RU2152283C1

RU2152283C1 - Method for making elbow

Info

Publication number: RU2152283C1
Application number: RU98105377A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Мусаев
Original assignee: Мусаев Ризван Магомедович
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 2000-07-10

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly manufacture of elbow pipe for different pipeline system. SUBSTANCE: method comprises steps of placing thin-wall blank in two symmetrically arranged metallic mandrels of bending apparatus; using mandrels with cores. In the result blank is embraced along its whole length by outer and inner diameters. Mandrels with cores are turned relative to axis spaced from outer diameter of tubular blank by distance equal to one-two thickness values of blank. Simultaneously central portion of blank is flattened and blank is bent. At mutual turning of mandrels blank is fixed by its outer diameter in direction normal relative to bending plane. Then flattened and bent portion of blank is expanded by applying inner pressure. EFFECT: lowered cost of process for making elbow pipe, enhanced quality of it. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и строительства и может быть использовано для изготовления угольников различных трубопроводных систем в машиностроении, а также в системах тепло-водогазоснабжения в строительстве. The invention relates to the field of mechanical engineering and construction and can be used for the manufacture of squares of various pipeline systems in mechanical engineering, as well as in heat and water supply systems in construction.

Известен способ изготовления угольника, включающий операции изгиба трубчатой заготовки со скошенными торцами вталкиванием в жесткую матрицу с одновременным приложением давления к внутренней поверхности (Сапожников В.М. и др. Интенсификация технологических процессов формообразования деталей из труб. Москва, Машиностроение, 1995, с.151). A known method of manufacturing a square, including the operation of bending a tubular workpiece with beveled ends by pushing it into a rigid matrix with simultaneous application of pressure to the inner surface (Sapozhnikov V.M. et al. Intensification of technological processes of forming parts from pipes. Moscow, Engineering, 1995, p.151 )

Недостатком известного способа является ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что по данному способу возможно изготовить угольники с внутренним радиусом гиба центрального торовидного участка R_вн, превышающим диаметр исходной трубчатой заготовки в один-два раза

где R_вн - внутренний радиус изгиба центрального торовидного участка, м.The disadvantage of this method is the limited technological capabilities due to the fact that this method is possible to produce squares with an inner bending radius of the central toroidal section R _ext exceeding the diameter of the original tubular billet by one to two times

where R _VN is the inner bend radius of the central toroidal section, m

D - диаметр окружности исходной трубчатой заготовки; м. D is the diameter of the circle of the original tubular billet; m

Другим недостатком известного способа является большая себестоимость изготовления угольника, обусловленная тем, что:
а) для осуществления процесса необходим дорогой специализированный пресс типа ПГФП 20/100, имеющий два равнозначных по мощности силовых привода, работающих встречно и обладающих большим ходом, а также необходим мощный привод для предотвращения раскрытия стыка полуматриц;
б) для получения угольника одного диаметра, но с разными углами гиба необходимо изготовить отдельный штамп.Another disadvantage of this method is the high cost of manufacturing a square, due to the fact that:
a) for the implementation of the process, an expensive specialized press of the type ПГФП 20/100 is required, having two power drives of equal power, working counter-clockwise and having a high stroke, and also a powerful drive is needed to prevent the joint of the half-matrices from opening;
b) to obtain a square of the same diameter, but with different bending angles, it is necessary to produce a separate stamp.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ изготовления угольника из тонкостенной трубчатой заготовки, включающий операции сплющивания центральной части трубчатой заготовки, гибки сплющенной части и раздачи полученной сплющенной и изогнутой части внутренним давлением (SU 837469, 20.06.1981, В 21 D 9/00). The closest in technical essence to the claimed invention is a method of manufacturing a square from a thin-walled tubular billet, including the operation of flattening the central part of the tubular billet, bending the flattened part and distributing the obtained flattened and bent part with internal pressure (SU 837469, 06.20.1981, B 21 D 9 / 00).

Недостатком известного способа являются большие затраты на изготовление угольника, что обусловлено следующими причинами:
а) для формообразования угольника используются три вида операций и соответственно три вида оснастки.The disadvantage of this method is the high cost of manufacturing a square, due to the following reasons:
a) for the formation of the square use three types of operations and, accordingly, three types of equipment.

