0,040 ширины грани, с величиной периметра, равной величине периметра готового профиля, а окончательную деформацию в готовый профиль осуществляют поперечным изгибом одновременно всех граней роликами, выполненными с выпуклой образующей рабочей поверхности, причем ширину контакта ролика и трубы задают в пределах 0,3-0,7 ширины грани.

Отличительные признаки первого варианта изобретения: редуцирование периметра трубы с величиной относительной деформации не более 8% и обжатие стенки с величиной относительной деформации до 25% при одновременном уменьшении расстояния между противоположными гранями и отношением относительных величин деформации стенки к деформации редуцированием не менее 1, позволяют благодаря выполнению заявляемых параметров обеспечить высокое качество поверхности при высокой точности геометрических размеров.

Отличительные признаки второго варианта изобретения: в результате предварительной деформации получают заготовку с выпуклостью граней от 0,005 до 0,040 ширины грани, с величиной периметра, равной величине периметра готового профиля, а окончательную деформацию в готовый профиль осуществляют поперечным изгибом одновременно всех граней роликами, выполненными с выпуклой образующей рабочей поверхности, причем ширину контакта ролика и трубы задают в пределах 0,3-0,7 ширины грани.

Отличительные признаки второго варианта изобретения вследствие исключения редуцирования периметра позволяют избежать образования волнистости и обеспечивают плоскостность граней и точность размеров при высоком качестве поверхности готового профиля.

Изобретение поясняется следующими примерами и чертежами.

На фиг.1 изображена схема деформации многогранных труб по первому варианту способа.

На фиг.2 изображен промежуточный профиль с выпуклыми гранями, получаемый по второму варианту способа.

На фиг.3 изображена схема изгиба граней роликами с выпуклой образующей рабочей поверхности по второму варианту способа.

На фиг.4 изображен готовый профиль трубы с требуемыми плоскостностью граней и точностью размеров, изготовленный по второму варианту способа.

Способ изготовления тонкостенных многогранных труб по первому варианту осуществляют следующим образом.

Сначала предварительным деформированием круглую заготовку формируют в многогранную без изменения периметра и толщины стенки, затем проводят редуцирование периметра до соприкосновения внутренней поверхности с оправкой с величиной относительной деформации до 8% и обжатие стенки с величиной относительной деформации до 25% путем одновременного уменьшения расстояния между противоположными гранями с отношением относительных величин деформации стенки к деформации редуцированием не менее 1.

Способ может быть реализован как за одну, так и за две стадии периодической холодной прокатки.

Предлагаемый способ по первому варианту изготовления многогранных труб иллюстрируется следующим примером.

Пример 1.

Требуется получить трубу шестигранного профиля из сплава циркония с 1% ниобия (сплав Э110). Размеры готового профиля:

- расстояние между противоположными наружными гранями А=31,0±0,1 мм,

- толщина стенки S=0,7 мм,

- наружный радиус скругления ребер r=3,5 мм,

- наружный периметр профиля: Р=107,5 мм.

Предварительно проводят формоизменение полой круглой заготовки с наружным диаметром 36,7 мм, наружным периметром (длина окружности) 115,2 мм и толщиной стенки 0,85 мм в шестигранный профиль с расстоянием между противоположными наружными гранями А=33,2 мм без изменения периметра и толщины стенки (0,85 мм). Затем проводят окончательную деформацию в готовый профиль при редуцировании периметра с величиной относительной деформации 6,6% до соприкосновения внутренней поверхности профиля с оправкой и обжатии стенки с величиной относительной деформации 17,6% путем одновременного уменьшения расстояния между противоположными гранями. Отношение величин деформации стенки к деформации редуцированием составляет около 2,7.

Процесс осуществляют на роликовом стане ХПТР 30-60 за одну стадию периодической холодной прокатки.

Способ изготовления многогранных тонкостенных труб по второму варианту осуществляют следующим образом.

Требуется изготовить N-гранный профиль с жесткими допусками на расстояние А между противоположными гранями при толщине стенки S (фиг.4). Сначала деформированием полой круглой заготовки в роликовой клети получают промежуточный N-гранный профиль с выпуклостью граней W и наружными размерами готового профиля: периметр Р, толщина стенки S (фиг.2). При этом выпуклость граней W задают в диапазоне от 0,005 до 0,040 ширины грани а. Ширина грани а включает в себя две полудуги скругления ребер, а выпуклость грани W определяется по отношению к прямой, проведенной через крайние точки принадлежащих этой грани полудуг округления ребер (фиг.2). Деформирование в готовый профиль осуществляют в клети, оснащенной роликами с выпуклой образующей рабочей поверхности.

Образующей служит криволинейный отрезок, например дуга окружности. В результате давления ролика происходит упругопластический изгиб с вогнутостью h грани. Вогнутость h определяют по отношению к прямой, проведенной касательно округлениям ребер (фиг.3). Значение h зависит от геометрических размеров и материала профиля и задается таким образом, чтобы после снятия изгибающей нагрузки и осуществления остаточной упругой деформации неплоскостность граней и размер А готового профиля находились в требуемых допусках. Приближенное значение h может быть определено экспериментальным путем на сегменте шириной а, вырезанном из промежуточного профиля и представляющем собой грань, включающую две полудуги округлений ребер (фиг.2). Изгиб сегмента можно осуществлять с помощью струбцины или другого приспособления. Точное значение h определяют непосредственно на трубе в процессе настройки роликовой клети. Значение h задают установлением соответствующего расстояния H=A-2h между роликами.

