RU2426617C1 - Method of producing thin-wall shells - Google Patents
Method of producing thin-wall shells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2426617C1 RU2426617C1 RU2010110024/02A RU2010110024A RU2426617C1 RU 2426617 C1 RU2426617 C1 RU 2426617C1 RU 2010110024/02 A RU2010110024/02 A RU 2010110024/02A RU 2010110024 A RU2010110024 A RU 2010110024A RU 2426617 C1 RU2426617 C1 RU 2426617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotational
- carried out
- smoothing
- rollers
- crimping
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению высокопрочных тонкостенных осесимметричных деталей из конструкционных легированных сталей, работающих под внутренним и внешним давлением, методами ротационной обработки - ротационной вытяжки, обжима, выглаживания, например, цилиндрических, конических оболочек сложного профиля, оболочек с концевыми утолщениями наружных и внутренних поверхностей и оболочек с периодическим профилем в виде чередующихся утолщенных и утоненных участков, в частности - корпусов двигателей и других корпусных деталей реактивных снарядов для различных систем.The invention relates to the field of metal forming, in particular to the manufacture of high-strength thin-walled axisymmetric parts from structural alloy steels operating under internal and external pressure, methods of rotational processing - rotational drawing, crimping, smoothing, for example, cylindrical, conical shells of a complex profile, shells with end thickenings of external and internal surfaces and shells with a periodic profile in the form of alternating thickened and thinned sections, in particular engine housings and other shell parts for rockets for various systems.
Основными требованиями, предъявляемыми к корпусным деталям, обусловленными условиями их эксплуатации - высокими внутренними и внешними давлениями и высокой температурой, являются: высокая точность геометрических размеров, качество наружной и внутренней поверхностей, при высокой прочности и минимальных весовых характеристиках.The main requirements for body parts, due to the conditions of their operation - high internal and external pressures and high temperature, are: high accuracy of geometric dimensions, the quality of the outer and inner surfaces, with high strength and minimal weight characteristics.
С учетом вышеперечисленных требований осуществляется выбор технологических способов изготовления оболочек, включая состав технологических операций и их последовательность.Taking into account the above requirements, the choice of technological methods for the manufacture of shells, including the composition of technological operations and their sequence, is carried out.
Конструктивные особенности этих деталей в виде утолщений и различного профиля и особенность требований обусловили применение методов ротационной обработки трубных заготовок, позволяющих повысить коэффициент использования металла и обеспечить необходимую конструктивную прочность.The design features of these parts in the form of thickenings and various profiles and the peculiarity of the requirements led to the application of methods of rotational processing of pipe billets, which can increase the utilization of metal and provide the necessary structural strength.
Применение других методов пластического деформирования, в частности прессовой обработки, нерационально, так как потребуется дополнительная механическая обработка, что снижает прочность и повышает расход металла.The use of other methods of plastic deformation, in particular pressing, is irrational, as additional mechanical processing is required, which reduces strength and increases metal consumption.
Особенности конструкции оболочек и повышенные требования потребовали применения различных методов ротационной обработки.Shell design features and increased requirements required the use of various methods of rotational processing.
Важнейшей проблемой при производстве высокопрочных оболочек различных видов методами ротационной обработки: вытяжкой, обжимом, выглаживанием и др. является устойчивость процесса деформирования, влияющая на качество поверхности и точность геометрической формы.The most important problem in the production of high-strength shells of various types by methods of rotational processing: drawing, crimping, smoothing, etc. is the stability of the deformation process, which affects the surface quality and the accuracy of the geometric shape.
Под качеством поверхности, получаемой ротационной обработкой, в технической литературе понимается рябизна, волнистость, следы от роликов и т.п. глубиной, не выводящей размеры за пределы допускаемых отклонений, а также гофры, складки и утяжки - выводящие толщину стенки и диаметры за допустимые пределы.Under the quality of the surface obtained by rotational processing, in the technical literature is understood the rowaniness, waviness, traces of rollers, etc. a depth that does not lead out dimensions beyond the limits of permissible deviations, as well as corrugations, folds and ties - leading the wall thickness and diameters beyond the permissible limits.
Актуальной проблемой в повышении устойчивости процесса ротационной обработки высокопрочных оболочек с целью обеспечения высокого качества поверхности и точности геометрических размеров является выбор способов ротационной обработки и их последовательности, выбор смазок и покрытий заготовок, выбор оптимальных степеней деформации, режимов обработки, профилей роликов и зазоров между заготовкой и оправкой, снижение вибраций роликов, оправок и технологической оснастки.The urgent problem in increasing the stability of the rotational processing of high-strength shells in order to ensure high surface quality and geometric dimensions is the choice of methods of rotational processing and their sequence, the choice of lubricants and coatings of workpieces, the choice of optimal degrees of deformation, processing conditions, roller profiles and clearances between the workpiece and mandrel, vibration reduction of rollers, mandrels and technological equipment.
Таким образом, главной задачей в производстве высокопрочных тонкостенных оболочек, получаемых методами ротационной обработки, является точность и качество поверхности.Thus, the main task in the production of high-strength thin-walled shells obtained by rotational processing methods is the accuracy and quality of the surface.
Известен способ изготовления ротационным выдавливанием (вытяжкой) цилиндрической осесимметричной детали с наружными буртиками (утолщениями) на концевых участках - у основания и на верхней части (см. книгу М.А.Гредитора "Давильные работы и ротационное выдавливание", изд. "Машиностроение", Москва, 1971 г., стр.109-111, рис 66).A known method of manufacturing a rotary extrusion (exhaust) of a cylindrical axisymmetric part with external flanges (thickenings) at the end sections - at the base and on the upper part (see M.A.Gredor's book "Pressure work and rotational extrusion", ed. "Engineering", Moscow, 1971, pp. 109-111, Fig. 66).
Вначале цилиндрическая заготовка в виде колпака, полученная из кружка вытяжкой, устанавливается и закрепляется на оправке трехроликового станка. Затем давильные ролики вдавливаются в заготовку, обеспечивая формирование наружного бурта (утолщения) у дна детали. Затем ролики утоняют стенку до заданной толщины на всей длине прямолинейного основного участка, до бурта (утолщения) у открытой концевой части. После этого оформляют профиль и утоняют крайний участок до требуемой толщины стенки. После выключения продольной подачи и прекращения вращения шпинделя ролики и прижим задней бабки отводят в исходное положение; выталкиватель детали сбрасывает ее с оправки.Initially, a cylindrical billet in the form of a cap, obtained from the mug by the hood, is installed and fixed on the mandrel of a three-roller machine. Then the pressure rollers are pressed into the workpiece, providing the formation of an external collar (thickening) at the bottom of the part. Then the rollers thin the wall to a predetermined thickness along the entire length of the rectilinear main section, to a collar (thickening) at the open end part. After this, the profile is drawn up and the edge section is thinned to the required wall thickness. After turning off the longitudinal feed and stopping the rotation of the spindle, the rollers and the tailstock clamp are retracted; the ejector part drops it from the mandrel.
Недостатком данного способа изготовления осесимметричных деталей является невозможность получения внутренних утолщений и низкий коэффициент использования металла, так как исходной заготовкой является кружок.The disadvantage of this method of manufacturing axisymmetric parts is the impossibility of obtaining internal thickenings and a low coefficient of metal utilization, since the initial workpiece is a circle.
Кроме того, в данном способе не решались проблемы ротационной обработки высокопрочных заготовок: выбора методов ротационной обработки, последовательности операций, профилей роликов, зазоров между оправкой и заготовкой, смазки заготовок, режимов обработки.In addition, this method did not solve the problems of rotational processing of high-strength workpieces: the choice of methods of rotational processing, the sequence of operations, roller profiles, the gaps between the mandrel and the workpiece, the lubrication of the workpieces, processing modes.
Известен "Способ изготовления оболочек" патент RU 2009215 С1, С21Д 8/10, С21Д 9/08, 15.03.1994 г., включающий резку трубных заготовок на мерные длины, механическую обработку, термоупрочнение закалкой и отпуском, холодную пластическую деформацию методом ротационной вытяжки в несколько проходов и отжиг. Термоупрочнение - закалку с отпуском проводят перед последним проходом холодной пластической деформации. Деформацию осуществляют методом ротационной вытяжки со степенью 30÷60%, отпуск ведут при 350÷500°С, а отжиг при 280÷450°С.The known "Method for the manufacture of shells" patent RU 2009215 C1,
Данный способ является наиболее близким к заявленному и выбран в качестве прототипа.This method is the closest to the claimed and selected as a prototype.
