RU2338619C1 - Device for on mandrel tube forging - Google Patents
Device for on mandrel tube forging Download PDFInfo
- Publication number
- RU2338619C1 RU2338619C1 RU2007108112/02A RU2007108112A RU2338619C1 RU 2338619 C1 RU2338619 C1 RU 2338619C1 RU 2007108112/02 A RU2007108112/02 A RU 2007108112/02A RU 2007108112 A RU2007108112 A RU 2007108112A RU 2338619 C1 RU2338619 C1 RU 2338619C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mandrel
- rod
- forging
- spring
- bracket
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к производству профильных труб ковкой на оправке, а именно к производству длинномерных профильных труб, к которым предъявляются повышенные требования к точности геометрических размеров как по наружной, так и по внутренней поверхности.The invention relates to the field of metal forming, in particular to the production of shaped pipes by forging on a mandrel, namely the production of long shaped pipes, which are subject to increased requirements for the accuracy of geometric dimensions on both the outer and inner surfaces.
Известны конструкции радиально-ковочных машин для ковки трубных заготовок бойками на неподвижной оправке (см. Радиально-ковочная машина с программным управлением. Модель ВВ4033Ц Рязанского ОАО «Тяжпрессмаш», www.tkpo.ryazan.ru). При этом оправка закрепляется неподвижно в осевом направлении. Длина оправки соответствует длине очага пластической деформации. Ковка осуществляется путем осевой подачи заготовки в ковочные бойки. Недостатками процесса с использованием такого типа машины является то, что между контактными поверхностями внутренней поверхности трубы и оправкой возникают значительные силы трения, которые приводят к созданию значительных осевых сил, препятствующих подаче заготовки. Возникает неравномерность деформированного состояния металла и значительные остаточные напряжения, а также износ самой оправки. Тонкостенные трубчатые изделия обрабатывать на неподвижной оправке сложно из-за возможной потери устойчивости. Особенно сильно эти недостатки проявляются при холодной ковке материалов, которые интенсивно упрочняются.Known designs of radial forging machines for forging tube billets by strikers on a fixed mandrel (see. Radial forging machine with program control. Model BB4033C of Ryazan OAO Tyazhpressmash, www.tkpo.ryazan.ru). In this case, the mandrel is fixed motionless in the axial direction. The length of the mandrel corresponds to the length of the focus of plastic deformation. Forging is carried out by axial feed of the workpiece into the forging strikers. The disadvantages of the process using this type of machine is that between the contact surfaces of the inner surface of the pipe and the mandrel there are significant friction forces, which lead to the creation of significant axial forces that impede the supply of the workpiece. There is a non-uniformity of the deformed state of the metal and significant residual stresses, as well as wear of the mandrel itself. It is difficult to process thin-walled tubular products on a fixed mandrel due to a possible loss of stability. These disadvantages are especially pronounced during cold forging of materials that are intensely hardened.
Устранение указанных недостатков может быть достигнуто при использовании ковочных машин с применением длинной подвижной оправки (см., например, Радиально-ковочная машина с программным управлением. Модель КО3.9.32.03 Рязанского ОАО «Тяжпрессмаш», www.tkpo.ryazan.ru). Основу конструкции этого ковочного устройства составляет длинная подвижная оправка, которая перед осуществлением процесса ковки вводится внутрь трубной заготовки. При этом длина оправки принимается равной длине готовой поковки. Далее труба вместе с оправкой подается в бойки ковочной машины для пластической деформации, при которой готовая труба плотно охватывает оправку, полностью повторяя очертания последней. Поскольку в процессе ковки труба относительно оправки неподвижна, то и силы трения по внутренней поверхности не возникают, равномерность механических свойств металла готового изделия выше, зачастую не требуется применение технологической смазки или требования к ней ниже.Elimination of these drawbacks can be achieved by using forging machines using a long movable mandrel (see, for example, Radial forging machine with programmed control. Model KO3.9.32.03 of Ryazan OAO Tyazhpressmash, www.tkpo.ryazan.ru). The design of this forging device is based on a long movable mandrel, which, before the forging process is carried out, is inserted into the tube billet. The length of the mandrel is taken equal to the length of the finished forgings. Next, the pipe together with the mandrel is fed into the strikers of the forging machine for plastic deformation, in which the finished pipe tightly covers the mandrel, fully repeating the outlines of the latter. Since the pipe is stationary relative to the mandrel during forging, the friction forces on the inner surface do not arise, the uniformity of the mechanical properties of the metal of the finished product is higher, often the use of technological lubricant or lower requirements is not required.
