CS231236B1 - Válcovací nástroje pro výrobu přesných bezešvých trubek - Google Patents

Abstract

Vynález se týká válcovacích nástrojů, tj. válců a válcovacího tmu pro # výrobu přesných bezešvých trubek válcováním za studená a řeší problém zajištění přesně definovaného rozdělení celkové deformace na deformaci v průměru a deformaci tloušt ­ ky stěny za účelem dosažení maximální kva ­ lity vnitřního povrchu. Účelu je dosaženo úpravou pracovních částí válců a válcova ­ cího tmu,' přičemž optimalizačním prvkem je rozdělení celkové deformace po celé délce pracovní části pracovních nástrojů při respektování vnějších technologických podmínek. Válcovací nástroje podle vynálezu lze použít na všech známých konstrukčních typech válcovacích strojů pro celý rozměrový sor ­ timent přesných bezeívých trubek.

Description

Vynález se týká válcovacích nástrojů, tj. válců a válcovacích trnů pro výrobu bezešvých přesných trubek válcováním za studená na poutnickýoh válcovacích stolicích·

Dosud používané válcovací nástroje je možno podle optimalizačního kritéria použitého při návrhu jejich tvaru rozdělit do čtyř základních skupin. Do první skupiny je možno zařadit válcovací nástroje zabezpečující progresivně se zmenšující stupeň deformace po'délce pracovního pásma. Do druhé skupiny pak válcovací nástroje zabezpečující maximálně přesné geometrické parametry hotové trubky. Třetí skupinu tvoří válcovací néstro je zabezpečující rovnoměrné rozložení tlaku kovu na válce po délce pracovního pásma. Do čtvrté skupiny je možno zahrnout tvary válcovacích nástrojů, které minimalizují énergii na překonání sil vnitřního odporu kovu proti deformaci.

2édný z dosud známých a používaných tvarů válcovacích hástrojů nerespektuje požadavek dosažení maximální kvality vnitřního povrchu válcovaných trubek, nebol tyto tvary válcovacích nástrojů neumožňují dodržet přesně definované rozdělení celkové deformace na deformaci průměru a deformaci tloušlky stěny.

Tyto nevýhody odstraňují válcovací nástroje podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pracovní Část válcovacího trnu je tvořena rotační plochou, jejíž jednotlivé průměry dx v rovinách příčných řezů vzdálených o hodnotu xt<^0} od vstupní roviny jsou dány vztahem:

dx d_v - 4 d_c ^lQg _1O · log )0 z_T /1/ kde a kalibrační parametr

Lj, délka pracovní části d_v průměr válcovacího trnu ve vstupní rovině pracovní části ádp rozdíl mezi průměrem válcovacího tmu ve vstupní rovině a výstupní rovině pracovní ^υ části z_T základ kalibrační logaritmické funkce a dvojice válců má ve své pracovní části vytvořen kalibr, u kterého průměry patní části v rovinách přísných řezů vzdálených o hodnotu x é L^> od vstupní roviny jsou dány vztahem:

Dx = dx ^LP ^LP

D^Q

L. Dy . ( dx + 2 tx )

Lp Lp /2/ kde dx

Lr, průměr válcovacího trnu ve vzdálenosti x od vstupní roviny pracovní části velikost mezery mezi pracovním povrchem válcovacího trnu a pracovním povrchem kalibru válce ve vzdálenosti x od vstupní roviny pracovní části tv 1 n tf.

. &

tn D_u skutečná hodnota redukčního poměru, kde tv velikost mezery mezi pracovním povrchem válcovacího tmu a pracovním povrchem kalibru válce ve vstupní rovině prse. části t_H velikost mezery mezi pracovním povrchem válcovacího tmu a pracovním povrchem kalibru válce ve výstupní rovině pracovní části

D_h průměr kalibru válců ve výstupní rovině pracovní části.

U válcovacích nástrojů podle vynálezu je optimalizačním kritériem pro dosažení maximální kvality vnitřního povrchu za studená válcovaných trubek vhodné rozdělení celkové deformace po celé délce pracovní části válcovacích nástrojů při respektování vnějších technologických podmínek.

Válcovací nástroje podle vynálezu zajišlují průběh tvářecího procesu, který maximálně omezuje možnost vzniku vad deformačního charakteru na vnitřním povrchu válcovaných trubek. Při návrhu tvaru válcovacích nástrojů je mošno respektovat měnící se vnější podmínky, ve kterých je válcovací proces realizován. Lze dosáhnout rovnoměrného zatížení válcovací soustavy nevyžadující korekci tvaru válcovacích nástrojů. Neméně významné je i zabezpečení minimální nerovnoměrnosti podmínek mazání na vnitřním povrchu tvářené trubky, což vedle zlepěené jakosti přináší i zvýšení životnosti válcovacích nástrojů.