Как видно из этого способа - термоупрочнение закалкой с отпуском выполняют перед последним проходом ротационной вытяжки.As can be seen from this method, hardening with tempering with tempering is performed before the last pass of the rotational hood.
К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата - высокой прочности и качества обработанной поверхности при использовании известного способа, принятого заявителями за прототип, относится коробление деталей после термоупрочнения в виде увеличения овальности и кривизны образующей, а также наличия окалины на наружной и внутренней поверхности, требующей дополнительной чистки и травления, что увеличивает трудоемкость изготовления.The reasons that impede the achievement of the specified technical result - high strength and quality of the processed surface when using the known method adopted by the applicants as a prototype, include warping of parts after heat hardening in the form of increased ovality and curvature of the generatrix, as well as the presence of scale on the outer and inner surfaces, requiring additional cleaning and etching, which increases the complexity of manufacturing.
В данном способе не предусмотрены операции, исправляющие искажение формы заготовки после термоупрочнения (токарной обработкой и выглаживанием поверхности).This method does not include operations that correct the distortion of the shape of the workpiece after heat hardening (turning and smoothing the surface).
Кроме того, в этом способе нет технических решений по выбору смазочного покрытия заготовок под ротационную обработку, методов и последовательности операций ротационной обработки, а также по оптимизации режимов обработки, профилей роликов, зазоров между заготовкой и оправкой и по уменьшению вибраций системы станок - приспособление - инструмент - деталь.In addition, in this method there are no technical solutions for choosing a lubricating coating of workpieces for rotary processing, methods and sequence of operations of rotary processing, as well as for optimizing processing modes, roller profiles, gaps between the workpiece and the mandrel and for reducing vibration of the machine-tool-tool-tool system - detail.
Таким образом, задачей данного технического решения является повышение конструктивной прочности деталей при одновременном снижении расхода металла.Thus, the objective of this technical solution is to increase the structural strength of parts while reducing metal consumption.
Общими признаками с предлагаемым заявителями способом является резка труб на заготовки, механическая, термоупрочняющая - закалка и отпуск и ротационная обработка - ротационная вытяжка.Common features with the method proposed by the applicants are pipe cutting into billets, mechanical, heat-strengthening - quenching and tempering and rotary processing - rotary hood.
В отличие от прототипа, предлагаемый авторами способ изготовления тонкостенных оболочек, при котором трубы режут на заготовки, подвергают их механической, термоупрочняющей и ротационной обработкам, отличается тем, что заготовки после термоупрочнения подвергают механической обработке, фосфатированию, пластическому ротационному деформированию вытяжкой за один или несколько проходов, выглаживанию обработанной поверхности и обжиму концевых участков, затем упругому деформированию внутренним гидравлическим давлением, при этом вытяжку, выглаживание и обжим осуществляют роликами с различной конфигурацией профиля, а выглаживание и обжим - с одинаковым зазором между внутренней поверхностью заготовки и оправкой.In contrast to the prototype, the method proposed by the authors for the manufacture of thin-walled shells, in which the pipes are cut into billets, subjected to mechanical, heat-strengthening and rotational processing, is characterized in that the billets are subjected to mechanical treatment, phosphating, plastic rotational deformation by exhaust hood in one or several passes , smoothing the treated surface and crimping the end sections, then elastic deformation by internal hydraulic pressure, while drawing, smoothing and crimping is carried out with rollers with different profile configurations, and smoothing and crimping is carried out with the same gap between the inner surface of the workpiece and the mandrel.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения изобретение характеризуется следующими признаками:In special cases, that is, in specific forms of execution, the invention is characterized by the following features:
- перед фосфатированием заготовок осуществляют обезжиривание в ваннах с содой кальцинированной, травление в ваннах с серной кислотой, а фосфатирование проводят в ваннах с препаратом "Фоскон 5" (НК-11) или "Рускон-10" с концентрацией 130÷170 г/л с добавкой нитрита натрия с концентрацией 0,2÷0,3 г/л при температуре 40÷60°C с последующим омыливанием в ваннах с мылом хозяйственным,- before phosphating the preforms, degreasing is carried out in baths with soda ash, etching in baths with sulfuric acid, and phosphating is carried out in baths with Foscon 5 (NK-11) or Ruscon-10 with a concentration of 130 ÷ 170 g / l s the addition of sodium nitrite with a concentration of 0.2 ÷ 0.3 g / l at a temperature of 40 ÷ 60 ° C, followed by saponification in bathtubs with laundry soap,
- степень деформации на первом проходе ротационной вытяжки задают в пределах 0,7÷0,9 степени деформации на последующем проходе,- the degree of deformation in the first pass of the rotary hood is set within 0.7 ÷ 0.9 degrees of deformation in the subsequent pass,
- ротационное выглаживание осуществляют с величиной подачи на 1 оборот заготовки, в 1,5÷4,5 раза превышающей величину подачи на 1 оборот при ротационной вытяжке,- rotational smoothing is carried out with a feed rate of 1 rotation of the workpiece, 1.5 ÷ 4.5 times higher than the feed rate of 1 revolution with a rotary hood,
- ротационное выглаживание осуществляют роликами с плоской вершиной профиля длиной, превышающей в 2÷2,5 раза величину осевой подачи на один оборот заготовки,- rotational smoothing is carried out by rollers with a flat profile top with a length exceeding 2 ÷ 2.5 times the value of the axial feed per revolution of the workpiece,
- ротационное выглаживание осуществляют роликами с радиусом перехода плоской вершины в переднюю и заднюю поверхности профиля, равным 0,5÷0,8 радиуса вершины профиля роликов при ротационной вытяжке,- rotational smoothing is carried out by rollers with a radius of transition of a flat top to the front and rear surfaces of the profile equal to 0.5 ÷ 0.8 radius of the vertex of the profile of the rollers with a rotational hood,
- ротационное выглаживание осуществляют роликами с передним углом профиля, равным 0,4÷0,7 величины переднего угла профиля роликов при ротационной вытяжке,- rotational smoothing is carried out by rollers with a front angle of the profile equal to 0.4 ÷ 0.7 of the front angle of the profile of the rollers with a rotational hood,
- ротационное выглаживание и обжим осуществляют на одной и той же оправке,- rotational smoothing and crimping is carried out on the same mandrel,
- ротационное выглаживание и обжим осуществляют с зазором между внутренней поверхностью заготовки и оправкой величиной не более исходной толщины стенки заготовки,- rotational smoothing and crimping is carried out with a gap between the inner surface of the workpiece and the mandrel with a value of not more than the original wall thickness of the workpiece,
- ротационный обжим осуществляют с утонением стенки со степенью деформации не более 30%,- rotary crimping is carried out with thinning of the wall with a degree of deformation of not more than 30%,
- ротационный обжим осуществляют с величиной подачи на один оборот заготовки, равной 0,7÷0,9 величины подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке,- rotary crimping is carried out with a feed rate per revolution of the workpiece equal to 0.7 ÷ 0.9 of the feed per revolution of the workpiece with a rotational hood,
- ротационный обжим осуществляют роликами с плоской вершиной профиля длиной, превышающей в 3÷5 раз величину подачи на один оборот заготовки,- rotary crimping is carried out by rollers with a flat profile top with a length exceeding 3 ÷ 5 times the feed rate per revolution of the workpiece,
- ротационный обжим осуществляют роликами с передним и задним углом, равными, соответственно, переднему и заднему углу профиля роликов при ротационной вытяжке,- rotational crimping is carried out by rollers with a front and rear angle equal, respectively, to the front and rear corner of the profile of the rollers with a rotational hood,
- упругое деформирование осуществляют внутренним гидравлическим давлением 250÷270 кгс/см2 с выдержкой при этом давлении не менее 30 секунд.- elastic deformation is carried out by an internal hydraulic pressure of 250 ÷ 270 kgf / cm 2 with exposure at this pressure for at least 30 seconds.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.These signs, distinctive from the prototype and to which the requested amount of legal protection applies, are sufficient in all cases.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления высокопрочных тонкостенных оболочек из конструкционных легированных сталей с высокой точностью геометрических размеров и качеством поверхности при высокой прочности и минимальных весовых характеристиках.The objective of the invention is to develop a method of manufacturing high-strength thin-walled shells of structural alloy steels with high accuracy of geometric dimensions and surface quality with high strength and minimum weight characteristics.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем резку труб на заготовки, механическую, термоупрочняющую и ротационную обработки, особенность заключается в том, что заготовки после термоупрочнения подвергают механической обработке, фосфатированию, пластическому ротационному деформированию вытяжкой за один или несколько проходов, выглаживанию обработанной поверхности и обжиму концевых участков, затем упругому деформированию внутренним гидравлическим давлением, при этом вытяжку, выглаживание и обжим осуществляют роликами с различной конфигурацией профиля, а выглаживание и обжим - с одинаковым зазором между внутренней поверхностью заготовки и оправкой.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method, including cutting pipes into billets, mechanical, heat-strengthening and rotational processing, the feature is that the workpieces after heat-strengthening are subjected to mechanical treatment, phosphating, plastic rotational deformation by hood for one or more passages, smoothing the treated surface and crimping the end sections, then elastic deformation by internal hydraulic pressure, with this hood, smoothing and crimping is carried out with rollers with different profile configurations, and smoothing and crimping with the same gap between the inner surface of the workpiece and the mandrel.
Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют, в частности, за счет:The new set of operations, as well as the presence of relations between them, allow, in particular, due to:
- выполнения механической (токарной) обработки после термоупрочнения закалкой и отпуском - исправить искажение формы заготовок - "коробление", то есть уменьшить овальность, разностенность и кривизну образующей заготовок;- performing mechanical (turning) processing after heat hardening by quenching and tempering - to correct the distortion of the shape of the workpieces - "warping", that is, to reduce the ovality, difference and curvature of the forming blanks;
- фосфатирования - подготовить поверхности заготовки к пластическому ротационному деформированию в результате очищения поверхности заготовки с последующим насыщением поверхностей заготовки фосфатами, что позволяет снизить сопротивление материала пластическому деформированию из-за снижения силы трения, а это, в свою очередь, повышает устойчивость процесса формоизменения, качество обрабатываемой поверхности - в виде уменьшения рябизны и волнистости поверхности и уменьшения высоты микронеровностей;- phosphating - to prepare the surface of the workpiece for plastic rotational deformation as a result of cleaning the surface of the workpiece with subsequent saturation of the surface of the workpiece with phosphates, which reduces the resistance of the material to plastic deformation due to a decrease in friction, and this, in turn, increases the stability of the forming process, the quality of the processed surface - in the form of reducing the ripple and waviness of the surface and reducing the height of microroughnesses;
- пластического ротационного деформирования вытяжкой за один или несколько проходов, выглаживания обработанной поверхности и обжима концевых участков - получить тонкостенные высокопрочные оболочки с концевыми наружными и внутренними утолщениями, так как такая последовательность операций пластического деформирования заготовок из конструкционных легированных сталей после термоупрочнения закалкой и отпуском позволяет операцией вытяжки получить тонкую стенку с концевыми наружными утолщениями, операцией выглаживания - получить точную геометрическую форму заготовки и высокое качество поверхности и операцией обжима получить концевые участки с внутренними утолщениями,- plastic rotational deformation by drawing in one or several passes, smoothing of the treated surface and crimping of the end sections - to obtain thin-walled high-strength shells with end external and internal thickenings, since such a sequence of plastic deformation of workpieces from structural alloyed steels after heat hardening by quenching and tempering allows the drawing operation to get a thin wall with end external thickenings, the smoothing operation - get exact w geometric shape of the workpiece and the surface quality and the crimping operation to receive end portions with inner bulges,
- пластического ротационного деформирования вытяжкой, выглаживания и обжима роликами с различной конфигурацией профиля - обеспечить высокую устойчивость процесса пластического деформирования, и, в результате, получить высокую точность и качество обработанной поверхности, так как при различных видах ротационной обработки, таких как вытяжка, выглаживание и обжим, образуются разные схемы напряженного состояния и различные направления течения металла в очагах деформирования; что и вызвало необходимость использования роликов с различными передними углами и вершинами профилей, то есть роликов с различной конфигурацией профиля;- plastic rotational deformation by drawing, smoothing and crimping with rollers with different profile configurations - to ensure high stability of the plastic deformation process, and, as a result, to obtain high accuracy and quality of the treated surface, as with different types of rotational processing, such as drawing, smoothing and crimping , different stress state schemes and various directions of metal flow in the deformation zones are formed; which necessitated the use of rollers with different rake angles and profile vertices, that is, rollers with different profile configurations;
- ротационных выглаживания и обжима с одинаковым зазором между внутренней поверхностью заготовки и оправкой - унифицировать технологическую оснастку и инструмент, так как в этом случае ротационные выглаживание и обжим выполняют на одной и той же оправке и той же установке, что сокращает время обработки, при переналадке с ротационного выглаживания на обжим осуществляют только смену роликов;- rotary smoothing and crimping with the same gap between the inner surface of the workpiece and the mandrel - to unify the tooling and tool, since in this case the rotational smoothing and crimping is performed on the same mandrel and the same installation, which reduces the processing time, when changing from rotational ironing for crimping carry out only the change of rollers;
- упругого деформирования оболочек внутренним гидравлическим давлением - создать в оболочках благоприятные внутренние напряжения (радиальные сжимающие), направленные против направления напряжений, возникающих при эксплуатации оболочек (радиальные растягивающие), так как при воздействии на оболочку внутренним гидравлическим давлением в упругой области деформирования происходит перераспределение внутренних напряжений с возникновением остаточных радиальных сжимающих напряжений, наличие которых повышает эксплуатационные прочностные характеристики - повышает циклическую прочность при работе деталей под внутренним давлением, при этом величина внутреннего гидравлического давления и время выдержки при этом давлении необходимо задавать исходя из неизменности осевых геометрических параметров оболочки и незначительных радиальных размеров в пределах допуска на допускаемые отклонения;- elastic deformation of the shells by internal hydraulic pressure - create favorable internal stresses (radial compressive) in the shells against the direction of stresses arising from the operation of the shells (radial tensile), since the stress is redistributed in the elastic region of deformation when the stresses are redistributed with the occurrence of residual radial compressive stresses, the presence of which increases the operational strength e specifications - cyclic increases strength at the parts under internal pressure, the magnitude of the internal hydraulic pressure and dwell time at this pressure must be set on the basis of geometrical parameters of the immutability of axial sheath and minor radial dimensions within the tolerance permissible deviations;
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения, позволяют, в частности, за счет:Signs characterizing the invention in specific forms of execution, allow, in particular, due to:
- обезжиривания в ваннах с содой кальцинированной, травления в ваннах с серной кислотой и фосфатирования в ваннах с препаратом "Фоскон-5" (НК-11) или "Рускон-10" с концентрацией 130÷170 г/л с добавкой нитрита натрия с концентрацией 0,2÷0,3 г/л при температуре 40÷60°C с последующим омыливанием в ваннах с мылом хозяйственным - повысить устойчивость процесса пластического ротационного деформирования снижением трения в очагах деформации и, следовательно, снижением сопротивления материала пластическому деформированию и в результате обеспечить высокое качество обработанной поверхности и точность геометрической формы; последовательность переходов - вначале обезжиривание, затем - травление обеспечивает удаление жировых пленок, окисной пленки и окалины - подготавливает поверхность к насыщению фосфатами, а омыливание после фосфатирования усиливает эффект снижения коэффициента трения, кроме того, режимы фосфатирования оптимальны с точки зрения снижения силы трения и изменение концентрации препарата и температуры в ту или другую сторону снижает адгезию (сцепление) фосфатов с поверхностью металла и приводит к увеличению коэффициента трения;- degreasing in baths with soda ash, pickling in baths with sulfuric acid and phosphating in baths with the preparation "Foscon-5" (NK-11) or "Ruscon-10" with a concentration of 130 ÷ 170 g / l with the addition of sodium nitrite with a concentration 0.2 ÷ 0.3 g / l at a temperature of 40 ÷ 60 ° C, followed by saponification in bathtubs with household soap - to increase the stability of the plastic rotational deformation process by reducing friction in the deformation zones and, therefore, reducing the material resistance to plastic deformation and, as a result, ensure high ka the quality of the machined surface and the accuracy of the geometric shape; the transition sequence - first degreasing, then etching removes grease films, oxide film and scale - prepares the surface for saturation with phosphates, and saponification after phosphating enhances the effect of reducing the friction coefficient, in addition, phosphating conditions are optimal in terms of reducing friction and concentration changes drug and temperature in one direction or another reduces the adhesion (adhesion) of phosphates to the metal surface and leads to an increase in the coefficient of friction;