б) очаг деформации охватывает участок трубчатой заготовки длиной около двух длин изгибаемого участка, а сплющивание независимо от радиуса и угла изгиба во всех случаях производят до величины, равной двум-четырем толщинам стенки исходной трубчатой заготовки, что требует больших энергетических затрат как при cплющивании, так и при гидрораздаче;
в) большие размеры очага деформации при сплющивании, охватывающего участок трубчатой заготовки длиной около двух длин изгибаемого участка, снижают качество готового угольника.b) the deformation zone covers a section of a tubular billet with a length of about two lengths of the bent section, and flattening, regardless of the radius and bending angle, in all cases is carried out to a value equal to two to four wall thicknesses of the original tubular billet, which requires large energy costs both when flattening and with hydraulic distribution;
c) the large size of the deformation zone during flattening, covering a section of a tubular workpiece with a length of about two lengths of a bent section, reduces the quality of the finished square.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение затрат на изготовление угольника, получаемого из трубчатой заготовки, длина которой не превышает трех-четырех ее диаметров, путем совмещения операций и уменьшения энергоемкости процесса, а также улучшение качества изделия за счет уменьшения площади поверхности сплющиваемой части заготовки. The technical problem to which the invention is directed is to reduce the cost of manufacturing a square obtained from a tubular billet, the length of which does not exceed three to four diameters, by combining operations and reducing the energy intensity of the process, as well as improving the quality of the product by reducing the surface area of the flattened parts of the workpiece.

Для решения поставленной задачи в способе изготовления угольника из тонкостенной трубчатой заготовки, включающем операции сплющивания центральной части трубчатой заготовки, гибки сплющенной части и раздачи полученной сплющенной и изогнутой части внутренним давлением, перед сплющиванием заготовку размещают в двух симметрично расположенных металлических оправках гибочного устройства, оснащенных сердечниками, с обеспечением охвата заготовки по всей длине по наружному и внутреннему диаметрам, а сплющивание центральной части заготовки осуществляют одновременно с гибкой путем взаимного разворота оправок с сердечниками относительно оси, отстоящей от наружного диаметра трубчатой заготовки на расстояние, составляющее одну-две толщины заготовки, с фиксацией заготовки по наружному диаметру в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба. To solve the problem in a method of manufacturing a square from a thin-walled tubular billet, including the operation of flattening the central part of the tubular billet, bending the flattened part and distributing the obtained flattened and bent part with internal pressure, before flattening, the workpiece is placed in two symmetrically arranged metal mandrels of the bending device equipped with cores, ensuring coverage of the workpiece along the entire length of the outer and inner diameters, and flattening the Central part of the workpiece and performed simultaneously with the flexible mandrel by mutual rotation with respect to core axis spaced from the outer diameter of the tubular blank at a distance of one to two thickness of the workpiece, with the workpiece fixing the outside diameter in the direction perpendicular to the bending plane.

В результате обеспечивается возможность реализовать в очаге деформации угольника специфическую разновидность схемы изгиба трубы с растяжением, когда нейтральная линия изгиба лежит в области внутреннего радиуса гиба, что исключает гофрообразавание. As a result, it is possible to implement a specific variation of the pipe bending scheme with tension in the deformation area of the square when the neutral bending line lies in the region of the bending radius, which eliminates corrugation.

С увеличением угла гиба происходит дополнительная подача материала трубчатой заготовки из полости между оправкой и сердечником в увеличивающийся очаг деформации в области наружных, наиболее растянутых волокон, одновременно происходит сплющивание очага деформации. Совокупность указанных факторов устраняет разрушение наиболее нагруженных волокон и обеспечивает целостность очага деформации на всем протяжении процесса. With an increase in the bending angle, an additional supply of material of the tubular billet from the cavity between the mandrel and the core to the increasing deformation zone in the region of the outer most stretched fibers occurs, while the deformation zone is flattened. The combination of these factors eliminates the destruction of the most loaded fibers and ensures the integrity of the deformation zone throughout the process.

Наибольшее применение в промышленности находят угольники с углами между осями угольника в диапазоне 160 - 90 ^o (при угле гиба 20-90^o). Из указанного ряда наибольшие расходы требуются для изготовления угольника с < 90^o.The greatest application in industry are squares with angles between the axes of the square in the range of 160 - 90 ^o (with a bending angle of 20-90 ^o ). Of this series, the highest costs are required for the manufacture of a square with <90 ^o .

Для получения этого типоразмера угольника трубчатую заготовку сплющивают на секторе, ограниченном 90^o, на половину диаметра трубчатой заготовки и на длине, в два раза меньшей, чем в известном способе. Соответственно при гидрораздаче сплющенной и изогнутой трубы энергоемкость процесса как минимум в четыре раза, меньше энергоемкости при гидрораздаче известным способом.To obtain this size of the square, the tubular billet is flattened in a sector limited to 90 ^° by half the diameter of the tubular billet and a length two times smaller than in the known method. Accordingly, during the hydraulic distribution of a flattened and bent pipe, the energy consumption of the process is at least four times less than the energy consumption during hydraulic distribution in a known manner.

