RU2401713C2

RU2401713C2 - Method of producing commutators

Info

Publication number: RU2401713C2
Application number: RU2008152504/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Зиньковский (RU); Сергей Иванович Зиньковский; Владимир Васильевич Миронов (RU); Владимир Васильевич Миронов; Виктор Васильевич Горлищев (RU); Виктор Васильевич Горлищев; Георгий Георгиевич Кривенко (RU); Георгий Георгиевич Кривенко; Валерий Сергеевич Дмитриев (RU); Валерий Сергеевич Дмитриев; Антон Евгеньевич Кондауров (RU); Антон Евгеньевич Кондауров
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО ТЕХНОМАШ"
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2010-10-20
Also published as: RU2008152504A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming and can be used in fabricating seamless equal-strength permanent-cross section commutators from sheet blanks. Sheet plate-like blank is used whereon cylindrical shrink flanging is produced as well as unclosed torus-shape constant-section profile. Note here that for producing commutator blank is used with thickness increased by 100%. Shrink flanging is carried out by rotational extrusion using a mandrel and a pay-out roller. Profile is produced by squeezing blank cylindrical part by profiling rollers on split mandrel. Thereafter, commutator edges are subjected to machining.

EFFECT: higher quality.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении бесшовных равнопрочных коллекторов постоянного сечения из листовых заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of seamless equal strength collectors of constant cross section from sheet blanks.

Коллекторы - это высоконагруженные детали, которые применяются в гидравлических и газовых системах жидкостных реактивных двигателей (ЖРД). В соответствии с назначением к ним предъявляются повышенные требования по прочности, герметичности, надежности работы в условиях высоких давлений, пульсирующих нагрузок, большом диапазоне температур, при этом коллекторы должны иметь минимальный вес. Материалами для изготовления коллекторов являются, как правило, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы типа - 12X18H10T; 07Х16Н6 - Ш; ХН55МБЮ - ИД; ХН58МБЮД - ИД; ХН43БМТЮУ - Ш; Х12Н20Т2 - Ш; 03Х12Н10МТР - ВД; 06Х15Н6МВФБУ - Ш и др.Collectors are highly loaded parts that are used in hydraulic and gas systems of liquid propellant engines (LRE). In accordance with the purpose, they are subject to increased requirements for strength, tightness, reliability under high pressure, pulsating loads, a wide temperature range, while the collectors must have a minimum weight. Materials for the manufacture of collectors are, as a rule, heat-resistant and high-strength steels and alloys of the type - 12X18H10T; 07X16H6 - W; ХН55МБЮ - ID; KhN58MBYUD - ID; ХН43БМТЮУ - Ш; X12N20T2 - W; 03X12H10MTR - VD; 06Х15Н6МВФБУ - Ш and others.

Известен способ ротационной вытяжки деталей, согласно которому на обрабатываемую поверхность заготовки наносят слой лака, на который наносят слой литейного графита, после чего заготовку устанавливают на оправку, фиксируют прижимом, приводят во вращение и давильными роликами формируют рабочую поверхность. Нанесенные слои материала уменьшают трение роликов о поверхность детали и повышают качество обрабатываемой поверхности (см. патент РФ №2286225, кл. B21D 22/16, 2006 г.).A known method of rotational drawing of parts, according to which a varnish layer is applied to the workpiece surface, onto which a layer of casting graphite is applied, after which the workpiece is mounted on a mandrel, is fixed with a clamp, rotated and pressure plates form a working surface. The applied layers of material reduce the friction of the rollers on the surface of the part and improve the quality of the processed surface (see RF patent No. 2286225, class B21D 22/16, 2006).

В результате анализа данного способа необходимо отметить, что при формировании поверхности изделия ролик контактирует с поверхностью обрабатываемой детали по весьма малому пятну контакта, что, во-первых, увеличивает время обработки, а, во-вторых, не позволяет формировать изделие с заданными нормами точности.As a result of the analysis of this method, it should be noted that when forming the surface of the product, the roller contacts the surface of the workpiece by a very small contact spot, which, firstly, increases the processing time, and, secondly, does not allow the formation of the product with specified accuracy standards.

Известен способ изготовления коллекторов, согласно которому из листовых заготовок штамповкой получают полуколлекторы, после чего сваривают полуколлекторы кольцевым стыковым швом (см. Энциклопедия «Новые наукоемкие технологии в технике» под ред. К.С.Касаева, М., МЦ «Аспект», 1994 г. Раздел - Штамповка листовая, стр.178-185).There is a known method of manufacturing collectors, according to which semi-collectors are obtained from sheet blanks by stamping, after which semi-collectors are welded with a circular butt weld (see Encyclopedia “New High-Tech Technologies in Engineering”, edited by K.S. Kasaev, M., MC “Aspect”, 1994 Section - Stamping sheet, p.178-185).

