RU2503523C2 - Method of producing precision tubes and device to this end - Google Patents
Method of producing precision tubes and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503523C2 RU2503523C2 RU2011140352/02A RU2011140352A RU2503523C2 RU 2503523 C2 RU2503523 C2 RU 2503523C2 RU 2011140352/02 A RU2011140352/02 A RU 2011140352/02A RU 2011140352 A RU2011140352 A RU 2011140352A RU 2503523 C2 RU2503523 C2 RU 2503523C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- boring
- cutting
- cutting tool
- difference
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Turning (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области получения прецизионных труб из циркония, титана и сплавов на их основе, нержавеющих коррозионно-стойких сталей, используемых на АЭС в качестве конструкционных материалов.The invention relates to the field of production of precision tubes of zirconium, titanium and alloys based on them, stainless corrosion-resistant steels used in nuclear power plants as structural materials.
Трубы, как конструкционные элементы для современных энергетических и химических аппаратов, являются наиболее ответственными элементами. Они должны удовлетворять многочисленным требованиям, важнейшими из которых являются следующие: коррозионная стойкость; качество металла; точность геометрических размеров; высокие механические свойства и др.Pipes, as structural elements for modern energy and chemical apparatuses, are the most critical elements. They must satisfy numerous requirements, the most important of which are the following: corrosion resistance; metal quality; geometric accuracy; high mechanical properties, etc.
При производстве и приемке труб проводят строгий контроль. Контролируют химический состав сплава, геометрические размеры, механические свойства, ориентацию гидридов, чистоту поверхности, проводят ультразвуковую дефектоскопию и коррозионные испытания.In the production and acceptance of pipes carry out strict control. They control the chemical composition of the alloy, geometric dimensions, mechanical properties, orientation of hydrides, surface cleanliness, conduct ultrasonic inspection and corrosion tests.
Известные способы получения заготовок под прокат, такие как горячая прокатка заготовки, прессование в гильзу, литье в кокиль и т.д. не обеспечивают необходимое качество внутренней поверхности, что приводит к повышенному браку при прокатке. Наиболее широкое распространение получил способ горячего прессования трубных полуфабрикатов (гильз), когда из слитков после ковки, сверления, расточки и обточки прессуют гильзу. Внутренняя поверхность прессованной гильзы имеет дефектный слой с рядом несовершенств, таких как надрывы и глубокие риски. Кроме того, прессованная гильза имеет продольную и поперечную разностенность, конусность и некруглость внутреннего отверстия.Known methods for producing blanks for hire, such as hot rolling blanks, pressing into a sleeve, casting in a chill mold, etc. do not provide the necessary quality of the inner surface, which leads to increased reject during rolling. The most widely used method is the hot pressing of tube semi-finished products (sleeves), when a sleeve is pressed from ingots after forging, drilling, boring and turning. The inner surface of the pressed sleeve has a defective layer with a number of imperfections, such as tears and deep risks. In addition, the pressed sleeve has a longitudinal and transverse difference, taper and non-circularity of the inner hole.
Все эти поверхностные дефекты и несовершенства геометрии внутреннего отверстия гильзы необходимо устранять. Припуск для снятия дефектного слоя и устранения несовершенства геометрии может достигать 2 мм, а для титана и сплавов на его основе до 5 мм.All these surface defects and imperfections in the geometry of the inner bore of the sleeve must be eliminated. The allowance for removing the defective layer and eliminating geometry imperfections can reach 2 mm, and for titanium and alloys based on it up to 5 mm.
Одним из основных критериев, определяющих качество труб, являются допуски на поперечную разностенность труб, которые могут ограничиваться пределом 10÷15% и менее от толщины стенки трубы.One of the main criteria for determining the quality of pipes is the tolerance on the lateral difference in the pipes, which can be limited by a limit of 10–15% or less of the pipe wall thickness.