В предложенном способе сплющивается только часть очага деформации, прилегающая к наружной наиболее растянутой части трубчатой заготовки, значит, и поверхность, подвергаемая сплющиванию, в предложенном способе в четыре-пять раз меньше поверхности, подвергаемой сплющиванию по известному способу, что обеспечивает повышение качества изделия. In the proposed method, only a part of the deformation zone is flattened adjacent to the outer most extended part of the tubular workpiece, which means that the surface subjected to flattening in the proposed method is four to five times smaller than the surface subjected to flattening by the known method, which improves the quality of the product.

Дополнительный вклад в уменьшение энергоемкости и улучшение качества поверхности вносит и фиксация наружного диаметра при гибке и сплющивании в направлении, перпендикулярном плоскости гиба. An additional contribution to reducing energy intensity and improving surface quality is also made by fixing the outer diameter during bending and flattening in a direction perpendicular to the plane of the bend.

Совмещение операций гибки, сплющивания и в большинстве случаев и гидрораздачи в одной не сложной в изготовлении установке существенно упрощает процесс, сокращает количество оснастки, необходимой для изготовления угольника. Combining the operations of bending, flattening and, in most cases, hydraulic distribution in one installation that is not difficult to manufacture, significantly simplifies the process and reduces the amount of equipment needed to make a square.

При гибке длинномерных заготовок, длина которых превышает три-четыре ее диаметра, происходит разрушение материала по наружному радиусу гиба. Это обусловлено тем, что при гибке длинномерных заготовок не происходит подачи дополнительного материала из концевых участков заготовки в очаг деформации, ресурс пластичности материала по наружному радиусу гиба быстро исчерпывается и происходит разрушение по наружным волокнам сплющиваемой части очага деформации. Область применения способа ограничивается угольниками, изготовленными из трубчатых заготовок, длина которых не превышает трех-четырех ее диаметров. When bending long workpieces, the length of which exceeds three to four of its diameters, the material is destroyed along the outer radius of the bend. This is due to the fact that when bending long workpieces, additional material does not feed from the end sections of the workpiece to the deformation zone, the resource of plasticity of the material along the outer bending radius is quickly exhausted and destruction occurs on the outer fibers of the flattened part of the deformation zone. The scope of the method is limited to squares made of tubular blanks, the length of which does not exceed three or four of its diameters.

На фиг. 1 показано положение заготовки перед гибкой и сплющиванием; на фиг. 2 - положение заготовки в конце процесса совмещенной гибки и сплющивания; на фиг.3 - схема одного из вариантов раздачи сплющенной и изогнутой части заготовки. In FIG. 1 shows the position of the workpiece before bending and flattening; in FIG. 2 - the position of the workpiece at the end of the process of combined bending and flattening; figure 3 is a diagram of one of the options for the distribution of a flattened and curved part of the workpiece.

Способ изготовления крутоизогнутого угольника осуществляют следующим образом. Предварительно получают трубчатую заготовку отрезкой на существующем оборудовании. При этом для угольников с углами между осями от 180 до 135^o можно использовать заготовку с прямыми торцами, при углах менее 135^o, на заготовках торцы скашивают, причем степень скашиваемости увеличивается. Угол скоса определяется экспериментально. Половину трубчатой заготовки 1 устанавливают в кольцевую канавку, образуемую оправкой 2 и сердечником 3. Затем вторую половину заготовки вводят в кольцевую канавку, образуемую оправкой 4 и сердечником 5. Оправки 2 и 4 и сердечники 3 и 5 конструктивно и по изготовлению совершенно симметричны, что очень важно для успешного протекания процесса. Таким образом, заготовка устанавливается в оправках с сердечниками по всей длине по наружному и внутреннему диаметру по скользящей посадке (с учетом допусков на изготовление заготовки), тем самым исключается гофрообразование в процессе всего изгиба и обеспечивается возможность подачи материала из концевых цилиндрических участков в очаги деформации по наружным, соответствующим максимально растянутым участкам очага деформации.A method of manufacturing a steeply angled square is as follows. Pre-receive the tubular billet cut on existing equipment. Moreover, for squares with angles between the axes of 180 to 135 ^o, you can use a workpiece with straight ends, at angles less than 135 ^o , the ends are chamfered on the workpieces, and the degree of mowing increases. The bevel angle is determined experimentally. Half of the tubular blank 1 is installed in the annular groove formed by the mandrel 2 and the core 3. Then the second half of the blank is introduced into the annular groove formed by the mandrel 4 and the core 5. The mandrels 2 and 4 and the cores 3 and 5 are completely symmetrical in design and manufacturing, which is very symmetrical important for the success of the process. Thus, the workpiece is installed in mandrels with cores along the entire length of the outer and inner diameter along the sliding fit (taking into account tolerances for the manufacture of the workpiece), thereby eliminating corrugation during the entire bend and the possibility of feeding material from the end cylindrical sections to the deformation zones external, corresponding to the most stretched sections of the deformation zone.