Také experimentálně zjištěné hodnoty silových parametrů ukazují, že při použití válcovacích nástrojů podle vynálezu docházi ke zrovnoměrnění zatížení v průběhu pracovního cyklu. Přédevším jsou však potlačena nepříznivá výrazná maxima, což vytváří podmínky pro rovnoměrnou deformaci a tok materiálu v kalibru v podélném i obvodovém směru válcované trubky. Deformace probíhá v podmínkách homogenního plastického toku, bez překračování mezních stavů, kdy se plastická deformace šíří přednostně v preferentních skluzových rovinách se vznikem mikroskopického deformačního zvrésněnl na vnitřním povrchu proválků, odstraňují se tak deformačně napěíové podmínky pro vznik přeložek a snížení kvality vnitřního povrchu předmětných trubek. Rovnoměrné rozložení a výrazně nižší úroveň deformačních tlaků současně ovlivňuje i účinnost technologického mazání, tedy i kvalitu vnitřního povrchu trubek, zvýšení životnosti válcovacího nářadí, snížení dynamických účinků válcování na kvalitu vývalků a dal. Při návrhu válcovacích nástrojů je možno respektovat měnící se vnější podmínky, ve kterých je válcovací proces realizován. Lze dosáhnout rovnoměrného zatížení válcovací sousta vy nevyžadující dodatečnou výrobní korekci jejich tvarní.

Válcovací nástroje podle vynálezu je možno použít při výrobě přesných bezešvých trubek válcováním za studená z neželezných slitin a oceli feritických a austenitických. Na válcovacích strojích všech známých konstrukcí a*typů. Použití nelimituje rozměr vyráběných trubek. S válcovacími nástroji podle vynálezu již byly provedeny provozní zkoušky, v kte?· rých bylo dosaženo pozitivních výsledků.

Příkladné provedení válcovacích nástrojů podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 jsou válcovací nástroje znázorněny ve vstupní poloze, na obr. 2 je schematicky znázorněna změna průměru pracovní části válcovacích nástrojů v rozvinutém tvaru, a na obr. 3 jsou grafy experimentálně zjištěných silových parametrů (válcovacího tlaku a exiální síly v trnové tyči).

Válcovací nástroje pro výrobu přesných bezešvých trubek válcováním za studená na poutnických válcovacích stolicích jsou schematicky znázorněny na obr. Tvoří je dvojice pracovních válců i s kruhovým kalibrem proměnného průměru a válcovací trn 2. Na obr. 2 je pak schematicky znázorněna změna průměru pracovní části J válcovacích nástrojů v rozvinutém tvaru. Pracovní část J je ohraničena vstupní 'rovinou £ a výstupní rovinou 2· Ve vzdálenosti χ od vstupní roviny £ má pak válcovací tm 2 průměr d^ (podle rovnice /1/).

Průměr kalibru válců i ve vzdálenosti 2 je pak Djj a velikost mezery mezi pracovním po^LP vrchem válcovacího tmu 2 ^a pracovním povrchem kalibru válce i ve vzdálenosti j je tjj.

Lp

Dvojice válců má ve své pracovní ploše vytvořen kruhový kalibr, jehož průměry Dx v rovinách příčných řezů vzdálených o hodnotu 2 od vstupní pracovní části jsou dány ^p vztahem: /2/.

Výsledky měření silových parametrů uvedené na obr. 3 ukazují další výhody kalibrace pracovních nástrojů podle vynálezu. Běžně používané válcovací nástroje pracují v režimu, který je charakterizován průběhem válcovacího tlaku podle křivek 6 a 2. Axiální síly v trnové tyči pak dosahují hodnot 2 a i£·

Křivka 8 zobrazuje hodnoty válcovacího tlaku a 11 hodnoty axiální síly v trnové' tyči u válcovacích nástrojů podle vynálezu. Provozním válcováním byl prokázán vliv válcovacích nástrojů podle vynálezu na kvalitní výsledky válcování.

Claims (1)

1. Válcovací nástroje pro výrobu přesných bezešvých trubek, skládající se z válcovacího trnu a dvojice válců vyznačující se tím, že pracovní část válcovacího trnu je tvořena rotační plochou, jejíž jednotlivé průměry di v rovinách příčných řezů vzdálených <ζθ; Lp> od

   Lp

   Jx

   Lp — d_v — Zi d^ · log log ,0 z_T vztahem:

   a dvojice válců má ve své pracovní části vytvořen kalibr, u kterého průměry patní části v rovinách příčných řezů vzdálených o hodnotu x£<^0; Lp> od vstupní roviny jsou dány r t„ + 2 • (dg * 2 t 2 >

   3 výkresy

   axiální síla působící na válcovací trn /kE/ válcovací tlak /kE/