Способ изготовления труб со спиральными ребрами



Способ изготовления труб со спиральными ребрами
Способ изготовления труб со спиральными ребрами

 


Владельцы патента RU 2430802:

Открытое акционерное общество Акционерная холдинговая компания "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения имени академика Целикова" (ОАО АХК "ВНИИМЕТМАШ") (RU)

Изобретение относится к способу изготовления труб со спиральными ребрами. Способ включает закрутку трубы с наружными продольными ребрами при местном нагреве, при заходе заднего конца трубы в закручивающую втулку выключают нагрев сворачиваемого сечения, останавливают продольную подачу и вращение, а затем производят раскрутку зажатой трубы на величину упругой деформации, после чего трубу без упругой деформации свободно выводят из закручивающей втулки, при этом угол раскручивания трубы θ рассчитывают по формуле: θ=α·L, где: α - удельный коэффициент упругой деформации для трубы в партии, град/м; L - фактическая длина закрученной трубы, м. Обеспечивается возможность снимать упругую деформацию трубы, после чего трубу свободно выводят из закручивающей втулки без повреждения пазов, что обеспечивает увеличение срока службы закручивающей втулки, позволяет повысить производительность установки, уменьшить себестоимость изготовления труб со спиральными ребрами за счет уменьшения простоев установки и брака. 2 ил.

 

Изобретение относится к области автоматизации металлургического производства и может быть использовано при проектировании электрооборудования и системы управления, автоматизации установки для изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности.

Трубы со спиральными ребрами получают путем скручивания тонкостенных труб с наружными продольными ребрами, полученных на станах продольной прокатки. Высота ребра обычно колеблется в пределах 0,3-1,2 мм при наружном диаметре трубы 6-20 мм и толщине стенки 0,3-2,0 мм. Число ребер 2-6 шт. Скручивание труб производится на специальной установке с местным нагревом.

Впервые такой способ предложен и описан в научном отчете ВНИИМЕТМАШ «Изыскание возможности закручивания труб с 36-ю ребрами из магниевого сплава» HP-1078. Москва, 1962 г.

Недостатком такого способа производства ребристых труб является то, что нагрев осуществляется без защиты поверхности от окисления, неизбежного при горячей деформации металла и не обеспечивает изготовление тонкостенных труб с малой высотой ребра и малого диаметра, когда возникают большие напряжения по поверхности пазов закручивающей втулки.

Наиболее близким к предложенному способу является способ изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности, описываемый в авторском свидетельстве СССР №292391, 1963 г. Согласно этому способу изготовление труб со спиральными ребрами осуществляют путем закрутки трубы, имеющей продольные ребра, с местным подогревом. Этот способ позволяет совместить процесс термообработки с деформацией и обеспечить высокую точность по шагу спирали. Нагрев заготовки в зоне скручивания осуществляют с помощью индуктора, а само скручивание осуществляется путем непрерывного поворота закручивающей втулки, неподвижной в осевом направлении и имеющей шлицевые пазы, через которую протягивается труба с ребрами.

Недостатком данного способа является то, что при выходе заднего конца трубы из закручивающей втулки происходит раскручивание трубы, обусловленное упругой деформацией, возникающей в трубе из-за усилия, создаваемого моментом закрутки. Момент закрутки передается через продольные пазы закручивающей втулки. При этом в прорезях втулки возникают напряжения, которые приводят к быстрому выходу закручивающей втулки из строя.

Трубы со спиральными ребрами широко используются в теплообменных аппаратах атомных реакторов, и поэтому к ним предъявляют повышенные требования по прочностным характеристикам, точности геометрических размеров, чистоте поверхности и высоте ребра. При малой высоте ребер особые требования по точности изготовления и качеству поверхности предъявляются к закручивающей втулке. Вследствие чего, затраты времени на изготовление и стоимость существенно возрастают. Износ закручивающей втулки наступает, как правило, после изготовления 5-10 труб, после чего ее надо заменять на новую, так как дальнейшее ее использование может создать аварийную ситуацию. Труба заклинивается и перестанет протягиваться через закручивающую втулку, вследствие чего создастся местный перегрев трубы, что приведет к браку дорогостоящей трубы или ее обрыву в нагреваемом сечении. Возникшая аварийная ситуация приводит к выключению установки, извлечению бракованной трубы и установке новой закручивающей втулки.