Вместе с тем такая конструкция оправки также имеет существенные недостатки, которые сводятся к следующему. К самой оправке должны быть предъявлены требования высокой точности размеров по всей длине, твердости и высокой чистоты поверхности. Изготовление длинной оправки, удовлетворяющей указанным выше требованиям, представляет большие технологические трудности. Оправка такой длины не может быть изготовлена из твердых металлокерамических материалов. Кроме того, поскольку контакт готовой трубы и оправки происходит на большой длине (для длинномерных изделий), то извлечение оправки из трубы после окончания процесса ковки затруднено. Требуется предварительная обкатка трубы по наружной поверхности с последующим выдергиванием или ввинчиванием оправки при использовании на ней нарезки.However, this design of the mandrel also has significant disadvantages, which boil down to the following. The mandrel itself must be subject to the requirements of high dimensional accuracy along the entire length, hardness and high surface finish. The manufacture of a long mandrel that meets the above requirements presents great technological difficulties. A mandrel of this length cannot be made of solid cermet materials. In addition, since the contact of the finished pipe and the mandrel occurs over a long length (for long products), it is difficult to remove the mandrel from the pipe after the forging process is completed. A preliminary run-in of the pipe on the outer surface is required, followed by pulling out or screwing in the mandrel when using cutting on it.
Особенно большие трудности представляет извлечение оправки из тонкостенных профильных труб, поскольку обкатка наружной поверхности затруднительна.Particularly difficult is the extraction of the mandrel from thin-walled profile pipes, since running in the outer surface is difficult.
Указанные недостатки для случая длинной подвижной оправки с винтовой нарезкой частично устраняются тем, что длинную подвижную оправку выполняют составной из двух частей с извлечением отдельно одной от другой ее частей (см. патент №4.429.561 США от 07.02.1984, а также патент №4.428.22 США от 31.01.1984).These drawbacks for the case of a long movable mandrel with a screw thread are partially eliminated by the fact that the long movable mandrel is made of a two-part component with separate parts being removed from the other (see US patent No. 4.429.561 of 02/07/1984, and also patent No. 4.428 .22 United States 01/31/1984).
Однако, и в случае применения составной оправки по указанным патентам, требования к технологии ее изготовления и, следовательно, вышеуказанные недостатки, свойственные обработке на длинной оправке, полностью остаются, а снижается лишь трудоемкость извлечения оправки из трубы.However, in the case of using a composite mandrel according to the indicated patents, the requirements for the technology of its manufacture and, therefore, the above disadvantages inherent in processing on a long mandrel remain completely, and only the laboriousness of extracting the mandrel from the pipe is reduced.
Прототипом заявляемого устройства является устройство для ковки труб на оправке, содержащее ковочную машину, механизм подачи трубной заготовки в очаг деформации и оправку, установленную на переднем конце оправкодержателя, выполненного в виде стержня, установленного в неподвижном кронштейне (RU 2248260 С1, 20.03.2005, B21K 21/00, 10 с.). В этом устройстве также использована неподвижная в осевом направлении оправка, к которой по осевому каналу стержня и радиальным каналам самой оправки подводится смазка. Это позволяет в определенной мере снизить силы трения между внутренней поверхностью трубы и оправкой.The prototype of the claimed device is a device for forging pipes on a mandrel, containing a forging machine, a mechanism for supplying a tube stock to a deformation zone and a mandrel mounted on the front end of the mandrel holder made in the form of a rod mounted in a fixed bracket (RU 2248260 C1, 03.20.2005, B21K 21/00, 10 pp.). This device also uses an axially stationary mandrel, to which lubricant is supplied through the axial channel of the rod and the radial channels of the mandrel itself. This allows to a certain extent to reduce the friction forces between the inner surface of the pipe and the mandrel.