Известен способ изготовления циркониевых труб (А.С. Займовский, А.В. Никулина, Н.Г. Решетников «Циркониевые сплавы в ядерной энергетике». М. Энергоатомиздат, 1994 г. с.55÷56), который включает в себя следующие основные операции:A known method of manufacturing zirconium pipes (A. S. Zaimovsky, A. V. Nikulina, N. G. Reshetnikov “Zircon alloys in nuclear energy.” M. Energoatomizdat, 1994, p. 55 ÷ 56), which includes the following main operations:
1. Ковка слитков в прутки требуемого размера и их термообработка.1. Forging ingots into bars of the required size and their heat treatment.
2. Резка кованых прутков на мерные заготовки.2. Cutting forged bars into measuring blanks.
3. Получение полых трубных заготовок (шашки) прошивкой в горячем состоянии или механической обработкой.3. Obtaining hollow tube billets (checkers) by hot flashing or machining.
4. Меднение шашки.4. Copper plating checkers.
5. Горячее прессование полой трубной заготовки в толстостенные трубы (гильзы).5. Hot pressing of a hollow pipe billet into thick-walled pipes (sleeves).
6. Холодная прокатка трубной заготовки на станах ХПТ или ХПТР.6. Cold rolling of the pipe billet at the KhPT or KhPTR mills.
7. Травление, контроль качества поверхности.7. Etching, surface quality control.
8. Промежуточная термическая обработка.8. Intermediate heat treatment.
9. Прокатка труб на конечный размер.9. Rolling pipes to the final size.
10. Обезжиривание и травление труб.10. Degreasing and pickling pipes.
11. Окончательная термическая обработка.11. Final heat treatment.
12. Правка труб.12. Editing pipes.
13. Отделка поверхности труб.13. Finishing the surface of the pipes.
14. Испытания и контроль готовых труб.14. Testing and control of finished pipes.
Недостатком приведенного способа является то, что после горячего прессования полой трубной заготовки в толстостенные трубы (гильзы) на вертикальном или горизонтальном прессе, полученную гильзу механически не обрабатывают, т.е. наружную и внутреннюю поверхности, где присутствует дефектный слой не удаляют, что приводит к повышенному браку на готовой продукции по такому параметру как несплошность (поверхностные дефекты, определяемые ультразвуковой дефектоскопией), т.е. невыполнению требований к качеству поверхности.The disadvantage of this method is that after hot pressing a hollow tubular billet into thick-walled pipes (sleeves) on a vertical or horizontal press, the resulting sleeve is not mechanically processed, i.e. the outer and inner surfaces where the defective layer is present are not removed, which leads to increased rejection of the finished product by such a parameter as discontinuity (surface defects determined by ultrasonic inspection), i.e. failure to comply with surface quality requirements.
Наиболее близким к заявляемому является способ производства труб из титановых сплавов (Ю.Н. Логинов., В.Г. Смирнов., В.В. Котов «Особенности реологических характеристик прессованных труб из титанового сплава GRADE 9» Кузнечно-штамповочное производство. Материалы 1ой Российской конференции по кузнечно-штамповочному производству. Под научной редакцией А.А. Богатова. Екатеринбург - 2005 г.), который состоит из следующих основных операций:Closest to the claimed is a method for the production of pipes from titanium alloys (Yu.N. Loginov, V.G. Smirnov., V.V. Kotov "Features of the rheological characteristics of pressed pipes from titanium alloy GRADE 9" Forging and stamping.
1. Ковка слитка, с целью проработки структуры и получения необходимой формы поковки.1. Forging an ingot, in order to study the structure and obtain the necessary form of forging.
2. Резка прокованной заготовки на краты и сверление в них отверстия, с последующей механической обработкой.2. Cutting the forged billet into krats and drilling holes in them, followed by machining.
3. Прессование заготовки (шашки) на вертикальном или горизонтальном прессе с целью получения трубной заготовки (гильзы).3. Pressing the billet (checkers) on a vertical or horizontal press in order to obtain a tubular billet (sleeve).
4. Правка и механическая обработка трубной заготовки, отжиг.4. Editing and machining of pipe billets, annealing.
5. Холодная прокатка трубной заготовки с промежуточными и окончательной термообработкой.5. Cold rolling of pipe billets with intermediate and final heat treatment.
