RU2499649C1 - Способ получения фасонных кольцевых изделий - Google Patents
Способ получения фасонных кольцевых изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499649C1 RU2499649C1 RU2012109622/02A RU2012109622A RU2499649C1 RU 2499649 C1 RU2499649 C1 RU 2499649C1 RU 2012109622/02 A RU2012109622/02 A RU 2012109622/02A RU 2012109622 A RU2012109622 A RU 2012109622A RU 2499649 C1 RU2499649 C1 RU 2499649C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- billet
- pipe
- height
- force
- workpiece
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам получения фасонных кольцевых изделий из трубных заготовок с отношением толщины стенки к ее наружному диаметру от 0,04 до 0,12. Заготовку с оправкой и диском устанавливают в выточки колец и на плиту 6 гидравлического пресса. При действии силы P происходит начальная пластическая деформация сжатия заготовки с защемлением ее концов оправкой и кольцами. При дальнейшем возрастании силы P происходит пластическая потеря устойчивости на длине L боковой границы заготовки с образованием симметричного фасонного профиля, форма которого зависит от перемещения кольца, ограниченного толщиной диска. При этом величину силы P и высоту заготовки определяют по указанным в формуле зависимостям. Обеспечивается эффект пластичности. 4 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением, в частности к способам получения фасонных кольцевых изделий из трубных заготовок.
Из уровня техники известны способы получения фасонных изделий из трубных заготовок - раздача тонкостенной трубы эластичной средой (резина, полиуретан), жидкостью высокого давления или секционным разжимным пуансоном (см., например, Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003; Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. - М.: Машиностроение. 1989; Машиностроение. Энциклопедия. Том III-2. Технология заготовительных производств. - М.: Машиностроение, 1996).
Недостатками известных способов получения фасонных изделий из трубных заготовок являются применение сложного инструмента в виде разъемных матриц или секционного пуансона, трудоемкость сборки и разборки оснастки, сложность устройства для раздачи жидкостью высокого давления, ограничение процесса предельным давлением эластичной среды или жидкости.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ раздачи трубной заготовки жидкостью высокого давления в разъемных матрицах (Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. - М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, стр.274, 275). Недостатками этого способа получения фасонных изделий из трубной заготовки являются ограничения толщины стенки предельным давлением жидкости; высокие требования к точности гидравлического устройства для создания высокого внутреннего давления; необходимость герметизации заготовки по торцам и цилиндрическим поверхностям; сложность оснастки с разъемными матрицами и трудоемкость сборки и разборки оснастки для выполнения каждой операции.
Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение эффекта пластической потери устойчивости при осевом сжатии заготовки с защемленными концами в виде образования симметричного фасонного профиля, что в итоге позволяет получать изделия фасонного кольцевого профиля с большой толщиной стенки относительно диаметра при использовании простого инструмента.
Поставленный технический результат обеспечивается за счет того, что в способе получения фасонных кольцевых изделий посредством приложения осевой силы на трубную заготовку для обеспечения пластической деформации в ее центральной зоне, согласно изобретению, используют трубную заготовку с отношением толщины стенки h к ее наружному диаметру D в интервале 0.04<h/D<0.12, приложение осевой силы осуществляют по торцам трубной заготовки при одновременном их защемлении; при этом величину осевой силы P определяют из соотношения:
где:
D - наружный диаметр трубы;
h - толщина стенки;
σ0, C и n - предел текучести и постоянные упрочнения материала трубы;
ep - начальная пластическая деформация сжатия трубы,
а высоту H заготовки выбирают из соотношения:
где:
H - высота трубной заготовки;
L - высота заготовки без защемленных концов;
R - средний радиус трубы;
ν - коэффициент Пуассона.
Изобретение поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 показано устройство для получения фасонного кольцевого изделия.
А на фиг.2, 3 и 4 представлены фотографии, на которых показаны образцы фасонных кольцевых изделий, полученных при различном перемещении инструмента.
Способ получения фасонного кольцевого изделия осуществляется следующим образом (фиг.1). Заготовка 1 с оправкой 2 и диском 3 устанавливается в выточки колец 4 и 5 на плиту 6 гидравлического пресса. Начальное положение заготовки с инструментом показано на левой половине фиг.1. При действии осевой силы Р происходит начальная пластическая деформация сжатия заготовки с защемлением ее концов оправкой 2 и кольцами 4 и 5. При дальнейшем возрастании осевой силы Р происходит пластическая потеря устойчивости на длине L боковой границы заготовки с образованием симметричного фасонного профиля, форма которого зависит от перемещения кольца 4, ограниченного толщиной диска 3. Форма фасонного кольца показана на правой половине фиг.1. Изделие снимается с оправки 2 и удаляется из выточек колец 4 и 5.