Недостатком прототипа является тот факт, что для радикального снижения указанных выше сил трения необходимо, чтобы давление смазки превышало величину удельного давления металла на инструмент, что составляет несколько тысяч атмосфер. В этом случае требуется оборудовать машину насосом сверхвысокого давления, что значительно усложнит ковочный комплекс и его эксплуатацию.The disadvantage of the prototype is the fact that to drastically reduce the above friction forces, it is necessary that the lubricant pressure exceed the value of the specific pressure of the metal on the tool, which is several thousand atmospheres. In this case, it is required to equip the machine with an ultra-high pressure pump, which will significantly complicate the forging complex and its operation.
Задачей изобретения является повышение эффективности процесса ковки, снижение неравномерности механических свойств готовых изделий, упрощение технологии изготовления оправки, снижение требований к технологической смазке, упрощение извлечения оправки из трубы.The objective of the invention is to increase the efficiency of the forging process, reduce the unevenness of the mechanical properties of the finished products, simplify the manufacturing technology of the mandrel, reduce the requirements for process lubrication, simplify the extraction of the mandrel from the pipe.
Задача решается созданием устройства для ковки труб на оправке, содержащего ковочную машину, механизм подачи трубной заготовки в очаг деформации и оправку, установленную на переднем конце оправкодержателя, выполненного в виде стержня, установленного в неподвижном кронштейне.The problem is solved by creating a device for forging pipes on a mandrel containing a forging machine, a mechanism for supplying a pipe billet to the deformation zone and a mandrel mounted on the front end of the mandrel holder, made in the form of a rod mounted in a fixed bracket.
Новым в устройстве является то, что стержень установлен в неподвижном кронштейне с возможностью осевого перемещения, задний по ходу движения оправки конец стержня расположен за кронштейном и выполнен с резьбовой частью, на которой размещены регулировочные элементы, и с гладкой частью, на которой последовательно установлены цилиндрическая пружина и расположенный с упором в неподвижный кронштейн блок тарельчатых пружин, жесткость которых превышает жесткость указанной цилиндрической пружины, а также размещен охватывающий цилиндрическую пружину цилиндрический стакан, расположенный между регулировочными элементами и блоком тарельчатых пружин, на участке стержня, находящемся перед неподвижным кронштейном, установлен регулируемый по оси стержня упор, а между последним и неподвижным кронштейном расположена цилиндрическая пружина сжатия.New in the device is that the rod is mounted in a fixed bracket with the possibility of axial movement, the rear end of the rod in the direction of travel of the rod is located behind the bracket and is made with a threaded part on which the adjusting elements are placed, and with a smooth part on which a coil spring is mounted in series and a block of disk springs located with an emphasis on the fixed bracket, the stiffness of which exceeds the stiffness of the specified coil spring, and also enclosing a cylindrical spring w spring cylindrical cup disposed between the adjusting elements and the unit of disk springs, on the portion of the rod is located in front of the fixed bracket, an adjustable abutment of the rod axis, and between the latter and the fixed bracket is a compression coil spring.
Такое техническое решение позволяет использовать оправку небольшой длины, которая в процессе ковки перемещается вместе с обрабатываемым металлом в направлении оси, при этом происходит ее периодическое смещение в очаге деформации.This technical solution allows the use of a mandrel of small length, which during the forging process moves together with the metal being processed in the direction of the axis, while it periodically displaces in the deformation zone.
