RU2499648C1

RU2499648C1 - Method of tubular blank flange rolling-off

Info

Publication number: RU2499648C1
Application number: RU2012126429/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Востров; Павел Васильевич Кононов
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2013-11-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to tube billet flange rolling-off. Blank is subjected to rotary swaging by roller arranged at the angle 25°<β₁<30° to blank axis to form truncated cone at its deformable part. Truncated cone section abutting on its base is deformed by forced displacement of the roll located at 8°<β₂<12° to blank axis to form preliminary flange. Preliminary flange is deformed to strain-free section of truncated cone by forced displacement of the roller located at 50°<α<70° to blank axis.

EFFECT: expanded performances.

3 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области ротационной обработки материалов давлением и может быть использовано на предприятиях машиностроительных, энергетического машиностроения, атомной энергетики, химической промышленности и других.The invention relates to the field of rotational processing of materials by pressure and can be used at enterprises of engineering, power engineering, nuclear energy, the chemical industry and others.

Известен способ получения ступенчатых валов [А.с. №1773539]. В способе цилиндрическую заготовку деформируют неподвижным клиновым инструментом, осуществляя перемещение заготовки с помощью двух приводных опорных роликов и ее вращение за счет контактного трения между поверхностями клинового инструмента и заготовки. Недостаток способа в том, что структура металла бурта остается недеформированной и следовательно менее прочной, чем материал остальной деформированной части детали. Способ имеет ограниченные технологические возможности по отношению диаметра D_Б бурта к диаметру D_В втулочной части детали.A known method of producing stepped shafts [A. S. No. 1773539]. In the method, the cylindrical workpiece is deformed with a fixed wedge tool, moving the workpiece using two drive support rollers and its rotation due to contact friction between the surfaces of the wedge tool and the workpiece. The disadvantage of this method is that the structure of the collar metal remains undeformed and therefore less durable than the material of the rest of the deformed part of the part. The method has limited technological capabilities in relation to the diameter D _B shoulder to diameter D _{In the} sleeve part of the part.

Известен способ получения буртов на трубчатых заготовках раскаткой, выбранный за прототип [Патент RU №2304033]. Деформирование производят в два этапа. На первом этапе осуществляют ротационную высадку заготовки под углом 15°<α₁<45° к оси заготовки и получают усеченный конус. На втором этапе деформируют усеченный конус перемещением ролика под углом 45°<α₂<75°. При формировании усеченного конуса на его основании образуются наплывы, характерные для всех процессов ротационного деформирования заготовок. Если относительное удлинение металла более 20% (δ≥20%), то наплывы на втором этапе деформирования устраняются. При относительном удлинении материала менее 20% (δ<20%), наплывы преобразовываются в закаты, которые приводят к образованию складок и трещин на формируемых фланцах.A known method of producing collars on tubular blanks by rolling, selected for the prototype [Patent RU No. 2304033]. Deformation is carried out in two stages. At the first stage, rotational upsetting of the workpiece is carried out at an angle of 15 ° <α ₁ <45 ° to the axis of the workpiece and a truncated cone is obtained. At the second stage, the truncated cone is deformed by moving the roller at an angle of 45 ° <α ₂ <75 °. When a truncated cone is formed on its base, sagging are formed that are characteristic of all processes of rotational deformation of workpieces. If the relative elongation of the metal is more than 20% (δ≥20%), then the influxes in the second stage of deformation are eliminated. With a relative elongation of the material of less than 20% (δ <20%), the sag transforms into sunsets, which lead to the formation of folds and cracks on the formed flanges.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа раскатки фланцев (буртов) путем обеспечения возможности формирования фланцев на заготовках из материалов с относительным удлинением δ<20%.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method of rolling flanges (shoulders) by providing the possibility of forming flanges on workpieces from materials with a relative elongation δ <20%.