Быстрый износ закручивающей втулки во многом зависит от величины упругой деформации, которая зависит от материала трубы, сечения закручиваемой трубы и температуры в зоне закрутки. Как показывают расчеты и практика, угол раскручивания составляет примерно 120° при длине 4 м, т.е. 30° на метр длины. Наибольший износ втулки закручивающей происходит при выходе из нее заднего конца трубы, т.к. по мере его выхода напряжения в шлицевом соединении резко возрастают и становятся больше допустимого для материала, из которого изготавливается закручивающая втулка. При этом происходит срез шлицов на выходной стороне втулки. Это объясняется тем, что закрученная труба после окончания процесса закрутки сохраняет остаточную упругую деформацию, которая раскручивает ее при выходе из закручивающей втулки. При этом кромки ребер повреждают внутреннюю поверхность на выходной части втулки. Последующие закрутки труб усугубляют ситуацию. Закручивающая втулка выходит из строя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение производительности установки, улучшение эксплуатационных характеристик и уменьшение себестоимости труб за счет увеличения срока службы закручивающей втулки.

Технический результат достигается тем, что, в конце цикла, при заходе заднего конца трубы в закручивающую втулку, выключается нагрев сворачиваемого сечения, останавливается привод подачи и вращения, а затем производится раскрутка зажатой трубы на величину упругой деформации. Величина раскручивания задается в градусах на метр длины трубы для партии закручиваемых труб, при этом угол раскручивания рассчитывается по формуле

θ=α·L,

где - θ - угол на который раскручивается труба;

- α град/м - удельный коэффициент упругой деформации для партии труб;

- L метр - фактическая длина закрученной трубы.

Для реализации предложенного способа установка оснащается абсолютным датчиком продольного перемещения трубы, абсолютным датчиком вращения закручивающей втулки и датчиком наличия трубы на входе трубы в установку.

Предложенное изобретение представлено на чертежах, где на:

- фиг.1 показана схема изготовления труб со спиральными ребрами;

- фиг.2 - диаграмма, поясняющая суть способа.

На диаграмме показаны следующие величины:

а) - продольное перемещение трубы;

б) - текущий угол закрутки;

в) - температура скручиваемого сечения;

г) - упругая деформация трубы при скрутке;

д) - сигнал с датчика наличия трубы на входе в редуктор закручивающей втулки;

е) - сигнал включения нагрева скручиваемого сечения.

Схематично установка закрутки труб представлена на фиг.1 и содержит каретку 1 с цанговым зажимом трубы, перемещающуюся по продольным направляющим 2, привод продольного перемещения каретки 3 осуществляется от мотор-редуктора посредством винтовой передачи, привод закручивающей втулки 4 осуществляется от мотор-редуктора через 2-х ступенчатый редуктор, в выходном валу которого закреплена закручивающая втулка 5, за редуктором установлена высокочастотная установка 6 с индуктором для нагрева скручиваемого сечения и охлаждающая втулка 7. Дополнительно установка оснащается абсолютным датчиком 8 положения закручивающей втулки, абсолютным датчиком 9 перемещения каретки и датчиком наличия трубы 10 на входе трубы 11 в редуктор. Управление установкой осуществляется от пульта управления 12, соединенного с программно-логическим контроллером ПЛК 13, который формирует сигналы в выходной блок управления механизмами установки 14. Для реализации предложенного способа на входы ПЛК подаются сигналы от датчика 8 положения закручивающей втулки, датчика 9 перемещения каретки и датчика наличия трубы 10. Система автоматического управления обеспечивает автоматический цикл работы установки закрутки труб.