В результате предлагаемое устройство обладает следующими достоинствами: в процессе ковки отсутствуют силы трения между трубой и оправкой, вследствие этого выше равномерность механических свойств готового изделия и меньше величина остаточных напряжений, меньше влияние технологической смазки на процесс ковки и требования к смазке могут быть снижены. Технология изготовления рассмотренной оправки значительно проще, чем для длинной подвижной оправки, после окончания процесса ковки труба свободно извлекается из очага деформации. В результате с использованием этого устройства могут быть откованы тонкостенные профильные трубы (например, многогранные, овальные и др.), в том числе и из материалов, поверхность которых пассивна к смазкам (сплавы титана и алюминия, нержавеющие стали).As a result, the proposed device has the following advantages: in the forging process, there are no friction forces between the pipe and the mandrel, as a result, the uniformity of the mechanical properties of the finished product is higher and the residual stresses are less, the influence of technological lubrication on the forging process and the lubrication requirements are less. The manufacturing technology of the considered mandrel is much simpler than for a long movable mandrel, after the end of the forging process, the pipe is freely removed from the deformation zone. As a result, thin-walled profile pipes (for example, multifaceted, oval, etc.) can be forged using this device, including from materials whose surface is passive to lubricants (titanium and aluminum alloys, stainless steels).
Устройство для ковки труб на оправке показано схематично на чертеже. Устройство содержит ковочную машину, имеющую ковочные бойки 1. Трубная заготовка 2 подается в очаг деформации механизмом подачи 3. Для осевого закрепления оправки 4, расположенной внутри трубной заготовки, служит оправкодержатель 5, выполненный в виде стержня и установленный в неподвижном кронштейне 6 с возможностью осевого перемещения. На заднем конце оправкодержателя, находящемся за неподвижным кронштейном, имеется гладкая 7 и резьбовая 8 части. На резьбовой части размещаются регулировочные элементы 9. На гладкой выступающей за неподвижным кронштейном части стержня последовательно размещены цилиндрическая пружина 10 и блок тарельчатых пружин 11. Цилиндрическую пружину охватывает цилиндрический стакан 12, помещаемый между регулировочными элементами 9 и блоком тарельчатых пружин 11. Участок оправкодержателя, находящийся непосредственно перед неподвижным кронштейном 6, имеет резьбовую часть и установленный на ней регулируемый в осевом направлении упор 13. Между этим упором и кронштейном размещена цилиндрическая пружина сжатия 14.A device for forging pipes on a mandrel is shown schematically in the drawing. The device comprises a forging machine having forging strikers 1. The tube stock 2 is fed into the deformation zone by the feed mechanism 3. For axial fastening of the mandrel 4 located inside the tube stock, there is a mandrel holder 5 made in the form of a rod and mounted in a fixed bracket 6 with the possibility of axial movement . At the rear end of the mandrel holder, which is located behind the fixed bracket, there is a smooth 7 and a threaded 8 part. Adjusting elements 9 are placed on the threaded part. A cylindrical spring 10 and a disk spring assembly 11 are sequentially placed on the smooth part of the shaft protruding beyond the fixed bracket. The cylindrical spring is covered by a cylinder 12 placed between the adjusting elements 9 and the disk spring assembly 11. The mandrel section located directly in front of the fixed bracket 6, has a threaded part and an axially adjustable stop 13 mounted thereon. Between this stop and the bracket It placed a cylindrical compression spring 14.