Способ основан на использовании симметричной формы пластической потери устойчивости на длине L при осевом сжатии коротких труб с отношение толщины стенки h к наружному диаметру трубы D в интервале 0.04<h/D<0.12. Высота H трубной заготовки с учетом защемленных концов равна L+3h. Форма профиля определяется толщиной диска 3, ограничивающего сжатие заготовки кольцом 4.
Эксперименты по пластической потере устойчивости при осевом сжатии алюминиевых труб в большом диапазоне изменения отношения h/D, приведенные в работах: Andrews K.R.F., England G.L., Ghani E. Classification of the axial collapse of cylindrical tubes under quasi-static loading // Intern. Journ. of Mechanical Sciences. 1983. V.25. P.687-696; Mamalis A.G, Johnson W. The quasi-static crumpling of thin-walled circular cylinders and frusta under axial compression // Intern. Journ. of Mechanical Sciences. 1983. V.25. P.713-732, показывают, что симметричная форма потери устойчивости с длиной волны L, возникает на трубах с отношением h/D в интервале от 0.04 до 0.12.
На тонкостенных трубах при h/D<(0.02-0.03) образуются несимметричные треугольные и квадратные складки. При сжатии коротких толстостенных труб с высотой меньше L и h/D>(015-0.2) происходит осадка заготовки без потери устойчивости.
При сжатии труб с высотой, превышающей L, на одном конце трубы происходит образование нескольких складок с уменьшающейся амплитудой, тогда как остальная часть трубы не деформируется пластически. Аналогичные ограничения на отношение h/D в интервале образования симметричной формы потери устойчивости и влияния высоты заготовки по сравнению с длиной L получены при пластическом сжатии трубных заготовок из углеродистой стали в работе: Непершин Р.И. Пластическая потеря устойчивости при осевом сжатии трубы // Вестник СГАУ, 2011, №3(27), ч.1., с.329-336. В этой работе приведены расчеты формы фасонного профиля при пластической потере устойчивости, удовлетворительно согласующиеся с экспериментом.
На фиг.2-4 показаны образцы фасонных кольцевых изделий, полученные предлагаемым способом из трубной заготовки с начальными размерами D=42 мм, h=3.6 мм. Материал трубы - сталь 3 с пределом текучести σ0=300 МПа и безразмерными постоянными упрочнения C=2,2, n=0,4. При E=2.1×105 МПа и ν=0.3 длина L, рассчитанная по формуле (2), равна 28.5 мм. Высота заготовки H с учетом защемленных концов равна 36 мм. Осевая сила P пластической потери устойчивости, рассчитанная по формуле (1) при начальной пластической деформации сжатия ep=0.07-0.08, равна 268-277 кН. Постоянные упрочнения C и n и пластическая деформация ep - безразмерные величины. При перемещении кольца 4 S=5.5 мм получен профиль с плавным изменением кривизны и максимальным диаметром Dmax=48.1 мм, показанный на фиг.2. При S=13 мм получен профиль с коническими участками и Dmax=55.4 мм (фиг.3). При S=20 мм получен профиль с плоскими участками и Dmax=59 мм (фиг.4). Толщина стенки фасонных колец h=3.8 мм с точностью до 0.1 мм практически постоянна. Вследствие холодной пластической деформации происходит увеличение начального предела текучести в 1.8 раза. Максимальная пластическая деформация на диаметре Dmax для профиля, показанного на фиг.4, равна 0.34 без разрушения материала.
Ограничения предлагаемого способа получения фасонных кольцевых изделий по относительной толщине стенки трубной заготовки h/D и ее высоте H/L приведены в таблице.
Таблица | ||
h/D | Форма профиля кольцевого изделия | Примечание |
меньше 0.02-0.03 | Треугольные или квадратные складки | Несимметричная форма потери устойчивости. Невозможно получить контролируемый профиль изделия. |
0.04-0.12 | Симметричный профиль, зависящий от перемещения инструмента. Максимальный диаметр профиля ограничен предельной деформацией e* p. | При отсутствии защемления концов заготовки происходит искривление формы сечения изделия. При длинной заготовке H/L>1 появляются несколько волн с переменной амплитудой. |
больше 0.15-0.2 | При H/L<1 - осадка кольцевой заготовки с искривлением боковой границы |
Начальная пластическая деформация осевого сжатия ep, используемая для расчета силы P потери устойчивости, изменяется в интервале от 0.03 до 0.1 при изменении отношения h/D от 0.04 до 0.12.