- задачи степени деформации на первом проходе ротационной вытяжки в пределах 0,6÷0,9 степени деформации на последующем проходе - повысить устойчивость процесса деформирования в результате того, что при таком распределении степени деформации последующий проход нагружают больше первого, чтобы компенсировать влияние наклепа металла после первого прохода, так как сопротивление материала пластическому деформированию из-за упрочнения материала (наклепа) возрастает, то, увеличивая нагрузку (т.е. степень деформации) на последующем проходе, снижают влияние наклепа, отрицательно влияющего на изменение геометрических параметров деталей, т.е. деформирование с увеличенными степенями деформации снижает наклеп предыдущего прохода и таким образом повышает точность геометрической формы оболочки; соотношение степеней деформации является оптимальным, определено экспериментальным путем, при соотношениях менее 0,6 и более 0,9 устойчивость процесса деформирования снижается и отклонения размеров возрастают, что выражается в виде гофр и утяжек с последующим развитием трещин, необходимо заметить, что разделение процесса формоизменения оболочек из легированных сталей и подвергнутых термоупрочнению на несколько проходов или переходов вызвано тем, что суммарная деформация превышает допустимые пределы (например, более 70%);- tasks of the degree of deformation in the first pass of the rotary hood within 0.6 ÷ 0.9 of the degree of deformation in the subsequent pass - to increase the stability of the deformation process as a result of the fact that with such a distribution of the degree of deformation, the subsequent pass is loaded more than the first in order to compensate for the effect of metal hardening after the first pass, since the resistance of the material to plastic deformation due to hardening of the material (hardening) increases, then, increasing the load (i.e., the degree of deformation) in the subsequent pass, reduces dissolved hardening effect, adversely affecting the change of the geometric parameters of parts, i.e. deformation with increased degrees of deformation reduces the hardening of the previous pass and thus increases the accuracy of the geometric shape of the shell; the ratio of the degrees of deformation is optimal, determined experimentally, at ratios of less than 0.6 and more than 0.9, the stability of the deformation process decreases and size deviations increase, which is expressed in the form of corrugations and braces with the subsequent development of cracks, it should be noted that the separation of the process of forming shells from alloy steels and subjected to heat strengthening for several passes or transitions due to the fact that the total deformation exceeds the permissible limits (for example, more than 70%);
- ротационного выглаживания с величиной подачи на один оборот заготовки, в 1,5÷4,5 раза превышающей величину подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке, - повысить устойчивость процесса выглаживания оболочки и, следовательно, точность геометрической формы и качество поверхности, так как, по мнению заявителей, процесс выглаживания осуществляют с небольшой степенью деформации и меньшими усилиями, радиальными и осевыми, без утонения стенки и он заключается в уменьшении овальности и кривизны образующей с уменьшением высоты микронеровностей, рябизны и волнистости поверхности, поэтому увеличение подачи в сравнении с подачей при ротационной вытяжке создает устойчивый исправительный эффект, а величина подачи на один оборот заготовки в 1,5÷4,5 раза большей подачи на один оборот при ротационной вытяжке является оптимальной, уменьшение ее значения менее 1,5 величины подачи при ротационной вытяжке приводит к "раскатке" заготовки, выражающейся в увеличении диаметральных размеров, увеличение более чем в 4,5 раза снижает качество выглаживаемой поверхности;- rotational smoothing with a feed rate per revolution of the workpiece 1.5 to 4.5 times higher than the feed rate per revolution of the workpiece during rotational drawing, - increase the stability of the process of smoothing the shell and, therefore, the accuracy of the geometric shape and surface quality, as , according to the applicants, the smoothing process is carried out with a small degree of deformation and less effort, radial and axial, without thinning the wall and it consists in reducing the ovality and curvature of the generatrix with decreasing micro height unevenness, rowaniness and undulation of the surface, therefore, an increase in feed in comparison with the feed during a rotary hood creates a stable corrective effect, and the feed rate per turn of the workpiece 1.5 ÷ 4.5 times greater feed per revolution during a rotary hood is optimal, reducing its values are less than 1.5 of the feed value during a rotary hood leads to "rolling" of the workpiece, which is expressed in an increase in the diametrical dimensions, an increase of more than 4.5 times reduces the quality of the surface to be smoothed;
- ротационного выглаживания роликами с плоской вершиной профиля длиной, превышающей в 2÷2,5 раза величину осевой подачи на один оборот заготовки, - обеспечить перекрытие плоской поверхностью вершины профиля ролика зоны контакта ролика с поверхностью заготовки на величину, превышающую величину перемещения ролика за 1 оборот заготовки и, за счет этого, получить высокое качество выглаживаемой поверхности, так как в зоне контакта - в зоне очага деформации не происходит утонения стенки и характер деформации представляет собой изгиб в осевом и радиальном направлении, таким образом, в течение процесса выглаживания осуществляется постоянное соприкосновение плоскости вершины профиля ролика с плоской поверхностью зоны контакта заготовки с роликом;- rotary smoothing by rollers with a flat top of the profile with a length exceeding 2 ÷ 2.5 times the axial feed per one revolution of the workpiece, - ensure that the flat surface of the top of the profile of the roller overlaps the contact zone of the roller with the workpiece surface by an amount exceeding the amount of movement of the roller per 1 revolution blanks and, due to this, to obtain a high quality of the surface to be smoothed out, since in the contact zone - in the zone of the deformation zone there is no thinning of the wall and the nature of the deformation is a bend in the axial and Thus, in the adial direction, during the smoothing process, the plane of the top of the profile of the roller is constantly in contact with the flat surface of the contact zone of the workpiece with the roller;
- ротационного выглаживания роликами с радиусом перехода плоской вершины в переднюю и заднюю поверхности профиля, равным 0,5÷0,8 радиуса вершины профиля роликов при ротационной вытяжке, - обеспечить высокую чистоту выглаживаемой поверхности, так как характер деформации, в отличие от процесса ротационной вытяжки, не предусматривает сдвигового течения металла, а только деформации изгиба, поэтому выбор малых радиусов при вершине профиля ролика обеспечивает наиболее благоприятные условия процесса выглаживания поверхности; значения радиусов, равные 0,5÷0,8 радиуса вершины профиля при ротационной вытяжке, по результатам экспериментальных работ, оптимальны, и при меньших 0,5 радиуса происходит врезание ролика в поверхность заготовки, а при больших 0,8 - возрастает площадь контакта и из-за снижения удельных нагрузок не выглаживаются неровности поверхности заготовки;- rotational smoothing by rollers with a radius of transition of a flat top to the front and rear profile surfaces equal to 0.5 ÷ 0.8 of the radius of the vertex of the profile of the rollers during rotational drawing, - to ensure high cleanliness of the smoothed surface, since the nature of the deformation, in contrast to the rotational drawing process , does not provide for shear metal flow, but only bending deformation, therefore, the choice of small radii at the top of the roller profile provides the most favorable conditions for the process of smoothing the surface; according to the results of experimental work, the values of radii equal to 0.5–0.8 of the radius of the top of the profile during rotational drawing are optimal, and for smaller 0.5 radii, the roller cuts into the workpiece surface, and for large 0.8 the contact area increases and due to the reduction in specific loads, the unevenness of the surface of the workpiece is not smoothed out;
- ротационного выглаживания роликами с передним углом профиля, равным 0,4÷0,7 величины переднего угла профиля роликов при ротационной вытяжке, - обеспечить плавность нарастания деформаций изгиба вдоль образующей выглаживаемой поверхности оболочки, так как сдвига металла вдоль образующей не происходит, то при малых углах выглаживание неровностей, вкупе с малыми радиусами перехода плоской вершины в переднюю и заднюю поверхности профиля ролика, происходит наилучшим образом, а величина переднего угла, равная 0,4÷0,7 величины переднего угла при ротационной вытяжке, по экспериментальным данным, является оптимальной, так при переднем угле менее 0,4 величины угла при ротационной вытяжке возрастает площадь контакта ролика с поверхностью заготовки (эффект "лыжи"), снижается удельное давление в зоне контакта и чистота поверхности ухудшается, а при значении переднего угла более 0,7 величины переднего угла при ротационной вытяжке нарушается плавность входа ролика и плавность нарастания деформации, что приводит к появлению дефектов поверхности в виде винтовых отпечатков;- rotational smoothing by rollers with a front profile angle equal to 0.4 ÷ 0.7 of the front angle of the profile of the rollers during rotational drawing, - to ensure a smooth increase in bending deformations along the generatrix of the smoothing surface of the shell, since metal shear along the generatrix does not occur, at small In the corners, smoothing of irregularities, coupled with small radii of transition of the flat top to the front and rear surfaces of the roller profile, occurs in the best way, and the value of the rake angle equal to 0.4 ÷ 0.7 of the rake angle at According to experimental data, a rotational hood is optimal, since when the rake angle is less than 0.4 of the angle, the rotational hood increases the contact area of the roller with the workpiece surface (the “ski” effect), the specific pressure in the contact zone decreases and the surface cleanliness deteriorates, and when the value of the rake angle is more than 0.7 of the rake angle during rotational drawing, the smoothness of the inlet of the roller and the smoothness of the increase in deformation are violated, which leads to the appearance of surface defects in the form of screw prints;
- ротационных выглаживания и обжима на одной оправке - унифицировать технологическую оснастку и инструмент - оправку, так как после ротационного выглаживания ротационный обжим выполняют с заменой роликов, не меняя оправки, прижимов и другой оснастки, что снижает трудоемкость изготовления оболочек и трудозатраты на технологическую оснастку и инструмент;- rotary ironing and crimping on one mandrel - to unify technological equipment and tool - mandrel, since after rotational ironing, rotary crimping is performed with replacing the rollers without changing the mandrel, clamps and other equipment, which reduces the complexity of manufacturing shells and labor costs for technological equipment and tools ;