Устройство для ковки труб на оправке работает следующим образом. Трубная заготовка 2 перед началом ковки помещается на оправкодержателе 5 и располагается перед ковочными бойками 1. Регулировочные гайки 8 и регулируемый упор 13 располагают таким образом, что оправка 4, закрепленная на стержне 5, находится в заднем положении А (см. чертеж). Далее включают ковочную машину, которая сообщает ковочным бойкам 1 возвратно-поступательное движение в радиальном направлении. Включают механизм 3 подачи трубы 2 в очаг деформации. Труба 2 по мере продвижения ее в очаг деформации сначала редуцируется по наружной поверхности, затем происходит ее соприкосновение с оправкой 4. Труба продвигается в очаге деформации в зазоре, образованном оправкой 4 и бойком 1, плотно охватывая оправку, и силами трения между внутренней поверхностью трубы и поверхностью оправки последняя увлекается вперед по направлению ковки. При этом пружина 10 начинает сжиматься. По мере продвижения силами трения оправки пружина 10 сжимается до такого момента, при котором передний торец цилиндрического стакана 12 соприкасается с блоком тарельчатых пружин 11. Поскольку жесткость этих пружин принята значительно выше жесткости пружины 10, то происходит значительное возрастание усилия продвижения вперед стержня 5 с оправкой 4. При этом оправка занимает переднее положение Б (показано пунктиром). Суммарное усилие сжатие пружин становится больше суммарной силы трения оправки 4 по трубе в очаге деформации и оправка 4 со стержнем 5 выдергивается из очага деформации назад против направления ковки. Следует еще также учитывать, что коэффициент трения покоя больше коэффициента трения скольжения. Сказанное означает, что если оправка начинает под действием усилия пружин двигаться назад, то сопротивление такому перемещению будет ниже из-за указанного выше различия коэффициентов трения покоя и скольжения. Полному извлечению оправки из очага деформации препятствует пружина 14, которая регулируемым упором 13 отрегулирована таким образом, что оправка оказывается в заднем положении (А) (см. чертеж). Величина полного перемещения оправки от заднего (А) до переднего положения (Б) составляет величину l. Эта величина должна быть такой, чтобы заднее положение оправки (А) не выходило за границу очага пластической деформации. Далее снова начинается процесс втягивания оправки в очаг деформации и весь процесс повторяется. Таким образом, предложенное устройство обеспечивает периодический процесс втягивания оправки в очаг деформации и ее извлечение вплоть до окончания ковки всей трубной заготовки. Для подачи в устройство следующей трубной заготовки оправкодержатель может быть выполнен составным с быстроразъемным соединением частей.A device for forging pipes on a mandrel operates as follows. Tubular billet 2 before forging is placed on the mandrel holder 5 and is located in front of the forging strikers 1. The adjusting nuts 8 and the adjustable stop 13 are positioned so that the mandrel 4, mounted on the rod 5, is in the rear position A (see drawing). Next include a forging machine, which reports forging strikers 1 reciprocating motion in the radial direction. Turn on the mechanism 3 for supplying the pipe 2 to the deformation zone. The pipe 2 as it moves into the deformation zone is first reduced along the outer surface, then it comes into contact with the mandrel 4. The pipe moves in the deformation zone in the gap formed by the mandrel 4 and the striker 1, tightly gripping the mandrel, and the friction forces between the inner surface of the pipe and the surface of the mandrel last carried forward in the direction of forging. In this case, the spring 10 begins to compress. As the mandrel friction forces advance, the spring 10 is compressed to the point where the front end of the cylindrical cup 12 contacts the cup spring assembly 11. Since the stiffness of these springs is much higher than the stiffness of the spring 10, the forward force of the rod 5 with the mandrel 4 increases significantly. . In this case, the mandrel occupies the front position B (shown by a dotted line). The total compression force of the springs becomes greater than the total friction force of the mandrel 4 along the pipe in the deformation zone and the mandrel 4 with the rod 5 is pulled back from the deformation zone against the forging direction. It should also be borne in mind that the coefficient of static friction is greater than the coefficient of sliding friction. The aforesaid means that if the mandrel begins to move backward under the action of the force of the springs, then the resistance to such movement will be lower due to