И далее аналогично п.п.7, 9, 10, 12÷44 описанному выше способу изготовления циркониевых труб.And further, similarly to
Отличие данного способа от приведенного выше, состоит в том, что полученную гильзу перед холодной прокаткой сначала правят на правильной машине, растачивают внутреннее отверстие гильзы, обтачивают наружную поверхность и проводят термическую обработку.The difference between this method and the above is that the obtained sleeve before cold rolling is first corrected on the correct machine, bore the inner hole of the sleeve, grind the outer surface and conduct heat treatment.
В результате получают трубы с более высокими характеристиками качества поверхности и геометрических размеров. Но и известный способ не позволяет обеспечить требуемый для прецизионных труб показатель разностенности.As a result, pipes with higher surface quality and geometric dimensions are obtained. But the known method does not allow to provide the required for precision pipes index of difference.
Причины этого состоят в том, что при прессовании заготовки происходит образование их разностенности, так как заготовка для прессования имеет меньший диаметр, чем диаметр внутренней втулки контейнера на 0,5-1,0 ммThe reasons for this are that during the pressing of the preform, the formation of their difference occurs, since the preform for pressing has a smaller diameter than the diameter of the inner sleeve of the container by 0.5-1.0 mm
При помещении заготовки в контейнер, образуется зазор между заготовкой и втулкой контейнера. В дальнейшем при распрессовке происходит осадка заготовки с односторонним бочкообразованием. В результате этого происходит несимметричное течение металла, что вызывает изгиб иглы и получение трубы со смещенным отверстием. Кроме того при горизонтальном расположении слитка происходит захолаживание заготовки в месте контакта ее с контейнером, к примеру для циркониевых сплавов: температура заготовки - 850°C, температура внутренней втулки контейнера значительно ниже 450°C. Это приводит к локальному повышению сопротивления деформации и, в результате, к изгибу иглы в процессе прессования.When placing the workpiece in a container, a gap is formed between the workpiece and the sleeve of the container. Subsequently, during pressing, the preform is precipitated with unilateral barrel formation. As a result of this, an asymmetric metal flow occurs, which causes the needle to bend and produce a pipe with a displaced hole. In addition, with the horizontal position of the ingot, the workpiece cools down at the point of contact with the container, for example for zirconium alloys: the temperature of the workpiece is 850 ° C, the temperature of the inner sleeve of the container is much lower than 450 ° C. This leads to a local increase in deformation resistance and, as a result, to bending of the needle during the pressing process.
При прессовании на вертикальном прессе слиток удается сцентрировать иглой с применением конических матриц, следовательно, точность пресс-изделий, полученных при таком прессовании, выше. Однако и при таком способе прессования может формироваться разностенность: в результате неравномерного прогрева исходной заготовки, наличия в ней неравномерности по химическому составу или дефектов, а также при неравномерном нанесении смазки для прессования. Таким образом, при прессовании труб указанными выше известными способами получают разностенность в 15-20% от толщины стенки. При дальнейших операциях прокатки труб наблюдается стойкое сохранение данной пропорции: так называемой, эффект технологической наследственности. Исправление этого дефекта на последних стадиях процесса изготовления труб требует больших затрат, особенно при изготовлении тонкостенных труб и, как правило, производится механической обработкой.When pressing on a vertical press, the ingot can be centered with a needle using conical dies, therefore, the accuracy of the press products obtained by such pressing is higher. However, even with this method of pressing, a difference can form: as a result of uneven heating of the initial billet, the presence of unevenness in its chemical composition or defects, as well as uneven application of lubricant for pressing. Thus, when pressing pipes by the above known methods, a difference of 15-20% of the wall thickness is obtained. With further pipe rolling operations, a persistent preservation of this proportion is observed: the so-called effect of technological heredity. Correction of this defect in the last stages of the pipe manufacturing process is expensive, especially in the manufacture of thin-walled pipes and, as a rule, is performed by machining.