Сердечники соединяются через тяги 6 и 7 с силовым цилиндром (на чертеже не показан). Соединение сердечников 3 и 5 с тягами 6 и 7 соответственно осуществляется, например, по схеме "ухо - вилка" через шарниры 8 и 9. The cores are connected through rods 6 and 7 with a power cylinder (not shown in the drawing). The connection of cores 3 and 5 with rods 6 and 7, respectively, is carried out, for example, according to the "ear-plug" scheme through hinges 8 and 9.

При подаче рабочего давления в силовой цилиндр (на чертеже не показан) происходит передача усилия изгиба Ризг на сердечники 3 и 5 соответственно, и на оправки 2 и 4, и происходит взаимный разворот металлических оправок с сердечниками и закрепленной в них трубчатой заготовкой 1 относительно оси, положение которой задается ступенчатым штифтом 10. Расстояние между осью ступенчатого штифта 10 и наружным диаметром заготовки выбирают равным одной-двум толщинам исходной трубчатой заготовки. When the working pressure is applied to the power cylinder (not shown in the drawing), the Ryzg bending force is transferred to the cores 3 and 5, respectively, and to the mandrels 2 and 4, and the metal mandrels with the cores and the tubular workpiece 1 fixed in them relative to the axis the position of which is set by the stepped pin 10. The distance between the axis of the stepped pin 10 and the outer diameter of the workpiece is chosen equal to one or two thicknesses of the original tubular workpiece.

В процессе увеличения угла гиба происходит сплющивание наружной части очага деформации. In the process of increasing the angle of bending, the outer part of the deformation zone is flattened.

Для облегчения последующей операции раздачи сплющенной и изогнутой части заготовки очаг деформации в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, фиксируют по наружному диаметру специальным упором 11, подвод к заготовке и отвод которого осуществляется маховиком 12. To facilitate the subsequent operation of distributing the flattened and bent part of the workpiece, the deformation zone in the direction perpendicular to the bending plane is fixed along the outer diameter with a special stop 11, the supply to the workpiece and the removal of which is carried out by the flywheel 12.

Для восприятия незначительного перепада осевых усилий в начале процесса изгиба на упоре 11 установлена эластичная, например, резиновая подкладка 12. To perceive a slight difference in axial forces at the beginning of the bending process, an elastic, for example, rubber lining 12 is installed on the stop 11.

При достижении заданного угла гиба или, что равнозначно, когда шток силового цилиндра (на чертеже не показан) выдвинут на заданную величину, процесс одновременной гибки и сплющивания заканчивается. В итоге получается изогнутой на требуемый по чертежу угол и со сплющенной формой очага деформации промежуточный угольник 13. Затем тяги 6 и 7 отсоединяются от сердечников 3 и 5, угольник 13 извлекается из оправок с сердечниками. Upon reaching a predetermined bending angle or, equivalently, when the rod of the power cylinder (not shown in the drawing) is extended by a predetermined amount, the process of simultaneous bending and flattening ends. As a result, an intermediate elbow 13 is bent to the angle required by the drawing and with a flattened shape of the deformation zone. Then the rods 6 and 7 are disconnected from the cores 3 and 5, the elbow 13 is removed from the mandrel with the cores.

Полученный промежуточный угольник устанавливается в ручей конической разъемной матрицы 14, контактирующей с обоймой 15. Для улучшения условий раздачи сплющенной центральной части заготовки промежуточный угольник 13 фиксируется в штампе на специальной оправке 16, длина рабочей части которой соответствует цилиндрической части промежуточного угольника 13. Аналогично изготавливают и пуансон 17 для раздачи. В этом случае влияние вредных сил трения сводится к минимуму и восстановление сплющенной формы промежуточного угольника 13 до тороидальной происходит за счет дополнительной вытяжки материала из цилиндрических участков, прилегающих к сплющенной части очага деформации под воздействием подвижных сред, например, гранулированного полиуретана Витур-Т-8-433-85, что уменьшает утонение. The obtained intermediate angle is installed in the stream of the conical split matrix 14 in contact with the holder 15. To improve the conditions for the distribution of the tapered central part of the workpiece, the intermediate angle 13 is fixed in a stamp on a special mandrel 16, the length of the working part of which corresponds to the cylindrical part of the intermediate angle 13. Similarly, the punch is made 17 for distribution. In this case, the influence of harmful friction forces is minimized and restoration of the tapered shape of the intermediate square 13 to the toroidal occurs due to the additional drawing of the material from the cylindrical sections adjacent to the tapered portion of the deformation zone under the influence of moving media, for example, granulated polyurethane Vitur-T-8- 433-85, which reduces thinning.