Для решения задачи предложен способ раскатки фланцев трубчатых заготовок, включающий деформирование заготовки деформирующим инструментом путем сообщения вращения заготовке с обеспечением синхронного с заготовкой вращения деформирующего инструмента посредством контактного трения между деформирующим инструментом и заготовкой. Деформирующий инструмент вращают и поворачивают относительно оси заготовки, при этом деформирование заготовки осуществляют в три этапа. На первом этапе осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25<β₁<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса. На втором этапе деформируют участок усеченного конуса, прилегающий к его основанию, путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 8°<β₂<12° к оси заготовки, с формированием предварительного фланца на заготовке. На третьем этапе деформируют предварительный фланец и недеформированный участок усеченного конуса заготовки путем принудительного перемещения валка, расположенного под углом 50°<α<70° к оси заготовки.To solve the problem, a method for rolling flanges of tubular billets is proposed, which includes deforming the workpiece with a deforming tool by communicating rotation of the workpiece while ensuring that the deforming tool rotates synchronously with the workpiece by contact friction between the deforming tool and the workpiece. The deforming tool is rotated and rotated relative to the axis of the workpiece, while the deformation of the workpiece is carried out in three stages. At the first stage, the part of the workpiece is rotationally upset by a roll located at an angle of 25 <β ₁ <30 ° to the workpiece axis, with the formation of a truncated cone on the deformable part of the workpiece. At the second stage, the section of the truncated cone adjacent to its base is deformed by forcing the roll located at an angle of 8 ° <β ₂ <12 ° to the axis of the workpiece with the formation of a preliminary flange on the workpiece. At the third stage, the preliminary flange and the undeformed section of the truncated cone of the workpiece are deformed by forcing the roll located at an angle of 50 ° <α <70 ° to the axis of the workpiece.

Деформирование на втором этапе под углом β₂ предотвращает возможность образования неустранимого заката на основании сформированного усеченного конуса. Окончательное формирование фланца выполняется на третьем этапе валком под углом α к оси заготовки. Благодаря углу а происходит интенсивное течение металла, как в радиальном, так и в осевом направлениях. При этом радиальное течение металла обеспечивает получение радиального фланца на срединной части детали, а течение металла в осевом направлении приводит к формированию ее втулочной части. Схема последовательного комбинированного деформирования заготовки позволяет изготавливать по предлагаемому способу детали из материалов с относительным удлинением менее 20%, имеющие фланцы на срединной части с отношением диаметра D_Ф фланца к диаметру D_B втулочной части детали $\frac{D_{Ф}}{D_{B}} < 1,5 \div 2,0,$

таким образом расширяя технологические возможности процесса раскатки буртов (фланцев). Совокупность отличительных признаков необходима и достаточна для решения поставленной задачи.Deformation in the second stage at an angle β ₂ prevents the formation of an unrecoverable sunset on the basis of the formed truncated cone. The final formation of the flange is carried out at the third stage by a roll at an angle α to the axis of the workpiece. Due to the angle a, an intensive flow of metal occurs, both in the radial and axial directions. In this case, the radial flow of the metal provides a radial flange on the middle part of the part, and the metal flow in the axial direction leads to the formation of its sleeve part. The sequential combined deformation scheme of the workpiece allows producing parts from materials with a relative elongation of less than 20% according to the proposed method, having flanges in the middle part with a ratio of the diameter D _{Ф of the} flange to the diameter D _{B of the} sleeve part of the part

\frac{D_{F}}{D_{B}} < 1,5 \div 2.0,

thus expanding the technological capabilities of the process of rolling collars (flanges). A set of distinctive features is necessary and sufficient to solve the task.

При угле β₁, между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 25° происходит деформирование в радиальном направлении преимущественно торцовой части заготовки. Углы β₁ более 30° приводят к образованию, у основания усеченного конуса заготовки, закатов с формой, которую невозможно устранить последующим деформированием. Применение углов β₂, между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 8° затрудняет течение металла в осевом направлении. При углах β₂, более 12° закаты на поверхности заготовки приобретают неустранимую форму. Применение углов α между вторым деформирующим валком и осью приводной матрицы менее 50° ограничивает длину формируемой втулочной части детали соотношением $\frac{l_{B}}{D_{Ф}} < 0,20 \div 0,22,$

где l_B - длина втулочной части детали, D_Ф - диаметр фланца. Использование углов α₂ более 70° затрудняет течение металла в радиальном направлении и ограничивает размеры формируемых фланцев на срединной части заготовки соотношением

\frac{D_{Ф}}{D_{B}} < 1,2 \div 1,3.