Продольная разностенность - наблюдается по длине трубной заготовки в одном продольном сечении. Она обусловлена тем, что прессование гильзы происходит на конусной игле. Диаметр гильзы в начале прессования меньше чем в конце.Longitudinal difference - observed along the length of the pipe billet in one longitudinal section. It is due to the fact that the pressing of the sleeve occurs on a conical needle. The diameter of the sleeve at the beginning of pressing is smaller than at the end.
Поперечная разностенность - разница толщины стенки гильзы в одном поперечном сечении обусловлена эксцентриситетом наружного диаметра гильзы по отношению к внутреннему диаметру. Причина возникновения поперечной разностенности - неравномерное течение металла при прессовании.Cross difference - the difference in the thickness of the sleeve wall in one cross section is due to the eccentricity of the outer diameter of the sleeve with respect to the inner diameter. The cause of the lateral difference is the uneven flow of the metal during pressing.
Кроме того, действительная ось прессованной гильзы, (геометрическое место центров поперечных сечений глубокого отверстия по всей его длине. За центры поперечных сечений принимаются центры прилегающих окружностей ГОСТ 24642-89), имеет общую и локальную кривизну.In addition, the real axis of the pressed sleeve, (the geometric location of the centers of the cross sections of the deep hole along its entire length. The centers of the adjacent circles of GOST 24642-89 are taken as the centers of the cross sections), has a common and local curvature.
Наибольшую локальную кривизну имеет передний по ходу прессования конец гильзы. Для устранения кривизны прессованных гильз вводится операция правки, которая только частично устраняет имеющуюся кривизну. Поэтому на операцию расточки внутреннего отверстия поступают гильзы, имеющие остаточную кривизну после операции правки и внутреннюю поверхность, полученную при прессовании.The front end of the sleeve has the greatest local curvature. To eliminate the curvature of the pressed sleeves, a dressing operation is introduced, which only partially eliminates the existing curvature. Therefore, for the operation of boring the inner hole, sleeves having a residual curvature after the dressing operation and the inner surface obtained by pressing are received.
При расточке внутреннего отверстия прессованной гильзы, имеющей дефекты и разностенность после операции прессования и остаточной кривизны гильзы после ее правки, при наличии жесткой системы СПИД (Станок-Приспособление-Инструмент-Деталь) происходит неравномерный съем металла с внутренней поверхности гильзы. А это, с одной стороны часто приводит к наличию на обработанной поверхности необработанных участков, для устранения которых приходится повторно растачивать гильзу и снимать дополнительный слой, что приводит к повышенному расходу металла и увеличению трудоемкости изготовления готовых изделий и, кроме того, к дальнейшему увеличению разностенности. Неоправданно высоки и припуски под расточку, которые зависят от исходной кривизны внутреннего отверстия прессованной гильзы. С другой стороны, неравномерный съем металла приводит к неравномерному утонению стенки гильзы и увеличивает разностенность.When the inner hole of the pressed sleeve is bored, having defects and difference after the pressing operation and the residual curvature of the sleeve after dressing, in the presence of a rigid AIDS system (Machine-Tool-Tool-Detail), uneven metal removal from the inner surface of the sleeve occurs. And this, on the one hand, often leads to the presence of untreated areas on the treated surface, for the elimination of which it is necessary to re-bore the sleeve and remove an additional layer, which leads to increased metal consumption and an increase in the complexity of manufacturing finished products and, in addition, to a further increase in difference. The allowances for boring are also unreasonably high, which depend on the initial curvature of the inner hole of the pressed sleeve. On the other hand, uneven removal of metal leads to uneven thinning of the sleeve wall and increases the difference.
Опыт холодной прокатки труб показывает, что прослеживается прямая зависимость разностенности труб на каждом последующем трубном переделе от предыдущего.The experience of cold rolling of pipes shows that there is a direct relationship between the difference in the pipes at each subsequent pipe conversion from the previous one.