Для малопластичных материалов и при необходимости получения угольников с углом 90^o и менее желательно оснастку для раздачи сплющенной части выполнять с двумя приводными пуансонами и дополнительной подачей материала в очаг деформации еще за счет воздействия на оба торца промежуточного полуфабриката (на чертеже не показан). После завершения гидрораздачи угольник отправляется на дальнейшую мехобработку и отделку.For low-plastic materials and, if necessary, to obtain squares with an angle of 90 ^° or less, it is desirable to carry out equipment for distributing the flattened part with two drive punches and additional supply of material to the deformation zone due to the impact on both ends of the intermediate semi-finished product (not shown in the drawing). After completion of the hydraulic distribution, the square is sent for further machining and finishing.

Устанавливается новая заготовка в оправки с сердечниками и процесс продолжается. A new workpiece is installed in mandrels with cores and the process continues.

Пример: производилось изготовление угольника, изогнутого на 90^o, из трубы ⌀ 22 х 1, материал медь марки М³ в состоянии поставки. Для изготовления угольника использовалась заготовка общей длиной l = 75 • 10 м³, отношение

угол скоса торцов β = 25^o. Перед гибкой и сплющиванием производили отжог заготовки при температуре Т = 800^oC.Example: the manufacture of a square bent at 90 ^o was made from a pipe ⌀ 22 x 1, the material is copper grade M ³ in the delivery state. For the manufacture of the square, a workpiece with a total length l = 75 • 10 m ^{3 was used} , the ratio

the angle of inclination of the ends β = 25 ^o . Before flexible and flattening produced annealing of the workpiece at a temperature of T = 800 ^o C.

Гибку и сплющивание проводили на экспериментальной установке, силовой пневмоцилиндр которой давал усилие всего 1800 Н. После гибки на угол между осями угольника 90^o угол скоса торцев уменьшился до 8 - 10^o, максимальная высота овальной сплющенной заготовки в центре изгиба составила 14 мм, т.е. максимальная сплющенность в очаге информации составила 8 мм.Bending and flattening was carried out in an experimental setup, the power pneumatic cylinder of which gave a force of only 1800 N. After bending by an angle between the axes of the square 90 ^°, the bevel angle of the ends decreased to 8 - 10 ^° , the maximum height of the oval flattened billet in the center of the bend was 14 mm, t. e. the maximum flatness in the information center was 8 mm.

После приложения калибрующего давления 150•10⁵ Па сплющенная часть трансформировалась в тороидальную с круговым поперечным сечением. При этом скос торцев составил 2•3^o.After applying a calibrating pressure of 150 • 10 ⁵ Pa, the flattened part was transformed into a toroidal one with a circular cross section. In this case, the bevel of the ends amounted to 2 • 3 ^o .

Применение предлагаемого способа в промышленности обеспечивает изготовление угольников с относительным внутренним радиусом гиба, близким к нулю, что позволяет:
а) уменьшить вес угольников, улучшить их качество;
б) приблизить стоимость изготовления угольника к стоимости трубчатой заготовки, применяемой для ее изготовления.The application of the proposed method in industry provides the manufacture of squares with a relative inner bending radius close to zero, which allows:
a) reduce the weight of squares, improve their quality;
b) bring the cost of manufacturing the square to the cost of the tubular billet used for its manufacture.

Claims

A method of manufacturing a square from a thin-walled tubular billet, including the operations of flattening the central part of the tubular billet, bending the flattened part and distributing the obtained flattened and bent part by internal pressure, characterized in that before the flattening, the workpiece is placed in two symmetrically arranged metal mandrels of the bending device equipped with cores, with providing coverage of the workpiece along the entire length of the outer and inner diameters, and the flattening of the Central part of the workpiece is carried out concurrently with flexible mandrels by mutual rotation with respect to core axis spaced from the outer diameter of the tubular blank at a distance of one to two thickness of the workpiece, with the workpiece fixing the outside diameter in the direction perpendicular to the bending plane.