RU2322322C2

RU2322322C2 - End rolling-out method of axially symmetrical parts such as flanged tube

Info

Publication number: RU2322322C2
Application number: RU2006116709/02A
Authority: RU
Inventors: В чеслав Борисович Дементьев (RU); Вячеслав Борисович Дементьев; Олег Иванович Шаврин (RU); Олег Иванович Шаврин
Original assignee: Институт прикладной механики УрО РАН
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2008-04-20
Also published as: RU2006116709A

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly manufacture of parts such as flanged tubes.

SUBSTANCE: method comprises steps of end expanding of hot part at deformation temperature less than that of forging and simultaneously expanding diameter of under-flange portion of tube blank and shaping flange in rotating annular die by means of inclined punch fed along axis of tube blank. Process of end rolling out is realized for producing parts having flange thickness less than that of wall of tube blank and under-flange portion of tube blank in the form of truncated cone or cylinder with diameter exceeding by 1.2 - 1.05 diameter of tube blank. Punch is fed by inclination angle 4 - 6° relative to axis of tube blank.

EFFECT: improved quality of parts.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении деталей типа «труба с фланцем», в частности детали «кожух водила» автомобиля «КАМАЗ».The invention relates to the field of metal forming and can be used in the manufacture of parts such as "pipe with a flange", in particular details "carrier casing" of the car "KAMAZ".

Известны процессы отбортовки фланцев на трубной заготовке (см., например, Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение; 1979. - С.80).Known processes for flanging flanges on a pipe billet (see, for example, Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. 6th ed. - L .: Engineering. Leningrad branch; 1979. - P.80).

Известные процессы не позволяют деформировать детали толщиной более 4 мм.Known processes do not allow deformation of parts with a thickness of more than 4 mm.

Известен также способ торцевой раскатки осесимметричных деталей с фланцем сложной формы, в котором торцовую раскатку осуществляют в два перехода с образованием на первом переходе полуфабриката с фланцем промежуточной формы, а на втором переходе производят вытяжку фланца в локальном очаге между наклонным пуансоном, поддерживающим выталкивателем и вытяжной матрицей (Заявка №012961/058993 от 21.12.92 г.).There is also known a method of end rolling of axisymmetric parts with a complex flange, in which the end rolling is carried out in two transitions with the formation of a semi-finished product with an intermediate flange at the first transition, and at the second transition, the flange is drawn in a local focus between the inclined punch supporting the ejector and the exhaust matrix (Application No. 012961/058993 dated 12/21/92).

Известный способ не позволяет одновременно за один переход произвести раздачу трубы и сформировать фланец, а также при изготовлении таких деталей происходит разрыв периферии фланца из-за действующих при его отбортовке напряжений растяжения, что особенно усугубляется при оформлении фланца с толщиной меньше толщины стенки трубы.The known method does not allow simultaneously distributing the pipe and forming the flange in one transition, and also in the manufacture of such parts, the periphery of the flange ruptures due to tensile stresses acting during its flanging, which is especially aggravated when forming a flange with a thickness less than the pipe wall thickness.

Известен также способ торцовой раскатки осесимметричных деталей с фланцем, раскрытый в устройстве и включающий торцовую раскатку в горячем состоянии с одновременной раздачей диаметра подфланцевой части и формированием фланца во вращающейся кольцевой матрице наклонным пуансоном, подаваемым в направлении оси заготовки (Патент РФ RU 2043811 C1, B21D 37/12, 20.09.95 г.).There is also known a method of mechanical rolling of axisymmetric parts with a flange, disclosed in the device and including mechanical rolling in the hot state with the simultaneous distribution of the diameter of the flange part and the formation of the flange in the rotating ring matrix with an inclined punch fed in the direction of the axis of the workpiece (RF Patent RU 2043811 C1, B21D 37 / 12, September 20, 1995).

Известный способ позволяет формировать фланец из сплошной цилиндрической заготовки путем раскатки в горячем состоянии металла с формированием фланца, но данный способ не позволяет производить одновременно раздачу трубной заготовки, отбортовку фланца и калибровку диаметра трубы и фланца.The known method allows you to form a flange from a continuous cylindrical billet by rolling hot metal with the formation of the flange, but this method does not allow simultaneous distribution of the tube billet, flange flanging and calibration of the diameter of the pipe and flange.