- ротационного выглаживания и обжима с зазором между внутренней поверхностью заготовки и оправкой величиной не более исходной толщины стенки заготовки - обеспечить высокую устойчивость процессов ротационных выглаживания и обжима, так как величина зазора, не превышающая исходную толщину стенки, создает условия для образования внутреннего утолщения на отдельных участках концов оболочек; при обжиме радиальное перемещение металла ограничено оправкой, что дает возможность металлу заполнить на обжимаемом участке полость, образуемую зазором, а при величине зазора более исходной толщины стенки отсутствует подпор металла на обжимаемом участке, что приводит к образованию трещин и надрывов металла, кроме того, большая величина зазора - более исходной толщины стенки при ротационном выглаживании - приводит к увеличению вибраций всей установки с оболочкой, приводящей к увеличению высоты микронеровностей и появлению рябизны и волнистости;- rotary smoothing and crimping with a gap between the inner surface of the workpiece and the mandrel of no more than the initial wall thickness of the workpiece - to ensure high stability of the processes of rotational smoothing and crimping, since the gap value not exceeding the original wall thickness creates the conditions for the formation of internal thickening in individual sections shell ends; during crimping, the radial movement of the metal is limited by the mandrel, which allows the metal to fill in the cavity formed by the gap in the crimped section, and when the gap is larger than the initial wall thickness, there is no metal backing in the crimped section, which leads to the formation of cracks and tears in the metal, in addition, a large value the gap - more than the original wall thickness during rotational smoothing - leads to an increase in the vibrations of the entire installation with the shell, leading to an increase in the height of microroughnesses and the appearance of a rowan and nasty
- осуществления ротационного обжима с утонением стенки со степенью деформации не более 30% - обеспечить устойчивость процесса ротационного обжима, так как ротационный обжим осуществляют в данном случае с радиальным течением металла и с осевым течением на обжимаемом участке, то есть при обжиме уменьшаются диаметральные размеры и уменьшается толщина стенки, поэтому при таком сложном напряженно-деформированном состоянии на участке обжима увеличение степени деформации с утонением стенки более 30% приводит к появлению трещин и надрывов;- the implementation of rotational crimping with thinning of the wall with a degree of deformation of not more than 30% - to ensure the stability of the rotational crimping process, since the rotational crimping is carried out in this case with a radial metal flow and with an axial flow in the crimped section, i.e., when crimping, the diametrical dimensions decrease and decreases wall thickness, therefore, with such a complex stress-strain state in the crimping section, an increase in the degree of deformation with thinning of the wall of more than 30% leads to the appearance of cracks and tears;
- ротационного обжима с величиной подачи на один оборот заготовки, равной 0,7÷0,9 величины подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке, - повысить устойчивость процесса деформирования, так как процесс ротационного обжима более энергетически насыщен, включает в себя как изменение диаметральных размеров, так и утонения стенки, а процесс ротационной вытяжки включает только утонение стенки, поэтому, как определено по результатам экспериментальных работ, уменьшенное значение величины подачи при ротационном обжиме в данном случае наиболее рационально и оптимально в пределах 0,7÷0,9 величины подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке; при значениях как меньших, так и больших устойчивость ротационного обжима снижается из-за явления "раскатки" то есть увеличения окончательных диаметральных размеров - при меньших 0,7 и из-за "утяжек" (утонении) при больших 0,9;- rotary crimping with a feed per one revolution of the workpiece equal to 0.7 ÷ 0.9 of the feed per one revolution of the workpiece with a rotational hood, - increase the stability of the deformation process, since the rotational crimping process is more energetically saturated, includes how to change the diametrical size and thinning of the wall, and the process of rotational drawing includes only thinning of the wall, therefore, as determined by the results of experimental work, the reduced value of the feed value during rotational crimping in this case is not ibolee efficiently and optimally in the range 0.7 ÷ 0.9 feed per one revolution of the workpiece during rotational extract; at values of both smaller and larger, the stability of the rotational crimp decreases due to the phenomenon of “rolling”, that is, an increase in the final diametrical dimensions — at lower 0.7 and due to “tightening” (thinning) at large 0.9;
- ротационного обжима роликами с плоской вершиной профиля длиной, превышающей в 3÷5 раз величину подачи на один оборот заготовки, - повысить устойчивость процесса формоизменения в результате того, что перекрытие плоской вершиной ролика зоны очага деформации при обжиме создает возможность течения металла внутрь - к оправке и, в то же время, течение металла вдоль образующей оправки, значение - в 3÷5 раз оптимально, и означает, что при меньшей длине плоской вершины - меньшей в 3 раза - образуются утяжки металла в зоне деформирования, а при длине плоской вершины, большей в 5 раз, - возрастают радиальные усилия деформирования и нарушается течение металла в осевом направлении, что приводит к образованию поперечных "гофр" (складок);- rotary crimping with rollers with a flat profile top, 3–5 times longer than the feed per one turn of the workpiece, - increase the stability of the forming process as a result of the fact that the flat top of the roller overlapping the deformation zone during crimping creates the possibility of metal flowing inward to the mandrel and, at the same time, the flow of metal along the forming mandrel, the value is 3–5 times optimal, and means that with a shorter length of the flat tip — shorter than 3 times — metal strands are formed in the deformation zone, and with a length of a peak of 5 times greater, the radial deformation forces increase and the metal flow is disrupted in the axial direction, which leads to the formation of transverse "corrugations" (folds);
- ротационного обжима роликами с передним и задним углом, равными соответственно, переднему и заднему углу профиля роликов при ротационной вытяжке, - обеспечить утонение стенки аналогично ротационной вытяжке, и в то же время не препятствовать обжиму оболочки;- rotary crimping with rollers with front and rear angles equal, respectively, to the front and rear corners of the profile of the rollers during a rotational hood, - to ensure thinning of the wall similarly to a rotational hood, and at the same time not to impede the crimping of the shell;
- упругого деформирования путем внутреннего гидравлического давления 250÷270 кгс/см2 с выдержкой при этом давлении не менее 30 с на основании опытных работ, в соответствии с этими режимами, обеспечиваются благоприятные внутренние напряжения в оболочке, препятствующие эксплуатационному внутреннему давлению, так как в этом случае сжимающие внутренние напряжения противоположны по направлению растягивающим напряжениям при действии внутреннего давления, в то же время, в данном случае, давление 250÷270 кгс/см2 является оптимальным, так как при малых значениях - менее 250 кг/см2 и выдержке менее 30 с и при больших значениях - более 270 кгс/см2 - наблюдается или недостаточное воздействие, не дающее положительного эффекта, или избыточное воздействие, приводящее к пластической деформации, что является браковочным признаком.- elastic deformation by internal hydraulic pressure of 250 ÷ 270 kgf / cm 2 with holding at this pressure for at least 30 s on the basis of experimental work, in accordance with these modes, favorable internal stresses in the shell are obstructed, which prevent operational internal pressure, since this In this case, compressive internal stresses are opposite in direction to tensile stresses under the action of internal pressure, at the same time, in this case, the pressure of 250 ÷ 270 kgf / cm 2 is optimal, since at small If the values are less than 250 kg / cm 2 and the shutter speed is less than 30 s and with large values more than 270 kgf / cm 2 , there is either an insufficient effect that does not give a positive effect, or an excessive effect leading to plastic deformation, which is a rejection sign.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена заготовка 1 в процессе ротационной вытяжки роликами 3 на оправке 2, на фиг.2 заготовка 1 в процессе выглаживания роликами 3 на оправке 2 с зазором Δ мм и на фиг.3 - в процессе обжима роликами 3 на оправке 2 с зазором Δ мм. Ролик 3 (фиг.1, вид I) выполнен профилем с передним углом α1°, радиусом при вершине R1 (мм) и задним углом β1°.The invention is illustrated by the drawing, in which Fig. 1 shows a blank 1 in the process of rotational drawing by
Ролик 3 (фиг.2, вид I) выполнен профилем с передним углом α2°, задним углом β2° с плоской вершиной длиной b2 (мм) и радиусом перехода вершины в переднюю и заднюю поверхности R2 (мм). Ролик 3 (фиг.3, вид I) выполнен профилем с передним углом α3°, задним углом β3° и с плоской вершиной длиной b3 и радиусом перехода R3 (мм).The roller 3 (Fig. 2, view I) is made with a profile with a rake angle of α 2 °, a rear angle of β 2 ° with a flat peak of length b 2 (mm) and a radius of transition of the peak to the front and rear surfaces of R 2 (mm). The roller 3 (Fig. 3, view I) is made with a profile with a rake angle of α 3 °, a trailing angle β 3 ° and with a flat top of length b 3 and a transition radius R 3 (mm).