At an angle β ₁ , between the first deformation roll and the axis of the drive matrix less than 25 °, deformation occurs in the radial direction of the predominantly end part of the workpiece. Angles β ₁ greater than 30 ° lead to the formation, at the base of the truncated cone of the workpiece, of sunsets with a shape that cannot be eliminated by subsequent deformation. The use of angles β ₂ between the first bending roll and the axis of the drive matrix of less than 8 ° impedes the flow of metal in the axial direction. At angles β ₂ , more than 12 °, sunsets on the surface of the workpiece acquire an irreparable shape. The use of angles α between the second bending roll and the axis of the drive matrix of less than 50 ° limits the length of the formed sleeve part of the part by the ratio

\frac{l_{B}}{D_{F}} < 0.20 \div 0.22

where l _B is the length of the sleeve part of the part, D _f is the diameter of the flange. The use of angles α ₂ more than 70 ° complicates the flow of metal in the radial direction and limits the size of the formed flanges on the middle part of the workpiece by the ratio

\frac{D_{F}}{D_{B}} < 1,2 \div 1.3.

Устройство для реализации способа состоит из: 1 - деформирующий валок; 2 - приводная матрица; 3 - трубчатая заготовка; 4 - выталкиватель; 5 - опора выталкивателя; 6 - деформирующий валок (Фиг.1, 2, 3).A device for implementing the method consists of: 1 - a deformation roll; 2 - drive matrix; 3 - tubular billet; 4 - ejector; 5 - support of the ejector; 6 - deformation roll (Fig.1, 2, 3).

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is as follows.

Первые два этапа предварительного деформирования заготовки включают сообщение вращения заготовке 3 с обеспечением синхронного с заготовкой вращения деформирующего валка 1 за счет контактного трения между валком 1 и заготовкой 3 и локальное деформирование заготовки деформирующим валком 1, установленным с возможностью вращения и поворота относительно оси заготовки (Фиг.1, 2).The first two stages of pre-deformation of the workpiece include the message of rotation of the workpiece 3 to ensure synchronization with the workpiece of the rotation of the deformation roll 1 due to contact friction between the roll 1 and the workpiece 3 and local deformation of the workpiece by a deformation roll 1 mounted for rotation and rotation about the axis of the workpiece (Fig. 12).

Третий этап окончательного формирования детали включает поступательное перемещение опоры выталкивателя к заготовке, вращение заготовки с обеспечением синхронного с заготовкой 3 вращения деформирующего валка 6 за счет контактного трения между валком 6 и заготовкой и локальное деформирование заготовки 3 деформирующим валком 6, установленным с возможностью вращения и поворота относительно оси заготовки (фиг.3).The third stage of the final formation of the part includes the translational movement of the pusher support to the workpiece, rotation of the workpiece with synchronization of the work roll 6 with the workpiece 3 due to contact friction between the roll 6 and the workpiece, and local deformation of the workpiece 3 by the work roll 6, which is rotatably and rotatable relative to axis of the workpiece (figure 3).

Деформирующий валок 1 цилиндрической формы устанавливают под углом β₁ к оси заготовки 3. Исходную трубчатую заготовку 3 ступенчатой формы одевают на стержневую часть выталкивателя 4 и устанавливают в приводной матрице 2 на высоту деформируемой части заготовки. Опора выталкивателя 5 подводится к выталкивателю 4 и вводится с ним в контакт для повышения жесткости системы заготовка-инструмент. Деформирующий валок 6 устанавливают в исходное положение под углом а к оси заготовки 3. Приводную матрицу 2 с заготовкой 3 приводят во вращение, деформирующий валок 1 подводят к заготовке 3, перемещают его под установленным углом β₁ и таким образом осуществляют процесс первого этапа предварительного деформирования заготовки 3. В процессе деформирования часть выставленного участка трубчатой заготовки 3 приобретает форму усеченного конуса. Форма усеченного конуса создает благоприятные условия для последующего формирования фланца на срединной части заготовки.A cylindrical deforming roll 1 is set at an angle β ₁ to the axis of the workpiece 3. The initial tubular billet 3 of a step shape is put on the rod part of the ejector 4 and installed in the drive matrix 2 to the height of the deformable part of the workpiece. The support of the ejector 5 is brought to the ejector 4 and is brought into contact with it to increase the rigidity of the workpiece-tool system. The deformation roll 6 is set to its initial position at an angle a to the axis of the workpiece 3. The drive matrix 2 with the workpiece 3 is rotated, the deformation roller 1 is brought to the workpiece 3, it is moved at a set angle β _1, and thus, the process of the first stage of preliminary deformation of the workpiece is carried out 3. In the process of deformation, part of the exposed section of the tubular billet 3 takes the form of a truncated cone. The shape of the truncated cone creates favorable conditions for the subsequent formation of the flange on the middle part of the workpiece.