В результате анализа известной технологии необходимо отметить, что наличие сварного шва вынуждает увеличить толщину стенок коллектора на 15-25%, что увеличивает вес изделия. Значительный объем ручных доводочных работ (до 50% и более от общей трудоемкости) приводит к нестабильному качеству изделий.As a result of the analysis of the known technology, it should be noted that the presence of a weld forces to increase the thickness of the walls of the collector by 15-25%, which increases the weight of the product. A significant amount of manual finishing work (up to 50% or more of the total complexity) leads to unstable product quality.

Известен способ изготовления бесшовных коллекторов отбортовкой наружного контура листовой дисковой заготовки в штампе с последующим обжимом отбортованного цилиндрического участка полуфабриката вертикальным давлением в штампе на прессе (см. Романовкий В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. М.-Л., 1979 г., стр.225-229).There is a method of manufacturing seamless collectors by flanging the outer contour of a sheet disk blank in a stamp, followed by crimping the flanged cylindrical section of the semifinished product by vertical pressure in the stamp on the press (see Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. 6th ed. M.-L., 1979, pp. 225-229).

В результате анализа данного способа необходимо отметить, что данный способ не позволяет получить точные геометрические размеры внутреннего контура и заданные размеры поперечного сечения деталей, это обусловлено, в том числе, ограниченными возможностями оборудования для отбортовки и обжима в штампах и на прессах. Кроме того, данным способом невозможно получить равнопрочные детали с заданной переменной толщиной стенки.As a result of the analysis of this method, it should be noted that this method does not allow to obtain the exact geometric dimensions of the inner contour and the given cross-sectional dimensions of the parts, this is due, inter alia, to the limited capabilities of the equipment for flanging and crimping in dies and presses. In addition, in this way it is impossible to obtain equal strength parts with a given variable wall thickness.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления коллекторов, обеспечивающего получение изделий с заданной переменной толщиной стенок, точных геометрических размеров внутреннего контура и минимальной массы по заданным условиям прочности.The objective of the present invention is to develop a method for the manufacture of collectors, providing products with a given variable wall thickness, accurate geometric dimensions of the inner contour and minimum weight according to specified strength conditions.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в способе изготовления коллекторов, согласно которому для формообразования изделия используют листовую дисковую заготовку, на которой формируют отбортовку цилиндрической формы на наружном контуре с последующим получением профиля постоянного сечения незамкнутой торовой формы, новым является то, что для получения коллектора используют заготовку увеличенной до 100% толщины, отбортовку проводят ротационным выдавливанием с использованием оправки и раскатных роликов, а получение профиля осуществляют обжимов цилиндрической части заготовки профильными роликами на разъемной оправке, после чего производят механообработку кромок коллектора.The task is ensured by the fact that in the method of manufacturing collectors, according to which a sheet-shaped blank is used to form the product, on which a flanging of a cylindrical shape is formed on the outer contour, followed by obtaining a constant section profile of an open torus shape, it is new that a blank is used to obtain a collector increased to 100% thickness, flanging is carried out by rotational extrusion using a mandrel and rolling rollers, and the profile is obtained vlyayut crimps cylindrical portion of the workpiece by profile rollers on the split mandrel, whereupon machining edges collector.

Сущность заявленного способа поясняется чертежами, на которых:The essence of the claimed method is illustrated by drawings, in which:

на фиг.1 представлена последовательность формообразования коллектора при его изготовлении;figure 1 presents the sequence of the formation of the collector in its manufacture;

на фиг.2 - отбортовка коллектора;figure 2 - flanging of the collector;

на фиг.3 - получение профиля коллектора.figure 3 - obtaining the profile of the collector.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Для получения коллектора заданных параметров первоначально получают листовую дисковую заготовку 1 увеличенной примерно на 100% (So) толщины по отношению к минимальной расчетной по условиям заданной прочности коллектора. Данная операция выполняется известным образом, и нет смысла в ее подробном описании.To obtain a collector of specified parameters, a sheet disk blank 1 is initially obtained of a thickness increased by approximately 100% (So) with respect to the minimum calculated by the conditions of a given collector strength. This operation is performed in a known manner, and there is no sense in its detailed description.

Далее на заготовке формируют цилиндрический участок (отбортовку). Данную операцию проводят на давильно-раскатном станке на цилиндрической оправке 2. Цилиндрический участок формируют ротационным выдавливанием заготовки с использованием копиров и роликов (не показаны). В процессе обработки получают стенку переменной толщины на радиусном (S₁) и цилиндрическом (S₂ и S₃) участках.Next, a cylindrical section (flanging) is formed on the workpiece. This operation is carried out on a press-rolling machine on a cylindrical mandrel 2. A cylindrical section is formed by rotational extrusion of a workpiece using copiers and rollers (not shown). In the process of processing, a wall of variable thickness is obtained in the radius (S ₁ ) and cylindrical (S ₂ and S ₃ ) sections.