Задачей заявляемого изобретения является повышение качества изготовления деталей с толщиной фланца меньше толщины стенки трубы без разрушения периферии фланцев на трубной заготовке и переменным диаметром подфланцевой части заготовки.The task of the invention is to improve the manufacturing quality of parts with a flange thickness less than the wall thickness of the pipe without destroying the periphery of the flanges on the pipe billet and with a variable diameter of the subflange part of the billet.

Поставленная задача решается за счет того, что получение деталей с толщиной фланца меньше толщины стенки трубы и с формой подфланцевой части трубы в виде усеченного конуса или цилиндра с диаметром, на 1,2-1,05 большим диаметра трубной заготовки, торцовую раскатку осуществляют в горячем состоянии с температурой деформации ниже ковочной с одновременной раздачей диаметра подфланцевой части трубной заготовки и формированием самого фланца созданием дополнительных напряжений растяжения в месте перехода фланца к раздаваемой части трубы и напряжений сжатия по краю фланца наклоном пуансона на 4-6° к оси трубной заготовки.The problem is solved due to the fact that obtaining parts with a flange thickness less than the pipe wall thickness and with the shape of the subflange part of the pipe in the form of a truncated cone or cylinder with a diameter 1.2-1.05 larger than the diameter of the billet, the end rolling is carried out in hot a state with a deformation temperature lower than the forging one with the simultaneous distribution of the diameter of the subflange part of the pipe billet and the formation of the flange itself by creating additional tensile stresses at the transition point of the flange to the pipe part being distributed and, for example, zheny compression along the edge of the flange on the slope of the punch 4-6 ° to the tube axis of the workpiece.

На чертеже представлена предлагаемая схема раскатки деталей типа «труба с фланцем», где 1 - заготовка, 2 - матрица, 3 - пуансон, 4 - зона перехода фланца к раздаваемой части трубы, где создаются дополнительные напряжения растяжения, 5 - край фланца, S - исходная толщина трубы, S₁ - толщина фланца после раскатки, γ - угол наклона пуансона.The drawing shows the proposed scheme for rolling parts of the "pipe with flange" type, where 1 is the workpiece, 2 is the die, 3 is the punch, 4 is the transition zone of the flange to the part being distributed, where additional tensile stresses are created, 5 - flange edge, S - the initial thickness of the pipe, S ₁ is the thickness of the flange after rolling, γ is the angle of inclination of the punch.

Способ реализуется следующим образом. Трубную заготовку 1 устанавливают в матрицу 2, нагревают выступающий конец заготовки, например, индуктором (не показан) до температуры 950-1000°С. Затем производят раскатку выступающей части трубы наклонным пуансоном 3 под углом γ=4-6°, подаваемым в направлении оси заготовки, температура окончания раскатки находится в диапазоне 850-900°С. При раскатке происходит начальная отбортовка фланца и раздача подфланцевой части трубы, затем деформация фланца с уменьшением толщины до S₁, при этом деформация происходит с преобладанием окружной деформации, что приводит к образованию в зоне 4 соединения фланца с трубой дополнительных напряжений растяжения и в периферийной зоне 5 уравновешивающих дополнительных напряжений сжатия. Дополнительные напряжения сжатия на периферии уравновешивают напряжения растяжения, образующиеся на периферии фланца, вследствие его отбортовки, а дополнительные напряжения растяжения в месте 4 соединения фланца с трубой снижают контактные давления и способствуют раздаче усеченной конической поверхности, больший диаметр которой примыкает к фланцу, а меньший равен диаметру трубы. После раскатки деталь выталкивают выталкивателем пресса.The method is implemented as follows. The tube preform 1 is installed in the matrix 2, the protruding end of the preform is heated, for example, by an inductor (not shown) to a temperature of 950-1000 ° C. Then, the protruding part of the pipe is rolled out by an inclined punch 3 at an angle γ = 4-6 °, supplied in the direction of the axis of the workpiece, the temperature of the end of rolling is in the range of 850-900 ° C. During rolling, the flange is initially flanged and the flange part of the pipe is distributed, then the flange deforms with a decrease in thickness to S ₁ , while the deformation occurs with a predominance of circumferential deformation, which leads to the formation of additional tensile stresses in the zone 4 of the flange and the pipe connecting and in the peripheral zone 5 balancing additional compression stresses. Additional compressive stresses on the periphery balance the tensile stresses generated on the periphery of the flange due to its flanging, and additional tensile stresses at the point 4 of the flange-pipe connection reduce contact pressure and contribute to the distribution of a truncated conical surface, the larger diameter of which adjoins the flange, and the smaller is equal to the diameter pipes. After rolling, the part is pushed out with a press ejector.