На втором этапе деформирования заготовки угол наклона деформирующего валка 1 относительно оси заготовки меняют на угол β₂ (фиг.2). Деформирующий валок 1 вновь подводят к сформированной конической поверхности заготовки 3 под углом β₂, деформируют сформированный усеченный конус и таким образом осуществляют процесс формирования фланца предварительной формы. Формирование фланца предварительной формы предотвращает возможность образования закатов и трещин на поверхности изготовленного фланца. На третьем этапе деформирования заготовки опору выталкивателя 5 и еформирующий валок 6 подводят к заготовке 3 с фланцем предварительной формы, деформируют фланец предварительной формы и недеформированный участок усеченного конуса. В результате получают деталь требуемой формы (фиг.3).In the second stage of deformation of the workpiece, the angle of inclination of the deforming roll 1 relative to the axis of the workpiece is changed by an angle β ₂ (figure 2). The deformation roll 1 is again brought to the formed conical surface of the workpiece 3 at an angle β ₂ , the formed truncated cone is deformed, and thus the process of forming the preliminary form flange is carried out. The formation of the preliminary flange prevents the formation of sunsets and cracks on the surface of the manufactured flange. At the third stage of deformation of the workpiece, the support of the ejector 5 and the forming roller 6 are led to the workpiece 3 with the preform flange, the preform flange and the undeformed portion of the truncated cone are deformed. The result is a part of the desired shape (figure 3).

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Предлагаемым способом получили втулки с фланцами, имеющие размеры: представленными в табл.1.The proposed method received bushings with flanges having dimensions: presented in table 1.

В таблице обозначены:The table indicates:

β₁, β₂ - углы между первым деформирующим валком и осью приводной матрицы;β ₁ , β ₂ - the angles between the first deforming roller and the axis of the drive matrix;

α - угол между вторым деформирующим роликом и осью приводной матрицы;α is the angle between the second deforming roller and the axis of the drive matrix;

h_Ф - высота фланца;h _f - flange height;

D_Ф - диаметр фланца;D _f - the diameter of the flange;

D_B - наружный диаметр раскатанной втулочной части детали;D _B is the outer diameter of the rolled sleeve part of the part;

l_В - длина раскатанной втулочной части детали;l _In - the length of the rolled sleeve part of the part;

D_BН - внутренний диаметр заготовки и детали.D _BН - inner diameter of the workpiece and part.

Таблица 1Table 1 β₁, градβ ₁ , degree β₂,градβ₂,hail α, градα, degree h_ф, ммh _f mm D_Ф, ммD _f mm D_B, ммD _B mm l_В, ммl _in mm D_BН, ммD _BН , mm $\frac{D_{Ф}}{D_{B}}$

\frac{D_{F}}{D_{B}}

25 8 fifty 6 79 40 eighteen 25 1.97 60 6 77 40 twenty 25 1.92 70 6 75 40 22 25 1.88 10 fifty 6 76 40 19 25 1.90 60 6 75 40 21 25 1.88 70 6 74 40 23 25 1.86 12 fifty 6 75 40 21 25 1.88 60 6 74 40 23 25 1.86 70 6 73 40 25 25 1.83 27 8 fifty 6 73 40 22 25 1.83 60 6 72 40 24 25 1.80 70 6 71 40 26 25 1.78 10 fifty 6 70 40 23 25 1.76 60 6 69 40 25 25 1.73 70 6 68 40 27 25 1.70 12 fifty 6 69 40 24 25 1.72 60 6 67 40 26 25 1.68 70 6 66 40 28 25 1.65 thirty 8 fifty 6 65 40 25 25 1,63 60 6 64 40 27 25 1,60 70 6 63 40 29th 25 1,57 10 fifty 6 64 40 26 25 1,60 60 6 63 40 28 25 1,57 70 6 62 40 thirty 25 1.55 12 fifty 6 63 40 27 25 1,57 60 6 62 40 29th 25 1.55 70 6 61 40 32 25 1,52