На фиг.1, 2 и 3 изображены концевые утолщения длиной Lут (мм).Figure 1, 2 and 3 shows the end of the bulge length L ut (mm).
На фиг.3 изображено внутреннее утолщение длиной Lоб (мм).Figure 3 shows the internal thickening of a length L about (mm).
Вышеописанный способ изготовления тонкостенных оболочек осуществляется следующим образом.The above method of manufacturing thin-walled shells is as follows.
Исходную заготовку 1 (см. фиг.1), изготовленную из трубы путем резки ее на заготовки, механической обработки, термоупрочнения, подвергают механической обработке, обезжириванию в ваннах с содой кальцинированной, травлению в ваннах с серной кислотой, фосфатирования в ваннах с препаратом "Фоскон-5" (НК-11) или "Рускон-10" с добавкой нитрита натрия и омыливания в ваннах с мылом хозяйственным.The initial billet 1 (see figure 1), made from a pipe by cutting it into billets, machining, heat strengthening, is subjected to machining, degreasing in baths with soda ash, etching in baths with sulfuric acid, phosphating in baths with the drug "Foscon -5 "(NK-11) or" Ruscon-10 "with the addition of sodium nitrite and saponification in bathtubs with laundry soap.
После этого осуществляют пластическое ротационное деформирование: 1) ротационную вытяжку (фиг.1) за 2 прохода; 2) ротационное выглаживание (фиг.2), и затем 3) ротационный обжим (фиг.3) с подачей F мм/мин и скоростью вращения S об/мин (мин-1).After this, plastic rotational deformation is carried out: 1) a rotational hood (Fig. 1) in 2 passes; 2) rotational smoothing (figure 2), and then 3) rotational crimping (figure 3) with a feed of F mm / min and a rotation speed of S rpm (min -1 ).
Ротационную обработку осуществляют роликами 3 с различной конфигурацией профиля (фиг.1, 2, 3 вид I).Rotational processing is carried out by
Ротационную вытяжку (фиг.1) осуществляют роликами с профилем, при котором передний угол - α1°, радиус при вершине R1 (мм) и задний угол β1°, за 2 прохода со степенью деформации на первом проходе, составляющей 0,6÷0,9 степени деформации на втором проходе (ε1%=(0,6÷0,9)ε2%).The rotation hood (Fig. 1) is carried out with rollers with a profile at which the front angle is α 1 °, the radius at the apex R 1 (mm) and the rear angle β 1 °, for 2 passes with a degree of deformation in the first pass of 0.6 ÷ 0.9 degrees of deformation in the second pass (ε 1 % = (0.6 ÷ 0.9) ε 2 %).
На первом проходе получают стенку с толщиной t1 (мм), на втором t2 (мм) и концевое наружное утолщение длиной Lут (мм) и толщиной t0 (мм).In the first pass, a wall with a thickness of t 1 (mm) is obtained, in the second t 2 (mm) and an end external thickening of a length L ut (mm) and a thickness of t 0 (mm).
Ротационное выглаживание (фиг.2) осуществляют с величиной подачи на один оборот заготовки 1, в 1,5÷4,5 раза превышающей величину подачи на 1 оборот заготовки при ротационной вытяжке, то есть Fоб.2=(1,5÷4,5)Fоб.1, где Fоб.1 (мм) - величина подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке, Fоб.2 (мм) - величина подачи на один оборот заготовки при ротационном выглаживании.Rotational smoothing (figure 2) is carried out with the feed rate per revolution of the
Ротационное выглаживание осуществляют роликами 3 с плоской вершиной профиля (фиг.2, вид I) длиной, превышающей в 2÷2,5 раза величину подачи на один оборот заготовки, то есть b2=(2÷2,5) Fоб.2, где b2 (мм) - длина плоской вершины профиля ролика, Fоб.2 (мм) - величина подачи на один оборот заготовки в процессе выглаживания, и с радиусом перехода плоской вершины в переднюю и заднюю поверхности профиля, равным 0,5÷0,8 радиуса вершины профиля при ротационной вытяжке, то есть R2=(0,5÷0,8)R1 (мм), и с передним углом профиля, равным 0,4÷0,7 величины переднего угла профиля роликов при ротационной вытяжке, то есть α2°=(0,4÷0,7)α1°.Rotational smoothing is carried out by
При ротационном выглаживании концевые утолщения (см. фиг.2) оставляют без изменения - длиной Lут (мм) и толщиной t0 (мм).When rotational smoothing, the end thickenings (see Fig. 2) are left unchanged - with a length of L ut (mm) and a thickness of t 0 (mm).
После ротационной вытяжки (фиг.1) и ротационного выглаживания (фиг.2) выполняют ротационный обжим (фиг.3) на одной и той же оправке 3 (фиг.2 и фиг.3) с тем же зазором Δ (мм), что и при ротационном выглаживании между внутренней поверхностью заготовки 1 и оправкой 2, величиной не более исходной толщиной стенки t0 (мм), то есть Δ<t0 (мм), и с утонением стенки со степенью деформации не более 30%, то есть εоб<30%, а также с величиной подачи на один оборот заготовки равной 0,7÷0,9 величины подачи на один оборот при ротационной вытяжке, то есть Fоб.3=(0,7÷0,9)Fоб.1.After the rotation hood (Fig. 1) and rotational smoothing (Fig. 2), rotational crimping (Fig. 3) is performed on the same mandrel 3 (Fig. 2 and Fig. 3) with the same gap Δ (mm), which and when rotating smoothing between the inner surface of the
При ротационном обжиме используют ролики 3 (фиг.3, вид I) с плоской вершиной профиля длиной, превышающей в 3÷5 раз величину подачи на один оборот заготовки в процессе ротационного обжима, то есть b3=(3÷5)Fоб.3 (мм), и с передним углом α3° и задним углом β3°, соответственно равными переднему углу α1° и заднему углу β1° при ротационной вытяжке, то есть α3°=α1° и β3°=β1°.When rotating crimping, use rollers 3 (Fig. 3, view I) with a flat top of the profile with a length exceeding 3–5 times the feed rate per revolution of the workpiece during rotational crimping, that is, b 3 = (3 ÷ 5) F rev. 3 (mm), and with a rake angle α 3 ° and a rear angle β 3 °, respectively equal to the front angle α 1 ° and the rear angle β 1 ° with a rotational hood, i.e. α 3 ° = α 1 ° and β 3 ° = β 1 °.