the above difference between the coefficients of rest and sliding friction. Complete removal of the mandrel from the deformation zone is prevented by the spring 14, which is adjusted with an adjustable stop 13 so that the mandrel is in the rear position (A) (see drawing). The magnitude of the complete movement of the mandrel from the rear (A) to the front position (B) is l. This value should be such that the rear position of the mandrel (A) does not extend beyond the boundary of the center of plastic deformation. Next, the process of retracting the mandrel into the deformation zone begins again and the whole process is repeated. Thus, the proposed device provides a periodic process of retracting the mandrel into the deformation zone and its extraction until the end of the forging of the entire tube billet. To feed the next tubular billet into the device, the mandrel holder can be made integral with a quick disconnect connection of the parts.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108112/02A RU2338619C1 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Device for on mandrel tube forging |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108112/02A RU2338619C1 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Device for on mandrel tube forging |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007108112A RU2007108112A (en) | 2008-09-10 |
| RU2338619C1 true RU2338619C1 (en) | 2008-11-20 |
Family
ID=39866588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108112/02A RU2338619C1 (en) | 2007-03-05 | 2007-03-05 | Device for on mandrel tube forging |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2338619C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607108C1 (en) * | 2015-09-08 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "МЕТЧИВ" (ООО НПП "МЕТЧИВ") | Method of radial forging hexagonal hollow profiles |
-
2007
- 2007-03-05 RU RU2007108112/02A patent/RU2338619C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607108C1 (en) * | 2015-09-08 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "МЕТЧИВ" (ООО НПП "МЕТЧИВ") | Method of radial forging hexagonal hollow profiles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007108112A (en) | 2008-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1839772A1 (en) | Method and apparatus for plastic working of hollow rack bar and hollow rack bar | |
| CN101628343B (en) | Boring and rolling combined processing tool | |
| RU2429102C2 (en) | Procedure for manufacture of barrel and device for its implementation | |
| WO2000033989A1 (en) | Application of dry lubricant to forming dies and forming dies that operate with high force | |
| CN102189213B (en) | Rotary-forging forming and feeding device for internal thread pipe | |
| RU2338619C1 (en) | Device for on mandrel tube forging | |
| KR101210889B1 (en) | Severe plastic deformation system and method for working wire rod using the same | |
| US8413479B2 (en) | Core rod forging for precise internal geometry | |
| EP0858373B1 (en) | Apparatus and method for forging a pinion gear with a near net shape | |
| US4693109A (en) | Self-aligning tool assembly for die shaping workpieces | |
| JP2007054867A (en) | Swaging apparatus for hot-working | |
| CN201172088Y (en) | Steel tube end beading device | |
| US10239113B2 (en) | Net shaped forging for fluid ends and other work pieces | |
| JP2002307127A (en) | Cylindrical formed body manufacturing method, and cylindrical formed body manufactured by the manufacturing method | |
| EP2149412B1 (en) | Horizontal-press cold-forging machine with reduced-speed hammering | |
| KR101542009B1 (en) | Method for operation of an indirect extrusion press and indirect extrusion press | |
| RU2057602C1 (en) | Method of drawing tubes with inner stepped surface and apparatus for performing the same | |
| RU2676936C2 (en) | Method for producing a barrel | |
| RU2113302C1 (en) | Method for manufacturing thick-walled tubes with intricate internal profile by drawing and device for its embodiment | |
| CN113059330B (en) | Integrated forming method for large-diameter shell | |
| RU70829U1 (en) | DEVICE FOR CLAMPING THE LENGTH PIPES ON A LATHE MACHINE | |
| KR20190072841A (en) | Manufacturing method of insert screw using cold forging process | |
| JP2021030251A (en) | Drawn steel pipe and rack bar, and drawn steel pipe manufacturing device and manufacturing method | |
| KR20230111003A (en) | A Mold for Forging A Long Bolt Head of Microalloy Steel That Hheat Treatment Is Not Required | |
| RU2359768C1 (en) | Extrusion toolage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090306 |