Способ изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов из трубных заготовок. Осуществляют нагрев трубной заготовки с прямым резом, наружным диаметром, превышающим наружный диаметр отвода, и длиной, превышающей длину внешней образующей отвода. Овализацию заготовки проводят на прессе до величины наружного диаметра овала по малой оси, равной или не более 2% наружного диаметра отвода. Затем осуществляют поворот заготовки на 90° и формовку в штампе с ориентацией большой оси овала в направлении силового воздействия. Обеспечивается равномерная толщина стенки по периметру отвода. 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов из трубных заготовок, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.
Известен способ изготовления бесшовных крутоизогнутых фитингов (А.с. СССР №114533, В21С 37/28, B21D 9/07, опубл. 01.01.1958), который заключается в предварительном придании заготовке с косыми срезами по обоим концам изогнутой и сплющенной формы с введением в нее торцевых оправок и последующей правке в штампе. К недостаткам способа следует отнести технологические ограничения, обусловленные возможностями холодной штамповки, при которой не возможно получить толстостенные отводы трубопроводов, а также высокую трудоемкость и низкую производительность.
Известно изготовление крутоизогнутых отводов (А.с. СССР №1174115, В21С 37/28, B21D 9/07, 22/06, опубл. 23.08.1985), включающее формование детали в виде крутоизогнутого отвода из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность нагретой трубной заготовки, т.е. изгиба с одновременной овализацией наружной части трубной заготовки по большой образующей. Затем осуществляют поворот заготовки на 90° и формовку с ориентацией малой оси овала параллельно направлению рабочего хода инструмента. Недостатком способа является многопереходность процесса формообразования, где для придания готовой детали круглого поперечного сечения осуществляют ее последующую калибровку в два этапа. При этом последующие калибровочные операции не устраняют разнотолщинности, полученной на первом переходе формообразования.
Наиболее близким решением, принятым за прототип, является изготовление крутоизогнутых тонкостенных трубных угольников в двуручьевом штампе (А.с. СССР №127229, В21С 37/28, B21D 7/06, опубл. 21.02.1960), один из ручьев которого гибочный, а другой - обжимной калибровочный. При этом гибочный ручей выполнен закрытым в поперечном сечении с глубиной ручья матрицы, большей диаметра заготовки, а обжимной калибровочный ручей - с разъемом между пуансоном и матрицей. Под воздействием пуансона овальное поперечное сечение изогнутой заготовки в обжимном ручье матрицы приобретает форму круга.
Недостатком способа является сложность центрирования заготовки с косым резом в штампе при изготовлении толстостенных отводов, что не позволяет обеспечить равномерную толщину стенки по периметру отвода.
Технической задачей, решаемой изобретением, является обеспечение равномерной толщины стенки по периметру толстостенных крутоизогнутых отводов, преимущественно с радиусом гиба 1,5÷2 наружных диаметра.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов, включающем нагрев трубной заготовки диаметром больше диаметра отвода, овализацию заготовки путем силового воздействия на ее боковую поверхность, поворот заготовки на 90° и формовку в штампе с криволинейным каналом с ориентацией большой оси овала в направлении силового воздействия, согласно изобретению используют заготовку с прямым резом, наружным диаметром больше наружного диаметра отвода на 5÷15% и длиной, превышающей длину внешней образующей отвода на 5÷20%, осуществляют овализацию на прессе до величины наружного диаметра овала по малой оси, равной или не более 2% наружного диаметра отвода.
Использование в предлагаемом способе заготовки с прямым резом позволит исключить замятие торца отвода при формовке и изменить схему нагружения с сосредоточенного изгиба на схему внецентренного растяжения.
Использование заготовки, наружный диаметр которой больше наружного диаметра отвода на 5÷15%, позволит получить отводы с равномерной толщиной стенки по периметру на торцах готового изделия. Применение заготовки наружным диаметром больше 15% приведет к увеличению толщины стенки после штамповки и невозможности получения отводов требуемого качества, а наружным диаметром меньше 5% приведет к утонению стенки заготовки и не обеспечит требуемого радиуса гиба отвода.
Использование заготовки длиной, превышающей длину внешней образующей готового отвода на 5÷20%, позволяет получить равномерную толщину стенки отвода по периметру на торцах готового изделия. Использование заготовки длиной, превышающей длину внешней образующей готового отвода менее чем на 5%, не обеспечит требуемые геометрические параметры отвода (строительную длину, толщину стенки отвода, диаметр и заполнение криволинейного канала штампа). А при использовании заготовки длиной, превышающей длину внешней образующей готового отвода более чем на 20%, произойдет перерасход металла.