После задачи трубы в цанговый зажим начинается цикл закрутки трубы. Цикл закрутки начинается с включения цангового зажима, подачи охлаждающего трубу нейтрального газа (точки подвода газа показаны стрелками на фиг.1) и включения нагрева скручиваемого сечения (момент t0), через паузу t0…t1, когда температура закручиваемого сечения приблизится к заданной, включается привод продольной подачи и привод закрутки. Труба начинает закручиваться с заданным шагом и с заданной температурой зоны закрутки. В момент времени t2, когда процесс закрутки приближается к окончанию, выключается датчик наличия трубы и фиксирует положение заднего конца трубы относительно вращающей втулки. Система управления по абсолютному датчику 9 продольного перемещения сопровождает задний конец трубы и в момент времени t3, когда он входит в закручивающую втулку, выключает нагрев и останавливает приводы подачи 3 и закрутки 4. Через паузу t3…t4, во время которой прекращается нагрев, в момент t4 привод вращающей втулки включается в обратном направлении и начинает отработку упругой деформации. Величина раскрутки определяется введенным коэффициентом и измеренной длиной трубы. Длина скрученной трубы определяется по показаниям датчика продольного перемещения каретки. После отработки расчетного перемещения привод закрутки 4 останавливается и включается привод продольной подачи 3, который по датчику продольного перемещения 9 выводит задний конец трубы из закручивающей втулки 5, индуктора 6 и охлаждающей втулки 7. На этом цикл закрутки трубы прекращается. При этом выход трубы из закручивающей втулки происходит свободно, без усилия упругой деформации.

Таким образом, предложенный способ позволяет:

- снять упругую деформацию в закрученной трубе;

- вывести задний конец трубы из закручивающей втулки без повреждения ее пазов;

- повысить производительность установки и уменьшить себестоимость изготовления труб со спиральными ребрами за счет увеличения срока службы закручивающей втулки и уменьшения брака.

Способ изготовления труб со спиральными ребрами, включающий закрутку трубы с наружными продольными ребрами при местном нагреве сворачиваемого сечения и осевом перемещении, отличающийся тем, что при заходе заднего конца трубы в закручивающую втулку выключают нагрев, останавливают продольную подачу и вращение, а затем производят раскрутку зажатой трубы на величину упругой деформации, после чего трубу без упругой деформации свободно выводят из закручивающей втулки, при этом угол θ раскручивания трубы рассчитывают по формуле
θ=α·L,
где α - удельный коэффициент упругой деформации для трубы в партии, град./м;
L - фактическая длина закрученной трубы, м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при профилировании труб. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении осколочных оболочек боеприпасов для формирования на внутренней поверхности трубчатых заготовок с дном многозаходных спиральных рифлей встречного направления.

Изобретение относится к способу изготовления кассетных боеприпасов. .

Изобретение относится к боеприпасам, а более конкретно к снарядам, реактивным снарядам или минам с боеголовкой осколочно-фугасного действия, имеющей оболочку с насечками для равномерного дробления на осколки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

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

Изобретение относится к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных металлов и сплавов, используемых в теплообменных аппаратах

Изобретения относятся к области изготовления труб со спиральными ребрами на наружной поверхности из различных конструкционных материалов используемых в основном, в теплообменных аппаратах. Способ включает формирование трубы с продольными ребрами и скручивание ее на оправке. Упрощение процесса изготовления тонкостенных спиральных труб без применения местного нагрева при высоком качестве готовой трубы обеспечивается за счет того, что перед и после формирования продольных ребер и после скручивания трубы подвергают вакуумной термообработке при температуре в области рекристаллизации с вертикальным расположением труб и дистанционированием их друга от друга в рабочем пространстве печи. Передачу крутящего момента осуществляют через один из концов трубы, зафиксированный изнутри на оправке, в то время как второй конец трубы зафиксирован снаружи в зажимном приспособлении с образованием по всей длине закручиваемого участка зазора между трубой и оправкой, составляющего не более величины допуска на непрямолинейность трубы, и с возможностью поворота оправки относительно трубы. Устройство содержит соответствующее оборудование. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для производства труб с внутренним винтообразным оребрением методом прессования. Устройство включает контейнер с размещенной в нем заготовкой, пресс-шайбу, матрицу, пресс-иглу, выполненную на рабочем участке с винтообразными впадинами и выступами и соединенную с приводным механизмом, обеспечивающим вращение пресс-иглы со скоростью, соответствующей скорости прессования. Устойчивое винтообразное течение металла заготовки в очаге деформации и снижение усилия прессования обеспечивается за счет того, что матрица выполнена с заходным коническим и калибрующим участками, на рабочем участке пресс-иглы, прилегающем к телу пресс-иглы и соответствующем длине заходного участка матрицы, винтообразные впадины выполнены с изменяющимся шагом, при этом ширина и глубина каждой впадины уменьшаются к калибрующему участку матрицы, и отношение ширины к глубине впадины является постоянной величиной для всех сечений. Шаг впадин на рабочем участке пресс-иглы, соответствующем длине заходного участка матрицы, регламентирован формулой. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области изготовления труб с наружными спиральными ребрами, используемых в теплообменных аппаратах. Способ включает закрутку трубы с наружными продольными ребрами в процессе ее продольного перемещения при местном нагреве трубы, подачу инертного газа на внутреннюю и на наружную поверхности трубы с ее охлаждением. Изготовление труб с постоянным шагом и требуемым качеством поверхности без использования процессов щелочного травления обеспечивается за счет того, что подачу инертного газа начинают перед включением местного нагрева, на наружную поверхность трубы инертный газ подают в зону местного нагрева трубы и на участок трубы, выходящий из этой зоны, местный нагрев трубы производят до регламентированной температуры, при этом охлаждение трубы осуществляют до температуры, не превышающей температуру образования окисного слоя, растворимого кислотным травлением. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области изготовления труб сложного профиля на вертикальном прессе. На боковой поверхности контейнера выполняют отверстие, в котором устанавливают матрицу под прямым углом к оси пуансона в матрице-держателе, в контейнер подают заготовку. Изготовление труб большой длины без использования дополнительного оборудования обеспечивается за счет того, что с противоположной стороны контейнера в отверстие вводят пресс-иглу, выполненную с винтообразными впадинами и выступами на рабочем участке и с закрепленным на ее конце сверлом, которую размещают под углом к оси действия пресса. Вращая пресс-иглу до совмещения границы ее рабочего участка с поперечным сечением входного отверстия матрицы, в заготовке вдоль оси прессования просверливают сквозной канал. В контейнер вводят пуансон с закрепленной на нем пресс-шайбой и одновременно воздействуют пуансоном на заготовку и возобновляют вращение пресс-иглы. Пресс-иглу вращают с угловой скоростью, обеспечивающей один оборот иглы при подаче металла заготовки пуансоном на один шаг винтообразного оребрения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек с сеткой рифлей на внутренней поверхности. Для формирования сетки рифлей используют полую рабочую оправку c продольным разрезом и с сеткой выступов на наружной поверхности. Оболочку устанавливают в контейнер, вводят в нее с зазором оправку и производят упругую раздачу последней инструментальным стержнем. В результате происходит формообразование сетки углублений на внутренней поверхности оболочки за исключением участка, прилегающего к продольному разрезу рабочей оправки. Раздачу осуществляют с коэффициентом раздачи, который определяют из приведенного соотношения. Затем инструментальный стержень и оправку извлекают из полости оболочки и производят поворот оболочки или оправки вокруг оси на угол 90°÷180°. При этом при последующем повторном введении в полость оболочки оправки обеспечивают расположение ее выступов в ранее сформированных углублениях оболочки. Повторно осуществляют упругую раздачу оправки и формируют сетку углублений на необработанном участке поверхности оболочки. В результате обеспечивается возможность получения рифлей, имеющих различные форму и габаритные размеры. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек с сеткой рифлей на внутренней поверхности. На внутренней поверхности полой заготовки формообразуют сетку рифленых канавок посредством матрицы для обжима с конической рабочей поверхностью с углом конусности 10-45° и центрального инструментального стержня с сеткой рифленых выступов. Формообразование канавок ведут последовательно по участкам. При этом на полой заготовке образуют участок конической формы обжимом последней с коэффициентом обжима К=1,2 … 1,8. Для этого полую заготовку проталкивают через матрицу на шаг, кратный длине заготовки. Рифленые выступы рабочей поверхности стержня, выполненной с углом конусности 10-45°, внедряют во внутреннюю поверхность конического участка заготовки. Производят формоизменение упомянутого конического участка с сеткой рифленых канавок в участок цилиндрической формы. Формоизменение осуществляют путем перемещения полой заготовки в осевом направлении на шаг с одновременным образованием на ней последующего участка конической формы. В результате обеспечивается возможность получения сетки рифлей различных формы и размеров при одновременном сокращении количества операций. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Наверх