На следующем этапе на оправке на том же станке с использованием профильных раскатных роликов 3 и копиров (не показаны) производят окончательное формирование коллектора обжимом цилиндрического участка полуфабриката с получением переменной толщины - (S₁ и S₃) на стенке и радиусном участке коллектора, оставляя утолщение с внутренней стороны второй, недеформированной, (S₀) части стенки зева коллектора для последующей механической обработки - торцовки кромок коллектора.At the next stage, on the mandrel on the same machine, using profile rolling rollers 3 and copiers (not shown), the final formation of the collector is performed by crimping the cylindrical section of the semi-finished product to obtain a variable thickness - (S ₁ and S ₃ ) on the wall and radius section of the collector, leaving a thickening from the inside of the second, undeformed (S ₀ ) part of the wall of the jaw of the collector for subsequent machining - trimming the edges of the collector.

Способ будет более понятен из приведенного ниже примера.The method will be more clear from the example below.

Для обработки берут заготовку из материала 07Х16Н6-Ш диаметром 500 мм, толщиной 3,0±0,18 мм.For processing, a blank is taken from material 07Х16Н6-Ш with a diameter of 500 mm and a thickness of 3.0 ± 0.18 mm.

Отбортовку цилиндрической части ведут на станке КЖ-9901 на традиционных для данного вида обработки и материала режимах.Flanging of the cylindrical part is carried out on the KZh-9901 machine in the modes traditional for this type of processing and material.

Далее полуфабрикат размещают в оправке и обжимают его профильными роликами (см. фиг.3) до получения заданных параметров.Next, the semi-finished product is placed in a mandrel and squeezed by profile rollers (see figure 3) to obtain the specified parameters.

В результате получен коллектор размерами:As a result, a collector with dimensions of:

радиус «зева» коллектора, ммradius of the "pharynx" of the collector, mm - 10±0,5- 10 ± 0.5 диаметр центра радиусов коллектора, ммdiameter of the center of the radius of the collector, mm - 452±1,0- 452 ± 1.0 толщина стенки коллектора, ммcollector wall thickness, mm S₀ S ₀ - 3,0±0,18- 3.0 ± 0.18 S₁ S ₁ - 1,6+0,2- 1.6 + 0.2 S₂ S ₂ - 1,3+0,2- 1.3 + 0.2 S₃ S ₃ - 2,0+0,2- 2.0 + 0.2

Нетрудно заметить, что он имеет переменную величину стенки (наибольшую толщину в месте наибольшей нагрузки и наименьшую - в месте наименьшей нагрузки).It is easy to see that it has a variable wall size (the greatest thickness at the place of greatest load and the smallest at the place of least load).

Сочетание при получении коллектора ротационного выдавливания и обжима обеспечивает возможность изготовления бесшовных коллекторов с точными геометрическими размерами внутреннего контура постоянного сечения незамкнутой торовой формы.The combination upon receipt of a rotary extrusion and crimping collector makes it possible to produce seamless collectors with exact geometric dimensions of the inner contour of a constant cross section of an open torus shape.

Использование заготовки увеличенной толщины обеспечивает изготовление равнопрочных деталей с заданной переменной толщиной на радиусном и участке недеформированной части стенки с внутренней стороны для последующей механической обработке кромок.The use of billets of increased thickness ensures the manufacture of equally strong parts with a given variable thickness on the radius and the portion of the undeformed part of the wall from the inside for subsequent machining of the edges.

Увеличивать толщину заготовки более чем на 100% от минимально допустимой по прочности нецелесообразно, в связи с тем что применяемые в конструкциях ЖРД детали исходя из условий равнопрочности и необходимой механообработки кромок имеют разнотолщинность, не превышающую 50%, кроме того, не рекомендуется применять обжатие раскатываемого материала больше 50% (см. Романовкий В.П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. М.-Л., 1979 г., стр.272).It is impractical to increase the thickness of the workpiece by more than 100% of the minimum allowable strength, due to the fact that the parts used in the design of the rocket engine, based on the conditions of equal strength and the necessary machining of the edges, have a thickness not exceeding 50%, in addition, it is not recommended to use rolling material compression more than 50% (see Romanovsky V.P. Handbook of cold stamping. 6th ed. M.-L., 1979, p. 272).

Claims

A method of manufacturing a seamless open torus-shaped collector with a pharynx, including the use of a sheet disk blank, the thickness of which is increased to 100% with respect to the minimum permissible collector strength, forming a cylindrical section on it by rotational extrusion using a mandrel and rolling rollers, final crimping cylindrical section of the workpiece with profile rollers on a split mandrel with obtaining walls of variable thickness on the radius and cylinder eskom portions and thickening on the inside of the undeformed portion of the wall portion at the throat, and subsequent machining of the edges of the reservoir.