Осуществление овализации заготовки на прессе с использованием плит позволяет универсализировать процесс формовки для изготовления отводов любого типоразмера, используя один набор плит. При этом выполнение последующей формовки в штампе обеспечит получение отводов требуемого радиуса гиба. Выполнение овализации заготовки до величины наружного диаметра овала по малой оси, равной или не более 2% наружного диаметра отвода, при последующей формовке обеспечит получение равномерной толщины стенки по периметру отвода на торцах готового изделия. При овализации заготовки с получением наружного диаметра овала по малой оси более 2% наружного диаметра отвода произойдет выдавливание части металла в зоне смыкания штампа (матриц), что приведет к необходимости зачистки отвода и, возможно, не всегда обеспечит требуемые геометрические параметры отвода (радиус гиба, диаметр отвода).
Предлагаемый способ поясняется рисунками, где на фиг. 1 представлены этапы овализации трубной заготовки на прессе с помощью универсальных плит: на фиг. 1, а - начало овализации трубной заготовки, на фиг. 1, б - окончательный этап овализации; на фиг. 2, а представлен штамп в сомкнутом состоянии, на фиг. 2, б - вид А на фиг. 2, а; на фиг. 3 представлены этапы формовки заготовки, выполненной с помощью компьютерного моделирования (показана 
часть каждого этапа): на фиг. 3, а - начало формовки овализированной заготовки, на фиг. 3, б и 3, в - промежуточные этапы и на фиг. 3, г - окончательный этап формовки и получение крутоизогнутого отвода.
Трубную заготовку 1 овализируют на прессе с помощью универсальных плит 2, штамп для формовки состоит из верхней 3 и нижней 4 матриц.
Предлагаемый способ изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов осуществляют следующим образом. Для формовки используют трубную заготовку 1, выполненную с прямым резом, диаметром больше диаметра отвода на 5÷15% и длиной, превышающей длину внешней образующей готового отвода на 5÷20%. Нагретую заготовку 1 овализируют на прессе с помощью универсальных плит 2 до величины наружного диаметра овала D по малой оси, равной наружному диаметру отвода (DN) или составляющей не более 2% от его величины. Затем осуществляют формовку овализированной заготовки в штампе с криволинейным каналом между верхней 3 и нижней 4 матрицами, при этом заготовку поворачивают на 90° с ориентацией большой оси овала в направлении силового воздействия. Формовку осуществляют с радиусом гиба, составляющим 1,5÷2 наружных диаметра отвода.
Предлагаемый способ изготовления отводов был опробован на АО «Трубодеталь» при изготовлении отводов крутоизогнутых штампосварных (ОКШ) 406,4×36 мм из стали Х70. Для изготовления отводов использовали трубную заготовку с прямым резом по обоим концам, диаметром 464 мм, что больше диаметра изготавливаемого отвода на 14%, и длиной 1400 мм, превышающей длину внешней образующей готового отвода на 8,8% (длина 1287 мм). Овализацию заготовки проводили на прессе с использованием комплекта универсальных плит до величины наружного диаметра овала по малой оси, равного 410 мм, что не превышало 2% от величины наружного диаметра отвода. В результате формовки были получены отводы с равномерной толщиной стенки по периметру отвода, составляющей 36 мм, и радиусом гиба R, равным 610 мм (R=1,525DN). Не происходило замятия торца отвода при формовке.
Пример изготовления отвода крутоизогнутого штампованного 219,1×23 мм из стали Х70 с диаметром овала по малой оси, равным наружному диаметру отвода. Для изготовления отводов использовали трубную заготовку размером 237×23 мм с прямым резом по обоим концам, диаметр которой больше диаметра изготавливаемого отвода на 8%, и длиной 760 мм, превышающей длину внешней образующей готового отвода на 18%. Овализацию заготовки проводили на прессе с использованием комплекта универсальных плит до величины наружного диаметра овала по малой оси, равного 219 мм, что соответствует величине наружного диаметра отвода. В результате формовки были получены отводы с равномерной толщиной стенки по периметру отвода, составляющей 23 мм, и радиусом гиба R, равным 300 мм (R=1,5DN). Замятия торца отвода при формовке не происходило.
Использование предлагаемого способа изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов позволяет усовершенствовать технологию за счет универсализации производства различного типоразмера отводов с применением одного комплекта плит, обеспечивает равномерную толщину стенки по периметру отвода на торцах готового изделия и повышение производительности.
Способ изготовления толстостенных крутоизогнутых отводов, включающий нагрев трубной заготовки диаметром больше диаметра отвода, овализацию наружной части трубной заготовки путем силового воздействия на ее боковую поверхность, поворот заготовки на 90° и формовку в штампе с криволинейным каналом с ориентацией большой оси овала в направлении силового воздействия, отличающийся тем, что используют заготовку с прямым резом по ее концам, наружным диаметром больше наружного диаметра отвода на 5÷15% и длиной, превышающей длину внешней образующей отвода на 5÷20%, причем овализацию наружной части трубной заготовки осуществляют на прессе до величины наружного диаметра овала по малой оси, равной или не более 2% наружного диаметра отвода.