При раскатке деталей с указанными размерами использованы трубчатые заготовки ступенчатой формы:When rolling parts with the indicated dimensions, tubular workpieces of a stepped form were used:

D_H - наружный диаметр недеформируемого участка заготовки, установленного в приводную матрицу, D_H=35 мм;D _H - the outer diameter of the non-deformable section of the workpiece installed in the drive matrix, D _H = 35 mm;

l_H - длина недеформируемого участка заготовки, l_H=23 мм;l _H is the length of the non-deformable section of the workpiece, l _H = 23 mm;

D_Д - наружный диаметр деформируемого участка заготовки, D_Д=45 мм;D _D - the outer diameter of the deformable section of the workpiece, D _D = 45 mm;

l_Д - длина деформируемого участка заготовки, l_Д =25 мм.l _D - the length of the deformable section of the workpiece, l _D = 25 mm

Материал заготовок - латунь ЛМцС58-2-2, имеющая характеристики: относительное удлинение δ=8÷10%, предел прочности σ_В=300÷350 МПа. Область применения латуни ЛМцС58-2-2: втулки и другие детали [ГОСТ 17711-72].The workpiece material is LMtsS58-2-2 brass, which has the following characteristics: elongation δ = 8 ÷ 10%, tensile strength σ _B = 300 ÷ 350 MPa. Scope of LMtsS58-2-2 brass: plugs and other details [GOST 17711-72].

На первом этапе деформирования заготовки реализован процесс ротационной высадки выставленного участка трубчатой заготовки деформирующим валком 1, установленным под углом β₁ к оси заготовки. В процессе деформирования часть выставленного участка трубчатой заготовки приобретает форму усеченного конуса.At the first stage of billet deformation, the process of rotational upsetting of the exposed section of the tubular billet with a deforming roller 1, installed at an angle β ₁ to the axis of the billet, was implemented. In the process of deformation, part of the exposed section of the tubular billet takes the form of a truncated cone.

На втором этапе деформирования заготовки реализован процесс ротационной высадки участка, прилегающего к основанию сформированного усеченного конуса заготовки деформирующим валком 1, установленным под углом β₂ к оси заготовки и формирование фланца предварительной формы.At the second stage of billet deformation, a process of rotational upsetting of the section adjacent to the base of the formed truncated truncated cone of the billet with a deforming roller 1 installed at an angle β ₂ to the axis of the billet and the formation of a preliminary form flange are implemented.

На третьем этапе реализован процесс радиально-осевого ротационного выдавливания валком 6, установленным под углом а к оси заготовки. В момент окончательного формообразования, детали приобрели требуемые форму, размеры фланца и втулочной части. Детали дефектов не имеют.At the third stage, the process of radial-axial rotational extrusion by a roll 6 installed at an angle a to the axis of the workpiece is implemented. At the time of the final shaping, the parts acquired the required shape, dimensions of the flange and the sleeve part. Details of defects do not have.

Реализованный способ раскатки фланцев обеспечивает возможность формирования фланцев на заготовках из материалов с разным относительным удлинением δ и расширяет технологические возможности способа.The implemented method of rolling flanges provides the possibility of forming flanges on billets of materials with different relative elongations δ and extends the technological capabilities of the method.

Claims

A method of rolling flanges of tubular billets, comprising deforming the workpiece with a deforming tool by communicating rotation of the workpiece with synchronizing the workpiece with the rotation of the deforming tool by contact friction between the deforming tool and the workpiece, wherein the deforming tool is rotated and rotated relative to the axis of the workpiece, characterized in that the workpiece is deformed in three stages, and at the first stage carry out a rotational disembarkation of part of the workpiece roll m disposed at an angle 25 ° <β ₁ <30 ° to the axis of the workpiece to form at the deformable portion of the workpiece a truncated cone, the second phase is deformed portion of the truncated cone adjacent to the base, by forced displacement of the roll located at an angle 8 ° < β ₂ <12 ° to the axis of the workpiece to form a preliminary flange on the workpiece, and the third preliminary step is deformed flange portion and the undeformed frusto-conical blank by forced displacement of the roll located at an angle 50 ° <α <70 ° to the axes preform.