Образующая рабочей поверхности ролика выполняется с такой выпуклостью, чтобы при заданной вогнутости h грани ширина контакта К ролика и профиля находилась в пределах К=(0,3…0,7)а (фиг.3). Перечисленные отличия позволяют в своей совокупности избежать редуцирования периметра и, следовательно, образования волнистости граней при деформировании в готовый профиль. Тем самым достигаются требуемые плоскостность граней и точность размера А готового профиля.

Для деформирования в готовый профиль используют клеть любой конструкции, позволяющей регулировать расстояние Н между роликами. При достаточно широких пределах регулирования создается возможность изготовления в одной клети профилей различного размерного сортамента.

Предлагаемый способ по второму варианту изготовления многогранных труб иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Требуется получить трубу квадратного профиля из сплава циркония с 1% ниобия (сплав Э110). Размеры готового профиля:

- расстояние между наружными гранями А=58,0±0,2 мм,

- наружный радиус скругления ребер r=4,0 мм,

- толщина стенки S=1,5 мм.

Рассчитывают наружный периметр профиля по формуле:

Р=4(А-2r)+2πr=4(58-2×4)+2π4=225 мм.

Деформирование полой круглой заготовки в промежуточный профиль осуществляют прокаткой на роликовом стане ХПТР 60-120.

Размеры заготовки (наружный диаметр 74 мм, толщина стенки 2,0 мм) рассчитывают исходя из периметра и толщины стенки промежуточного профиля.

Прокатку заготовки ⌀74×2,0 мм на стане ХПТР 60-120 проводят с использованием четырех роликов с V-образным ручьем, составляющих квадратный калибр с прямолинейными сторонами, и четырехгранной оправки с плоскими гранями.

В результате прокатки получают промежуточный четырехгранный профиль (фиг.2) с наружным периметром Р=225 мм, наружным радиусом округления ребер r=4,0 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Расстояние A1 между гранями, находится в пределах 58,25-58,55 мм, а ширина грани а, содержащая полудуги округлений ребер, составляет около 54 мм.

Вследствие остаточной упругой деформации грани промежуточного профиля имеют выпуклость W=0,5-0,6 мм или 0,009-0,011 ширины грани а. Готовый профиль получают волочением через 4-роликовую волоку (фиг.3), причем заданная вогнутость при упругопластическом изгибе грани составляет h=0,8 мм и достигается установлением расстояния между роликами Н=58-2×0,8=56,4 мм.

Выпуклая образующая рабочей поверхности каждого ролика выполнена в форме дуги окружности с радиусом R=130 мм. Значение R рассчитано по известным соотношениям элементов сегмента круга [И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. ОГИЗ, Гостехиздат, 1948, с.89] из условия, что контакт ролика и трубы осуществляется по дуге, имеющей хорду длиной К=0,5а=27 мм и стрелку высотой 0,5h=0,4 мм. Из соотношения К=(0,3…0,7)а следует, что ролик с R=130 мм пригоден для изготовления готовых профилей с шириной грани:

а=27/(0,3…0,7)=(90…39) мм.

В используемой конструкции клети регулирование расстояния Н осуществляют прокладками различной толщины, помещенными между вилкой (опорой) ролика и корпусом клети.

После волочения периметр Р, радиус скругления r и толщина стенки S профиля остаются неизменными. Неплоскостность граней (выпуклость или вогнутость) находится в пределах 0,05 мм. Как результат, расстояние между гранями готового профиля (фиг.4) находится в пределах А=57,85-58,15 мм и укладывается в требуемый допуск А=58,0±0,2 мм.

Пример 2.

Требуется изготовить шестигранную трубу с допустимым расстоянием между гранями А=96,0±0,3 мм, радиусом скругления ребер r=5,0 мм и толщиной стенки S=2,0 мм из коррозионно-стойкой стали 08Х16Н11МЗ.

Для этого круглую заготовку ⌀108×2,0 мм деформируют волочением в 6-роликовой клети. Каждый ролик имеет рабочую поверхность с вогнутой образующей радиусом 320 мм.

В результате волочения получают промежуточный шестигранный профиль с наружными размерами: периметр Р=330 мм, радиус скругления ребер r=5,0 мм, ширина граней а=53 мм, наибольшее расстояние между гранями A1=96,30-96,80 мм. Выпуклость граней составляет W=0,7-0,8 мм или 0,013-0,015 ширины грани. Толщина стенки S=2,0 мм.

Готовый шестигранный профиль получают волочением промежуточного профиля через ту же 6-роликовую клеть с предварительной заменой технологического инструмента на ролики, каждый с выпуклой образующей рабочей поверхности радиусом R=130 мм.