При ротационном обжиме получают внутреннее концевое утолщение длиной Lоб (мм) и толщиной стенки tоб (мм) со степенью деформации не более 30%.When rotary crimping, an internal end thickening of length L rev (mm) and wall thickness t rev (mm) with a degree of deformation of not more than 30% is obtained.
В конечной операции выполняют упругое деформирование внутренним гидравлическим давлением 250-270 кгс/см2 с выдержкой не менее 30 с.In the final operation, elastic deformation is performed by an internal hydraulic pressure of 250-270 kgf / cm 2 with a shutter speed of at least 30 s.
Пример.Example.
Заготовки из трубы ⌀133×13 конструкционной легированной стали (30ХМА, 12Х3ГНМФБА, 40Х, 20ХН4ФА) и др. после резки труб на мерные длины подвергают предварительной механической обработке по наружной и внутренней поверхности, затем упрочняющей термообработке закалкой и отпуском и, после чего, окончательной механической обработке и фосфатированию по режимам:Billets from a ⌀133 × 13 pipe of structural alloy steel (30ХМА, 12Х3ГНМФБА, 40Х, 20ХН4ФА), etc., after cutting the pipes to measured lengths, are subjected to preliminary mechanical treatment on the outer and inner surfaces, then hardening heat treatment by quenching and tempering, and, after that, final machining and phosphating regimes:
1) обезжиривание в ваннах с натром едким 20÷50 г/л, содой кальцинированной 20÷50 г/л, тринатрием фосфатом 30÷70 г/л, жидким стеклом 3÷10 г/л (10÷15 мин);1) degreasing in baths with caustic soda 20 ÷ 50 g / l, soda ash 20 ÷ 50 g / l, trisodium phosphate 30 ÷ 70 g / l,
2) промывка в теплой воде при 40÷50°С (0,5÷1 мин);2) washing in warm water at 40 ÷ 50 ° C (0.5 ÷ 1 min);
3) травление в серной кислоте 120÷170 г/л с добавкой тиомочевины 0,1÷1,0 г/л, при 65÷85°С (30÷40 мин);3) etching in sulfuric acid 120 ÷ 170 g / l with the addition of thiourea 0.1 ÷ 1.0 g / l, at 65 ÷ 85 ° C (30 ÷ 40 min);
4) фосфатирование в ваннах препаратом "Фоскон-5" (НК-11) или "Рускон-10" с концентрацией 130÷170 г/л с добавкой нитрита натрия с концентрацией 0,2÷0,3 г/л при температуре 40÷60°С (15÷45 мин);4) phosphating in baths with the preparation "Foscon-5" (NK-11) or "Ruscon-10" with a concentration of 130 ÷ 170 g / l with the addition of sodium nitrite with a concentration of 0.2 ÷ 0.3 g / l at a temperature of 40 ÷ 60 ° C (15 ÷ 45 min);
5) промывка в холодной воде 3÷5 кратным окупанием (0,5÷1 мин);5) washing in cold water with 3–5 fold payback (0.5–1 min);
6) промывка в теплой воде при 40÷50°С 2÷5 кратным окупанием (0,5÷1,0 мин);6) washing in warm water at 40 ÷ 50 °
7) омыливание в ваннах с мылом хозяйственным 72% с концентрацией 110÷140 г/л при 30÷50°С (3÷5 мин);7) saponification in bathtubs with laundry soap 72% with a concentration of 110 ÷ 140 g / l at 30 ÷ 50 ° C (3 ÷ 5 min);
8) промывка в горячей воде (2 мин) при 70÷90°С.8) washing in hot water (2 min) at 70 ÷ 90 ° C.
Затем заготовки с исходной толщиной t0=7,15 мм подвергают ротационному пластическому деформированию ротационной вытяжкой, ротационному выглаживанию и ротационному обжиму.Then, the workpieces with the initial thickness t 0 = 7.15 mm are subjected to rotational plastic deformation by a rotational hood, rotational smoothing and rotational crimping.
1) Ротационную вытяжку выполняют за 2 прохода1) A rotational hood is performed in 2 passes
а) 1 проход - со степенью деформации ε1=45%, t1=3,9 мм,a) 1 pass - with a degree of deformation ε 1 = 45%, t 1 = 3.9 mm,
б) 2 проход - со степенью деформации ε2=60%, t2=1,7 мм;b) 2 pass - with the degree of deformation ε 2 = 60%, t 2 = 1.7 mm;
с величиной подачи на один оборот заготовки на каждом проходе, Fоб.1=1 мм и с наружным концевым утолщением длиной Lут=75 мм с толщиной стенки t0=7,15 мм (см. фиг.1).with a feed rate per revolution of the workpiece at each pass, F vol . 1 = 1 mm and with an external end thickening of length L ut = 75 mm with a wall thickness t 0 = 7.15 mm (see figure 1).
Профиль ролика при ротационной вытяжке выполнен с радиусом вершины R1=6 мм, передним углом α1=30° и степень деформации на первом проходе ротационной вытяжки составляет 0,75 степени деформации на втором проходе, The profile of the roller during the rotational hood is made with the radius of the apex R 1 = 6 mm, the rake angle α 1 = 30 ° and the degree of deformation in the first pass of the rotational hood is 0.75 degrees of deformation in the second pass,
Ротационное выглаживание заготовок по наружной поверхности (см. фиг.2) выполняют с величиной подачи на один оборот заготовки, Fоб.2=3,5÷4,0 мм, превышающей в 3,5÷4,0 раза величину подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке, (Fоб.1=1 мм), что соответствует формуле изобретения (Fоб.2=(1,5÷4,5)Fоб.1 по формуле изобретения).Rotational smoothing of the workpieces on the outer surface (see figure 2) is performed with the feed rate per revolution of the workpiece, F vol . 2 = 3.5 ÷ 4.0 mm, exceeding 3.5 ÷ 4.0 times the feed rate by one the rotation of the workpiece during a rotary hood, (F vol . 1 = 1 mm), which corresponds to the claims (F vol . 2 = (1,5 ÷ 4,5) F vol. 1 according to the claims).
Ротационное выглаживание осуществляют роликами 3 (фиг.2, вид I) с плоской вершиной профиля длиной b2=8 мм, превышающей величину подачи на один оборот заготовки при выглаживании (Fоб.2=4 мм) в 2 раза величину подачи на один оборот заготовки (8/4=2,0), что соответствует формуле изобретения (b2=(2÷2,5)Fоб.2 по формуле изобретения).Rotational smoothing is carried out by rollers 3 (Fig. 2, view I) with a flat top of profile length b 2 = 8 mm, exceeding the feed rate per revolution of the workpiece when ironing (F vol . 2 = 4 mm) 2 times the flow rate per revolution blanks ( 8/4 = 2.0), which corresponds to the claims (b 2 = (2 ÷ 2.5) F vol. 2 according to the claims).
Радиус R2 (см. фиг.2, вид I) - радиус перехода плоской вершины в переднюю и заднюю поверхности профиля ролика ротационного выглаживания R2=4 мм, что составляет 0,67 радиуса вершины профиля при ротационной вытяжке, (R1=6 мм), что соответствует формуле изобретения (4/6=0,67), (R2=(0,5÷0,8)R1 - по формуле изобретения).The radius R 2 (see figure 2, view I) is the radius of the transition of a flat top to the front and rear surfaces of the profile of the roller for smoothing R 2 = 4 mm, which is 0.67 of the radius of the top of the profile with a rotational hood, (R 1 = 6 mm), which corresponds to the claims (4/6 = 0.67), (R 2 = (0.5 ÷ 0.8) R 1 - according to the claims).
Передний угол профиля ролика выглаживания α2° (см. фиг.2, вид I) равен 15°, что составляет 0,5 величины переднего угла при ротационной вытяжке, равного α1=30° и соответствует формуле изобретения - α2=(0,4÷0,7)α1.The front angle of the profile of the smoothing roller α 2 ° (see figure 2, view I) is equal to 15 °, which is 0.5 the value of the front angle with a rotational hood, equal to α 1 = 30 ° and corresponds to the claims α 2 = (0 , 4 ÷ 0.7) α 1 .