Так с увеличением разностенности гильзы, являющейся заготовкой для дальнейших переделов, увеличивается и разностенность передельных и готовых труб. Абсолютная же разностенность на готовых трубах уменьшается по сравнению с гильзой и передельными трубами. Таким образом, уменьшая разностенность на гильзе, мы уменьшим и разностенность на готовой продукции.So with the increase in the difference in the liner, which is a workpiece for further processing, the difference in the conversion and finished pipes also increases. The absolute difference in the finished pipes is reduced in comparison with the sleeve and conversion pipes. Thus, by decreasing the difference on the sleeve, we will reduce the difference on the finished product.
Наиболее близким к заявляемому устройству является известный многолезвийный режущий инструмент для вытяжного растачивания внутреннего отверстия заготовки под прокат, выбранный авторами в качестве прототипа, содержащий корпус, хвостовик и рабочую часть с твердосплавными режущими элементами, имеющими на лезвиях направляющие фаски, направляющие, центральное отверстие и каналы для подвода СОЖ в зону резания, причем направляющие выполнены в виде упругих призматических элементов предназначенных для обеспечения диаметрального натяга в пределах 0,6÷1,0 мм при отношении суммарной площади контакта направляющих с обрабатываемым отверстием к диаметру режущего инструмента в диапазоне S/D=20÷28 мм при этом направляющие фаски на лезвиях режущих элементов выполнены длиной - p мм и шириной - f мм и выполнены дополнительные отверстия для подвода СОЖ к направляющим (патент RU №2388579 опубл. 10.05.2010 г.).Closest to the claimed device is a well-known multi-blade cutting tool for exhaust boring the inner hole of a workpiece for hire, selected by the authors as a prototype, comprising a body, a shank and a working part with carbide cutting elements having guide chamfers, guides, a central hole and channels for coolant supply to the cutting zone, and the guides are made in the form of elastic prismatic elements designed to provide a diametrical interference in within the range of 0.6 ÷ 1.0 mm with the ratio of the total contact area of the guides with the hole being machined to the diameter of the cutting tool in the range S / D = 20 ÷ 28 mm, while the guide chamfers on the blades of the cutting elements are made in length - p mm and width - f mm and made additional holes for supplying coolant to the guides (patent RU No. 2388579 publ. 05/10/2010).
Недостатком данного многолезвийного инструмента является его жесткость и жесткость системы СПИД, которая приводит к неравномерному съему припуска с внутреннего отверстия и способствует возрастанию поперечной разностенности заготовки. Особенно это проявляется на концах гильз, имеющих наибольшую кривизну.The disadvantage of this multi-blade tool is its rigidity and the rigidity of the AIDS system, which leads to uneven removal of the allowance from the inner hole and contributes to an increase in the lateral difference in the workpiece. This is especially evident at the ends of the sleeves having the greatest curvature.
Задачей заявляемых изобретений является уменьшение разностенности и повышение качества прецизионных готовых труб при повышенных (ужесточенных) требованиях к толщине стенки из таких материалов как цирконий, титан и их сплавы, а также нержавеющих коррозионно-стойких сталей и других сплавов за счет удаления дефектного слоя прессованной гильзы без увеличения разностенности при обработке внутреннего отверстия. В результате повышается выход годного, на операции растачивания прессованных гильз повышается коэффициент использования металла, сокращается количество проходов.The objective of the claimed invention is to reduce the difference in quality and improve the quality of finished finished pipes with increased (toughened) requirements for wall thickness from materials such as zirconium, titanium and their alloys, as well as stainless corrosion-resistant steels and other alloys by removing the defective layer of the pressed sleeve without increasing the difference in the processing of the inner hole. As a result, the yield is increased, the metal utilization rate is increased in the boring operations of pressed sleeves, the number of passes is reduced.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления прецизионных труб из циркония, титана, сплавов на их основе или из нержавеющих коррозионно-стойких сталей, включающем горячую деформацию гильзы из кованой заготовки, ее правку, растачивание внутреннего отверстия гильзы, обтачивание наружной поверхности и многократную холодную прокатку с поперечным перераспределением металла в очаге деформации, промежуточными и окончательной термообработками, растачивание внутреннего отверстия гильзы осуществляют путем срезания слоя металла с заданной одинаковой толщиной по всей длине гильзы при копировании режущим инструментом действительного профиля гильзы без увеличения ее разностенности.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing precision tubes of zirconium, titanium, alloys based on them or stainless corrosion-resistant steels, including hot deformation of the sleeve from the forged billet, dressing, boring of the inner hole of the sleeve, turning of the outer surface and multiple cold rolling with transverse redistribution of metal in the deformation zone, intermediate and final heat treatments, boring of the inner bore of the sleeve is carried out by cutting the layer metal with a given uniform thickness along the entire length of the sleeve when the cutting tool copies the actual profile of the sleeve without increasing its difference.