При наклоне пуансона менее 4° деформация подфланцевой зоны происходит без образования дополнительных растягивающих напряжений, что приводит к нарушению течения металла по фланцу к его периферии, и не деформируется при этом радиус перехода по наружной поверхности с утонением толщины фланца. При угле наклона пуансона более 6° начинается неустойчивое деформирование фланца с раздачей трубы, а также конструкция инструмента увеличивается в длине, что приводит к невозможности его использования для данных операций.When the punch is inclined less than 4 °, deformation of the subflange zone occurs without the formation of additional tensile stresses, which leads to disruption of the metal flow along the flange to its periphery, and the transition radius along the outer surface is not deformed with thinning of the flange thickness. When the inclination angle of the punch is more than 6 °, unstable deformation of the flange begins with the distribution of the pipe, and the design of the tool increases in length, which makes it impossible to use it for these operations.

Способ опробован на детали «кожух-водила» автомобиля «КАМАЗ». Исходной заготовкой являлась горячекатаная бесшовная труба 273×12 ГОСТ 9567-75. Изменения толщины стенки трубы находилось в пределах 11,5-13,2 мм. Заготовка трубы устанавливалась в матрицу, причем верхний конец трубы с L=120 мм находился над матрицей, который нагревался до t=1000°C. После нагрева включалась рабочая подача пуансона, который наклонен к оси матрицы под углом γ=4,5°. Раздача трубы и формировка фланца происходит во вращающейся матрице свободно вращающимся наклонным пуансоном. Размеры полученной заготовки после деформации: диаметр трубы с фланцем 385 мм; диаметр трубы под фланцем на глубине 100 мм - 290 мм; толщина фланца - 11 мм.The method was tested on the details of the "casing carrier" of the KAMAZ automobile. The initial billet was a hot-rolled seamless pipe 273 × 12 GOST 9567-75. Changes in the pipe wall thickness were in the range 11.5–13.2 mm. The pipe billet was installed in the matrix, and the upper end of the pipe with L = 120 mm was above the matrix, which was heated to t = 1000 ° C. After heating, the working feed of the punch was turned on, which is inclined to the axis of the matrix at an angle γ = 4.5 °. The distribution of the pipe and the formation of the flange takes place in a rotating matrix with a freely rotating inclined punch. The dimensions of the obtained workpiece after deformation: the diameter of the pipe with a flange 385 mm; pipe diameter under the flange at a depth of 100 mm - 290 mm; flange thickness - 11 mm.

Данный способ позволяет отказаться от трудоемкой литейно-сварной конструкции кожуха-водила используемой в настоящее время.This method allows you to abandon the laborious foundry-welded construction of the casing carrier used at present.

Заключения ОАО «КАМАЗ» о пригодности цельной заготовки прилагается.Conclusions of KAMAZ OJSC on the suitability of a single piece is attached.

Claims

A method for face rolling of axisymmetric pipe-flange-type parts, including performing face rolling in a hot state with a deformation temperature lower than the forging one, while distributing the diameter of the subflange part of the tube stock and forming the flange in a rotating ring matrix with an inclined punch supplied in the direction of the axis of the tube stock the fact that the end rolling is carried out to obtain parts with a flange thickness less than the wall thickness of the pipe billet and with the shape of the subflange part tr a slab billet in the form of a truncated cone or cylinder with a diameter 1.2-1.05 larger than the diameter of the tube billet, and the punch is fed at an angle of 4-6 ° to the axis of the tube billet.