Таким образом, заявленное изобретение по сравнению с известным позволяет получать изделия фасонного кольцевого профиля с большой толщиной стенки относительно диаметра при использовании простого инструмента за счет обеспечения эффекта пластической потери устойчивости.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном способе отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в области металлообработки для получения фасонных кольцевых изделий;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Claims (1)
- Способ получения фасонных кольцевых изделий, включающий приложение осевой силы на торцах трубной заготовки при одновременном защемлении ее концов для обеспечения пластической деформации в ее центральной зоне, отличающийся тем, что в качестве заготовки используют трубную заготовку с отношением толщины стенки h к ее наружному диаметру D в интервале 0,04<h/D<0,12, при этом величину осевой силы P определяют из соотношения
где D - наружный диаметр трубы;
h - толщина стенки;
σ0, C и n - предел текучести и постоянные упрочнения материала трубы;
ep - начальная пластическая деформация сжатия трубы,
а высоту H заготовки - из соотношения
где H - высота трубной заготовки;
L - высота заготовки без защемленных концов;
R - средний радиус трубы;
ν - коэффициент Пуассона.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109622/02A RU2499649C1 (ru) | 2012-03-14 | 2012-03-14 | Способ получения фасонных кольцевых изделий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012109622/02A RU2499649C1 (ru) | 2012-03-14 | 2012-03-14 | Способ получения фасонных кольцевых изделий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012109622A RU2012109622A (ru) | 2013-09-20 |
RU2499649C1 true RU2499649C1 (ru) | 2013-11-27 |
Family
ID=49182958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012109622/02A RU2499649C1 (ru) | 2012-03-14 | 2012-03-14 | Способ получения фасонных кольцевых изделий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2499649C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4751835A (en) * | 1981-11-05 | 1988-06-21 | Ford Motor Company | Method of manufacturing variable diameter driveshaft |
RU2211104C2 (ru) * | 2001-01-18 | 2003-08-27 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Способ формообразования сферических камер в трубе |
RU85377U1 (ru) * | 2009-05-05 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский Государственный Технологический Университет "СТАНКИН" | Устройство для раздачи тонкостенных цилиндрических колец |
-
2012
- 2012-03-14 RU RU2012109622/02A patent/RU2499649C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4751835A (en) * | 1981-11-05 | 1988-06-21 | Ford Motor Company | Method of manufacturing variable diameter driveshaft |
RU2211104C2 (ru) * | 2001-01-18 | 2003-08-27 | Московский государственный авиационный институт (технический университет) | Способ формообразования сферических камер в трубе |
RU85377U1 (ru) * | 2009-05-05 | 2009-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский Государственный Технологический Университет "СТАНКИН" | Устройство для раздачи тонкостенных цилиндрических колец |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012109622A (ru) | 2013-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9486851B2 (en) | Apparatus and method for ram bending of tube material | |
Zhu et al. | Flange forming at an arbitrary tube location through upsetting with a controllable deformation zone | |
RU2460604C1 (ru) | Штамп совмещенного действия для получения преимущественно трубных изделий с плоским фланцем | |
RU2491147C2 (ru) | Способ получения поковок крупногабаритных полукорпусов шаровых кранов, имеющих горловину и сферическую часть | |
RU2499649C1 (ru) | Способ получения фасонных кольцевых изделий | |
RU2493928C1 (ru) | Устройство для формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы | |
Park et al. | A study on the improvement of formability for elliptical deep drawing processes | |
RU2532581C2 (ru) | Способ формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы и устройство для его осуществления | |
RU2686503C1 (ru) | Способ комбинированной высадки концов труб | |
RU2559623C1 (ru) | Способ формообразования тонкостенных тройников | |
RU2584195C1 (ru) | Способ изготовления цилиндрических деталей с конической частью | |
RU2461436C1 (ru) | Способ изготовления тонкостенных корпусов переменного сечения | |
Lin et al. | An investigation of cold extruding hollow flanged parts from sheet metals | |
RU2580269C1 (ru) | Устройство для отбортовки и формовки тонкостенной конической заготовки | |
Labanova et al. | Production of extremely deep sleeves by backward cold extrusion | |
RU2502574C2 (ru) | Способ штамповки сильфонов из трубных заготовок | |
RU2744804C1 (ru) | Способ изготовления полой детали бутылочной формы | |
RU2686704C1 (ru) | Способ изготовления длинноосных изделий | |
SU889203A1 (ru) | Способ получени плоских фланцев на трубах | |
WO2023105883A1 (ja) | テーパ部を有する円筒体の成形方法 | |
Kotani et al. | Increase Characteristics of Local Wall Thickness of a Pipe During Die Forming | |
RU2780004C1 (ru) | Способ упрочнения кольцевой заготовки или втулки канальным угловым прессованием и устройство для его осуществления | |
RU2494830C2 (ru) | Штамп для глубокой вытяжки осесимметричных деталей | |
SU1362525A1 (ru) | Способ изготовлени полых пространственных фитингов | |
RU2540287C2 (ru) | Способ формообразования тонкостенных осесимметричных деталей усеченной сужающейся формы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180315 |