Отличительными признаками заявляемого способа изготовления прецизионных труб из циркония, титана или сплавов на их основе и коррозионно-стойких сталей являются: растачивание внутреннего отверстия гильзы путем срезания слоя металла с заданной одинаковой толщиной по всей длине гильзы при копировании режущим инструментом действительного профиля гильзы без увеличении ее разностенности.Distinctive features of the proposed method for the manufacture of precision tubes of zirconium, titanium or alloys based on them and corrosion-resistant steels are: boring the inner bore of the sleeve by cutting a layer of metal with a given uniform thickness along the entire length of the sleeve when the cutting tool copies the actual profile of the sleeve without increasing its difference .
Указанные отличительные признаки позволяют снять полностью дефектный слой, сохранив имеющуюся разностенность, не увеличивая ее. Последующая холодная прокатка с поперечным перераспределением металла в очаге деформации позволяет уменьшить разностенность готовой трубы. Растачивание внутреннего отверстия гильзы с полным снятием дефектного слоя позволяет уменьшить съем металла и сократить количество проходов.These distinctive features allow you to remove a completely defective layer, preserving the existing difference, without increasing it. Subsequent cold rolling with transverse redistribution of metal in the deformation zone allows to reduce the difference in the finished pipe. Boring the inner bore of the sleeve with the complete removal of the defective layer can reduce metal removal and reduce the number of passes.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство для растачивания внутреннего отверстия гильзы при изготовлении прецизионных труб из циркония, титана, сплавов на их основе или из нержавеющих коррозионно-стойких сталей путем срезания слоя металла с заданной одинаковой толщиной по всей длине гильзы при копировании режущим инструментом действительного профиля гильзы без увеличения ее разностенности, содержащее режущий инструмент, соединенный со стеблем и выполненный с рабочей частью с твердосплавными режущими элементами, имеющими на своих лезвиях направляющие фаски и направляющие в виде упругих призматических элементов для центрирования режущего элемента при заходе его в растачиваемое отверстие гильзы, и с центральным отверстием и каналами для подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания и направляющим, при этом режущий инструмент соединен со стеблем посредством упругой шарнирной или крестовой плавающей муфты Ольдгема.To achieve the named technical result, a device is proposed for boring the inner bore of a sleeve in the manufacture of precision tubes of zirconium, titanium, alloys based on them or stainless corrosion-resistant steels by cutting a metal layer with a given uniform thickness over the entire length of the sleeve when copying a real profile with a cutting tool sleeves without increasing its difference in size, containing a cutting tool connected to the stem and made with a working part with carbide cutting and elements having guide chamfers on their blades and guides in the form of elastic prismatic elements for centering the cutting element when it enters the bore of the sleeve, and with a central hole and channels for supplying cutting fluid to the cutting zone and guides, while the cutting tool connected to the stem by means of an elastic articulated or cross floating Oldham coupling.
С целью уменьшения трения между контактирующими поверхностями и обеспечения быстродействия упомянутую крестовую плавающую муфту Ольдгема предпочтительно выполнить по принципу опор качения.In order to reduce friction between the contacting surfaces and to ensure speed, the aforementioned Oldham cross floating coupling is preferably carried out according to the principle of rolling bearings.
Отличительным признаком заявляемого устройства является то, что режущий инструмент соединен со стеблем посредством упругой шарнирной муфты или крестовой плавающей муфты Ольдгема.A distinctive feature of the claimed device is that the cutting tool is connected to the stem by means of an elastic articulated coupling or an Oldham cross floating coupling.