Ротационный обжим (см. фиг.3) выполняют на одной и той же оправке, что и при ротационном выглаживании (см. фиг.2) с зазором Δ, равным 3 мм, и не превышающим по величине исходную толщину стенки заготовки t0=7,15 мм, что соответствует формуле изобретения.Rotary crimping (see Fig. 3) is performed on the same mandrel as with rotational ironing (see Fig. 2) with a gap Δ equal to 3 mm and not exceeding the initial workpiece wall thickness in magnitude t 0 = 7 , 15 mm, which corresponds to the claims.
При ротационном обжиме получают внутреннее утолщение с толщиной tоб=5,75 мм и длиной Lоб=70 мм со степенью деформации по утонению стенки 
что менее 30% (в соответствии с формулой изобретения).which is less than 30% (in accordance with the claims).
Ротационный обжим осуществляют с величиной подачи на один оборот заготовки Fоб.3=0,77 мм, что составляет 0,77 от величины подачи на один оборот заготовки при ротационной вытяжке, (Fоб.1=1 мм), что соответствует формуле изобретения - (Fоб.3=(0,7÷0,9)Fоб.1).Rotary crimping is carried out with a feed rate per revolution of the workpiece F vol . 3 = 0.77 mm, which is 0.77 of the feed rate per revolution of the workpiece with a rotational hood, (F vol . 1 = 1 mm), which corresponds to the claims - (F vol . 3 = (0.7 ÷ 0.9) F vol . 1 ).
Профиль роликов при ротационном обжиме (фиг.3, вид I) выполнен с плоской вершиной длиной, равной b3=3 мм, что превышает в 3,9 раза величину подачи на один оборот заготовки при ротационном обжиме, равной Fоб.3=0.77 мм, что соответствует формуле изобретения (b3=3/0,77=3,9), (в 3÷5 раз по формуле изобретения).The profile of the rollers with a rotary crimp (Fig. 3, view I) is made with a flat top with a length equal to b 3 = 3 mm, which is 3.9 times higher than the feed rate per revolution of the workpiece with a rotational crimp equal to F vol . 3 = 0.77 mm, which corresponds to the claims (b 3 = 3 / 0.77 = 3.9), (3 ÷ 5 times according to the claims).
Профиль роликов при ротационном обжиме (см. фиг.3, вид I) выполнен с передним углом α3°, равным 30°, и с задним углом β3°, равным 15°, что соответствует равенству переднего и заднего углов профиля роликов при ротационной вытяжке: α3°=α1°=30°, β3°=β1°=15° и это соответствует формуле изобретения.The profile of the rollers during rotational crimping (see Fig. 3, view I) is made with a front angle α 3 ° equal to 30 ° and a rear angle β 3 ° equal to 15 °, which corresponds to the equality of the front and rear angles of the profile of the rollers during rotational extractor hood: α 3 ° = α 1 ° = 30 °, β 3 ° = β 1 ° = 15 ° and this corresponds to the claims.
В конечном итоге выполняют нагружение оболочек внутренним гидравлическим давлением 250÷270 кгс/см2 с выдержкой при этом давлении 30 с (не менее 30 с по формуле изобретения).Ultimately, the shells are loaded with an internal hydraulic pressure of 250 ÷ 270 kgf / cm 2 with holding at this pressure for 30 s (at least 30 s according to the claims).
Выполнение способа в соответствии с изобретением обеспечивает за счет высокой устойчивости процесса формоизменения возможность изготовления тонкостенных высокопрочных оболочек из конструкционных легированных сталей: 30ХМА, 12Х3ГНМФБА, 40Х, 20ХН4ФА и др. с высоким качеством обрабатываемой поверхности и высокой точностью геометрических размеров.The implementation of the method in accordance with the invention provides, due to the high stability of the forming process, the possibility of manufacturing thin-walled high-strength shells from structural alloyed steels: 30XMA, 12X3GNMFBA, 40X, 20XH4FA and others with high quality of the machined surface and high accuracy of geometric dimensions.
Изобретение может быть использовано при производстве различных оболочек, работающих под внутренним и внешним давлением.The invention can be used in the manufacture of various shells operating under internal and external pressure.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных партий оболочек, изготовленных по данному способу.The indicated positive effect is confirmed by tests of experimental batches of shells made by this method.
В настоящее время разработана техническая документация, проведены испытания и намечено серийное производство продукции по предложенному способу.Currently, technical documentation has been developed, tests have been carried out, and serial production of the products by the proposed method is planned.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110024/02A RU2426617C1 (en) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Method of producing thin-wall shells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010110024/02A RU2426617C1 (en) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Method of producing thin-wall shells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2426617C1 true RU2426617C1 (en) | 2011-08-20 |
Family
ID=44755781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010110024/02A RU2426617C1 (en) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Method of producing thin-wall shells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2426617C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503727C2 (en) * | 2012-02-28 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Method of making heat exchanger shell from austenite stainless steel |
| RU2710311C1 (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" имени А.Н. Ганичева" | Method of making thin-wall shells from alloyed steels |
| RU2710285C1 (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" имени А.Н. Ганичева" | Method of manufacturing steel thin-walled shells of high pressure vessels |
| RU2727370C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-07-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" им. А.Н. Ганичева | Method of making axially symmetric thin-wall shells and device for making axially symmetric thin-wall shells |
-
2010
- 2010-03-18 RU RU2010110024/02A patent/RU2426617C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503727C2 (en) * | 2012-02-28 | 2014-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Method of making heat exchanger shell from austenite stainless steel |
| RU2710311C1 (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" имени А.Н. Ганичева" | Method of making thin-wall shells from alloyed steels |
| RU2710285C1 (en) * | 2019-09-10 | 2019-12-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" имени А.Н. Ганичева" | Method of manufacturing steel thin-walled shells of high pressure vessels |
| RU2727370C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-07-21 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" им. А.Н. Ганичева | Method of making axially symmetric thin-wall shells and device for making axially symmetric thin-wall shells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2005068098A9 (en) | Method for producing seamless pipe | |
| EP2228149B1 (en) | Production method of internally-ribbed steel pipe | |
| RU2426617C1 (en) | Method of producing thin-wall shells | |
| CN102615138B (en) | Method for manufacturing titanium pipe | |
| CN102632094A (en) | Method for improving surface quality of titanium and titanium alloy pipes and drawing die | |
| CN112404163B (en) | Preparation method of high-performance difficult-deformation metal precision seamless pipe | |
| US20200130035A1 (en) | Method for producing a high-pressure pipe | |
| KR101157347B1 (en) | Covered carbide plug and cold drawing method using the covered carbide plug | |
| CN101786112B (en) | Manufacturing method of gas cylinder steel tube for long-tube trailer | |
| RU2722939C1 (en) | Method of making complex profile axisymmetric parts | |
| RU2538792C1 (en) | Rotary drawing of thin-wall shells with crowning | |
| RU2343035C2 (en) | Method for rotary drawing of complex profile shells | |
| RU2405646C1 (en) | Method of rotary rolling-out of envelopments from tubular billets and tubular billet to produce envelopments thereby | |
| CN112044978A (en) | Preparation method of high-temperature pressure-resistant titanium alloy small-specification thick-wall pipe | |
| RU2710311C1 (en) | Method of making thin-wall shells from alloyed steels | |
| KR950011316B1 (en) | Method of manufacturing thick-walled small diameter pipe | |
| RU2615959C1 (en) | Thin-walled axisymmetric steel shell manufacturing method | |
| RU2461436C1 (en) | Method of producing variable cross-section thin-wall shells | |
| CN113441675A (en) | High-precision hydraulic cylinder barrel for radial cold forging and manufacturing method thereof | |
| CN112518236A (en) | Intermediate frequency induction heating push-type heat expanding pipe production process | |
| RU2779127C1 (en) | Method for manufacturing shells of variable cross-section | |
| RU2796957C1 (en) | Method for the manufacture of shaped sheaths | |
| RU2695095C1 (en) | Method of making thin-walled axially symmetric vessels bodies from alloyed steels operating under high pressure | |
| RU2799823C1 (en) | Method for manufacturing steel complex-shaped shells | |
| RU2780417C1 (en) | Method for manufacturing axisymmetric shells |