Заданная вогнутость грани при упругопластическом изгибе составляет h=1,1 мм и достигается установлением расстояния между роликами Н=96-2×1,1=93,8 мм. Ширина контакта ролика с гранью составляет К=35 мм или 0,65а.

В результате второго волочения шестигранная труба имеет готовый размер А=95,75-96,25 мм и укладывается в требуемый допуск А=96,0±0,3 мм.

1. Способ изготовления тонкостенных многогранных труб, включающий предварительную деформацию круглой заготовки без изменения периметра и толщины стенки в многогранную и окончательную деформацию в готовый профиль продольной прокаткой с редуцированием периметра трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке, отличающийся тем, что редуцирование периметра трубы проводят с величиной относительной деформации не более 8%, а обжатие стенки - с величиной относительной деформации до 25% при одновременном уменьшении расстояния между противоположными гранями и отношением относительных величин деформации стенки к деформации редуцированием не менее 1.

2. Способ изготовления тонкостенных многогранных труб, включающий предварительную деформацию круглой заготовки в многогранную с выпуклыми гранями и окончательную деформацию в готовый профиль без изменения толщины стенки, отличающийся тем, что предварительную деформацию проводят с получением заготовки с выпуклостью граней от 0,005 до 0,040 ширины грани, с величиной периметра, равной величине периметра готового профиля, а окончательную деформацию в готовый профиль осуществляют поперечным изгибом одновременно всех граней роликами, выполненными с выпуклой образующей рабочей поверхности, причем ширину контакта ролика и трубы задают в пределах 0,3-0,7 ширины грани.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к производству стальных профилей с применением холодной продольной прокатки полых заготовок.

Изобретение относится к области металлургического производства, а именно к изготовлению труб прямоугольного профиля. .

Изобретение относится к способу изготовления профильных труб. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности для изготовления водосточных труб. .
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве профильных труб. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в арматуростроении при изготовлении деталей корпусной арматуры. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в арматуростроении при изготовлении деталей корпусной арматуры. .

Изобретение относится к области металлургического производства, а именно к изготовлению труб прямоугольного профиля

Изобретение относится к защитным металлическим трубкам для защиты оптоволоконных и медных кабелей
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении латунных закладных металлических вставок для комбинированных фитингов с полипропиленовым корпусом, а также комплектующих для трубопроводов, например запорных элементов для кранов и вентилей трубопроводной арматуры. Заготовки нарезают из латунного прутка, нагревают до температуры 700°С, штампуют на кривошипном горячештамповочном прессе за один передел. Полученные поковки подвергают дробеструйной обработке стальной литой дробью диаметром 0,3-0,5 мм не менее 4 минут. Наружную и внутреннюю конфигурацию деталей, включая резьбу, получают токарной обработкой. Затем на наружную поверхность деталей PVD-методом наносят защитно-декоративное покрытие из соединений титана толщиной 1-2,5 мкм. В результате обеспечиваются повышение качества латунных деталей расширенной номенклатуры для изделий трубопроводной арматуры и снижение трудоемкости их изготовления.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и предназначено для изготовления теплообменной биметаллической ребристой трубы (БРТ) с KLM-ребрами, применяемой в аппаратах воздушного охлаждения нефте- и газоперерабатывающей, химической, энергетической отраслей промышленности, на компрессорных станциях магистральных газопроводов. На несущую трубу навивают одно- или двухзаходную спираль из металлической L-образной ленты. Снижение контактного термического сопротивления, увеличение коэффициента теплопередачи обеспечивается за счет того, что перед навивкой ленты на наружной поверхности несущей трубы осуществляют накатку искусственной шероховатости в виде продольных рифлений "бороздка-выступ" или остроконечных пирамидальных рифлений. После накатки вершины рифлений обжимают до образования грибовидной формы так, чтобы между соседними рифлениями возник полуоткрытый карман, который при навивке ленты полностью заполняется материалом полки L-образной ленты вследствие ее обжатия до толщины полки, составляющей от 0,2δ1 до 0,5δ1, где δ1 - исходная толщина полки L-образной ленты. 9 ил.

Изобретение относится к технологии профилирования цилиндрических трубных заготовок в шестигранные трубы. Способ включает закрепление заготовки в устройстве крепления в виде разъемных зажимов, размещенных по длине трубной заготовки на общей опоре, и профилирование с использованием давильного инструмента с шестигранным сечением путем его перемещения внутри трубной заготовки с одновременным нагревом деформируемой зоны токами высокой частоты. Сохранение осевой устойчивости горизонтально расположенной трубной заготовки при ее профилировании в трубу шестигранного сечения обеспечивается за счет того, что трубную заготовку устанавливают с торцевым упором, а зажимы размещают на общей опоре с интервалом, величина которого регламентирована математической зависимостью. Устройство крепления трубной заготовки выполнено в виде ряда разъемных зажимов, которые размещены на общей опоре по длине трубной заготовки и снабжены прижимами, контактирующими с трубной заготовкой, выполненными в виде плоских губок, длина которых составляет 0,4-0,8 ширины внешней грани формируемой шестигранной трубы, и размещены прижимы в местах с наименьшей деформацией трубной заготовки при профилировании. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх