Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок



Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок
Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок
Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок

 


Владельцы патента RU 2499648:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") (RU)

Изобретение относится к раскатке фланцев трубчатых заготовок. Осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25°<β1<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса. Деформируют участок усеченного конуса, прилегающий к его основанию, путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 8°<β2<12° к оси заготовки, с формированием предварительного фланца на заготовке. Деформируют предварительный фланец и недеформированный участок усеченного конуса заготовки путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 50°<α<70° к оси заготовки. В результате расширяются технологические возможности. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области ротационной обработки материалов давлением и может быть использовано на предприятиях машиностроительных, энергетического машиностроения, атомной энергетики, химической промышленности и других.

Известен способ получения ступенчатых валов [А.с. №1773539]. В способе цилиндрическую заготовку деформируют неподвижным клиновым инструментом, осуществляя перемещение заготовки с помощью двух приводных опорных роликов и ее вращение за счет контактного трения между поверхностями клинового инструмента и заготовки. Недостаток способа в том, что структура металла бурта остается недеформированной и следовательно менее прочной, чем материал остальной деформированной части детали. Способ имеет ограниченные технологические возможности по отношению диаметра DБ бурта к диаметру DВ втулочной части детали.

Известен способ получения буртов на трубчатых заготовках раскаткой, выбранный за прототип [Патент RU №2304033]. Деформирование производят в два этапа. На первом этапе осуществляют ротационную высадку заготовки под углом 15°<α1<45° к оси заготовки и получают усеченный конус. На втором этапе деформируют усеченный конус перемещением ролика под углом 45°<α2<75°. При формировании усеченного конуса на его основании образуются наплывы, характерные для всех процессов ротационного деформирования заготовок. Если относительное удлинение металла более 20% (δ≥20%), то наплывы на втором этапе деформирования устраняются. При относительном удлинении материала менее 20% (δ<20%), наплывы преобразовываются в закаты, которые приводят к образованию складок и трещин на формируемых фланцах.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа раскатки фланцев (буртов) путем обеспечения возможности формирования фланцев на заготовках из материалов с относительным удлинением δ<20%.

Для решения задачи предложен способ раскатки фланцев трубчатых заготовок, включающий деформирование заготовки деформирующим инструментом путем сообщения вращения заготовке с обеспечением синхронного с заготовкой вращения деформирующего инструмента посредством контактного трения между деформирующим инструментом и заготовкой. Деформирующий инструмент вращают и поворачивают относительно оси заготовки, при этом деформирование заготовки осуществляют в три этапа. На первом этапе осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25<β1<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса. На втором этапе деформируют участок усеченного конуса, прилегающий к его основанию, путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 8°<β2<12° к оси заготовки, с формированием предварительного фланца на заготовке. На третьем этапе деформируют предварительный фланец и недеформированный участок усеченного конуса заготовки путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 50°<α<70° к оси заготовки.

Деформирование на втором этапе под углом β2 предотвращает возможность образования неустранимого заката на основании сформированного усеченного конуса. Окончательное формирование фланца выполняется на третьем этапе валком под углом α к оси заготовки. Благодаря углу а происходит интенсивное течение металла, как в радиальном, так и в осевом направлениях. При этом радиальное течение металла обеспечивает получение радиального фланца на срединной части детали, а течение металла в осевом направлении приводит к формированию ее втулочной части. Схема последовательного комбинированного деформирования заготовки позволяет изготавливать по предлагаемому способу детали из материалов с относительным удлинением менее 20%, имеющие фланцы на срединной части с отношением диаметра DФ фланца к диаметру DB втулочной части детали D Ф D B < 1,5 ÷ 2,0, таким образом расширяя технологические возможности процесса раскатки буртов (фланцев). Совокупность отличительных признаков необходима и достаточна для решения поставленной задачи.

При угле β1, между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 25° происходит деформирование в радиальном направлении преимущественно торцовой части заготовки. Углы β1 более 30° приводят к образованию, у основания усеченного конуса заготовки, закатов с формой, которую невозможно устранить последующим деформированием. Применение углов β2, между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 8° затрудняет течение металла в осевом направлении. При углах β2, более 12° закаты на поверхности заготовки приобретают неустранимую форму. Применение углов α между вторым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 50° ограничивает длину формируемой втулочной части детали соотношением l B D Ф < 0,20 ÷ 0,22, где lB - длина втулочной части детали, DФ - диаметр фланца. Использование углов α2 более 70° затрудняет течение металла в радиальном направлении и ограничивает размеры формируемых фланцев на срединной части заготовки соотношением D Ф D B < 1,2 ÷ 1,3.

Устройство для реализации способа состоит из: 1 - деформирующий валок; 2 - приводная матрица; 3 - трубчатая заготовка; 4 - выталкиватель; 5 - опора выталкивателя; 6 - деформирующий валок (Фиг.1, 2, 3).

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Первые два этапа предварительного деформирования заготовки включают сообщение вращения заготовке 3 с обеспечением синхронного с заготовкой вращения деформирующего валка 1 за счет контактного трения между валком 1 и заготовкой 3 и локальное деформирование заготовки деформирующим валком 1, установленным с возможностью вращения и поворота относительно оси заготовки (Фиг.1, 2).

Третий этап окончательного формирования детали включает поступательное перемещение опоры выталкивателя к заготовке, вращение заготовки с обеспечением синхронного с заготовкой 3 вращения деформирующего валка 6 за счет контактного трения между валком 6 и заготовкой и локальное деформирование заготовки 3 деформирующим валком 6, установленным с возможностью вращения и поворота относительно оси заготовки (фиг.3).

Деформирующий валок 1 цилиндрической формы устанавливают под углом β1 к оси заготовки 3. Исходную трубчатую заготовку 3 ступенчатой формы одевают на стержневую часть выталкивателя 4 и устанавливают в приводной матрице 2 на высоту деформируемой части заготовки. Опора выталкивателя 5 подводится к выталкивателю 4 и вводится с ним в контакт для повышения жесткости системы заготовка-инструмент. Деформирующий валок 6 устанавливают в исходное положение под углом а к оси заготовки 3. Приводную матрицу 2 с заготовкой 3 приводят во вращение, деформирующий валок 1 подводят к заготовке 3, перемещают его под установленным углом β1 и таким образом осуществляют процесс первого этапа предварительного деформирования заготовки 3. В процессе деформирования часть выставленного участка трубчатой заготовки 3 приобретает форму усеченного конуса. Форма усеченного конуса создает благоприятные условия для последующего формирования фланца на срединной части заготовки.

На втором этапе деформирования заготовки угол наклона деформирующего валка 1 относительно оси заготовки меняют на угол β2 (фиг.2). Деформирующий валок 1 вновь подводят к сформированной конической поверхности заготовки 3 под углом β2, деформируют сформированный усеченный конус и таким образом осуществляют процесс формирования фланца предварительной формы. Формирование фланца предварительной формы предотвращает возможность образования закатов и трещин на поверхности изготовленного фланца. На третьем этапе деформирования заготовки опору выталкивателя 5 и еформирующий валок 6 подводят к заготовке 3 с фланцем предварительной формы, деформируют фланец предварительной формы и недеформированный участок усеченного конуса. В результате получают деталь требуемой формы (фиг.3).

Пример реализации способа.

Предлагаемым способом получили втулки с фланцами, имеющие размеры: представленными в табл.1.

В таблице обозначены:

β1, β2 - углы между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы;

α - угол между вторым деформирующим роликом и осью приводной матрицы;

hФ - высота фланца;

DФ - диаметр фланца;

DB - наружный диаметр раскатанной втулочной части детали;

lВ - длина раскатанной втулочной части детали;

D - внутренний диаметр заготовки и детали.

Таблица 1
β1, град β2, град α, град hф, мм DФ, мм DB, мм lВ, мм D, мм D Ф D B
25 8 50 6 79 40 18 25 1,97
60 6 77 40 20 25 1,92
70 6 75 40 22 25 1,88
10 50 6 76 40 19 25 1,90
60 6 75 40 21 25 1,88
70 6 74 40 23 25 1,86
12 50 6 75 40 21 25 1,88
60 6 74 40 23 25 1,86
70 6 73 40 25 25 1,83
27 8 50 6 73 40 22 25 1,83
60 6 72 40 24 25 1,80
70 6 71 40 26 25 1,78
10 50 6 70 40 23 25 1,76
60 6 69 40 25 25 1,73
70 6 68 40 27 25 1,70
12 50 6 69 40 24 25 1,72
60 6 67 40 26 25 1,68
70 6 66 40 28 25 1,65
30 8 50 6 65 40 25 25 1,63
60 6 64 40 27 25 1,60
70 6 63 40 29 25 1,57
10 50 6 64 40 26 25 1,60
60 6 63 40 28 25 1,57
70 6 62 40 30 25 1,55
12 50 6 63 40 27 25 1,57
60 6 62 40 29 25 1,55
70 6 61 40 32 25 1,52

При раскатке деталей с указанными размерами использованы трубчатые заготовки ступенчатой формы:

DH - наружный диаметр недеформируемого участка заготовки, установленного в приводную матрицу, DH=35 мм;

lH - длина недеформируемого участка заготовки, lH=23 мм;

DД - наружный диаметр деформируемого участка заготовки, DД=45 мм;

lД - длина деформируемого участка заготовки, lД =25 мм.

Материал заготовок - латунь ЛМцС58-2-2, имеющая характеристики: относительное удлинение δ=8÷10%, предел прочности σВ=300÷350 МПа. Область применения латуни ЛМцС58-2-2: втулки и другие детали [ГОСТ 17711-72].

На первом этапе деформирования заготовки реализован процесс ротационной высадки выставленного участка трубчатой заготовки деформирующим валком 1, установленным под углом β1 к оси заготовки. В процессе деформирования часть выставленного участка трубчатой заготовки приобретает форму усеченного конуса.

На втором этапе деформирования заготовки реализован процесс ротационной высадки участка, прилегающего к основанию сформированного усеченного конуса заготовки деформирующим валком 1, установленным под углом β2 к оси заготовки и формирование фланца предварительной формы.

На третьем этапе реализован процесс радиально-осевого ротационного выдавливания валком 6, установленным под углом а к оси заготовки. В момент окончательного формообразования, детали приобрели требуемые форму, размеры фланца и втулочной части. Детали дефектов не имеют.

Реализованный способ раскатки фланцев обеспечивает возможность формирования фланцев на заготовках из материалов с разным относительным удлинением δ и расширяет технологические возможности способа.

Способ раскатки фланцев трубчатых заготовок, включающий деформирование заготовки деформирующим инструментом путем сообщения вращения заготовке с обеспечением синхронного с заготовкой вращения деформирующего инструмента посредством контактного трения между деформирующим инструментом и заготовкой, при этом деформирующий инструмент вращают и поворачивают относительно оси заготовки, отличающийся тем, что деформирование заготовки осуществляют в три этапа, причем на первом этапе осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25°<β1<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса, на втором этапе деформируют участок усеченного конуса, прилегающий к его основанию, путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 8°<β2<12° к оси заготовки, с формированием предварительного фланца на заготовке, а на третьем этапе деформируют предварительный фланец и недеформированный участок усеченного конуса заготовки путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 50°<α<70° к оси заготовки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительным железобетонным конструкциям и их армированию. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в технологических процессах изготовления тел вращения любой формы прокаткой. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения деталей типа ступенчатых валов посредством поперечно-клиновой прокатки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве деталей с удлиненной осью. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при разработке малоотходных процессов формообразования поковок удлиненной формы, преимущественно гаечных ключей.

Изобретение относится к области ротационной обработки материалов давлением и может быть использовано для получения буртов на трубчатых заготовках. .

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу изготовления технологического инструмента, и может быть использовано при изготовлении дорнов пилигримовых станов для прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров (273-550 мм).
Изобретение относится к изготовлению плунжеров для телескопических длинноходовых гидроцилиндров в автомобильной промышленности, сельскохозяйственном машиностроении и дорожном строительстве.

Изобретение относится к трубопрокатному производству, а именно к способу изготовления дорнов пилигримовых станов для прокатки горячекатаных труб большого и среднего диаметров (273-550 мм).

Изобретение относится к обработке металлов давлением, изготовлению сфероконических пальцев рулевых тяг и шаровых шарниров передней подвески легковых автомобилей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к обработке металлов ротационным способом. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных оболочек несимметричной формы двойной кривизны с фланцем, и находит применение в строительстве и производстве сантехники.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. .

Изобретение относится к механической обработке металлов, в частности к обработке давлением листового материала комбинированным способом, и может быть использовано при изготовлении деталей типа днищ.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению ротационным выдавливанием или ротационной вытяжкой полого тела из обрабатываемой детали в виде круглой заготовки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, для изготовления тонкостенных крупногабаритных обечаек специальной техники, работающих под высоким давлением. Изготавливают заготовки с наружными диаметрами от 278 мм до 409 мм из прутка диаметром 250 мм. Осуществляют его резку на отрезки, нагрев, осадку на молоте, прошивку с двух сторон и раскатку полученного кольца на оправке, механическую обработку раскатанных колец с выполнением на конце фаски 2×30° и заходной цилиндрической части с торцевым упором. Подготовленную заготовку подвергают ротационной вытяжкой роликами, которую проводят на начальных переходах «на проход» с увеличением продольной подачи на 15-20% к выходу ролика с заготовки. Улучшается качество и надежность обечаек, сокращаются трудозатраты и снижается себестоимость обечаек. 7 ил.
Наверх