Выполнение соединения режущего инструмента со стеблем с помощью упругой шарнирной муфты или крестовой муфты Ольдгема обеспечивает режим самоустанавливаемости режущего инструмента при растачивании внутреннего отверстия гильзы, при этом сохраняется ее действительная ось, что обеспечивает растачивание внутреннего отверстия гильзы путем срезания слоя металла с заданной одинаковой толщиной по всей длине гильзы, копирование режущим инструментом ее действительного профиля без увеличения ее разностенности.The connection of the cutting tool with the stem using an elastic articulated coupling or an Oldham cross coupling provides a mode of self-alignment of the cutting tool when boring the inner hole of the sleeve, while maintaining its real axis, which ensures boring of the inner hole of the sleeve by cutting a layer of metal with a given uniform thickness over the entire length liners, copying the cutting tool of its actual profile without increasing its difference.
Заявляемые способ и устройство позволяют удалить дефектный слой практически за один проход с меньшими потерями металла. В результате обработки получается чистый бездефектный волнистый профиль, который раскатывается при последующих холодных прокатках на станах с поперечным перераспределением металла в очаге деформации, например на станах ХПТ, KPW, ХПТР.The inventive method and device can remove the defective layer in almost one pass with less metal loss. As a result of processing, a clean defect-free wavy profile is obtained, which is rolled during subsequent cold rolling on mills with a transverse redistribution of metal in the deformation zone, for example, on HPT, KPW, and KhTR mills.
Таким образом, сочетание совокупности существенных признаков как предлагаемого способа, так и предлагаемого устройства в полной мере решают поставленную техническую задачу уменьшения разностенности и повышения качества готовых труб при повышенных (ужесточенных) требованиях к толщине стенки, повышения коэффициента использования металла и сокращения количества проходов при проведении операции расточки.Thus, the combination of the essential features of both the proposed method and the proposed device fully solves the technical task of reducing the difference and improving the quality of the finished pipes with increased (tightened) requirements for wall thickness, increasing the utilization of metal and reducing the number of passes during the operation boring.
Сущность изобретений поясняется графическими материалами, приведенными на фиг.1÷10.The invention is illustrated by the graphic materials shown in figure 1 ÷ 10.
На фиг.1 представлено устройство для растачивания внутреннего отверстия гильзы при изготовлении прецизионных труб из циркония, титана, сплавов на их основе или из нержавеющих коррозионно-стойких сталей.Figure 1 presents a device for boring the inner bore of a sleeve in the manufacture of precision pipes from zirconium, titanium, alloys based on them or from stainless corrosion-resistant steels.
Фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильзы №1, изготовленной по прототипу.Figure 2 is a diagram illustrating the transverse difference of the sleeve No. 1, made according to the prototype.
Фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая среднюю поперечную разностенность по пяти гильзам, изготовленным по прототипу.Figure 3 is a diagram illustrating the average lateral difference in five sleeves made according to the prototype.
Фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильзы №2, изготовленной по предлагаемому способу предлагаемым устройством.Figure 4 is a diagram illustrating the transverse difference of the sleeve No. 2, manufactured by the proposed method by the proposed device.
Фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая среднюю поперечную разностенность по пяти гильзам, изготовленным по предлагаемому способу предлагаемым устройством.Figure 5 is a diagram illustrating the average lateral difference in five sleeves made by the proposed method of the proposed device.
Фиг.6 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильзы №3, изготовленной по прототипу.6 is a diagram illustrating the transverse difference of the sleeve No. 3, made according to the prototype.
Фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильзы №4, изготовленной по предлагаемому способу и устройству.7 is a diagram illustrating the transverse difference of the sleeve No. 4, manufactured by the proposed method and device.
Фиг.8 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильзы после нескольких проходов A S (мм) по способу-прототипу.Fig. 8 is a diagram illustrating the lateral difference of the sleeve after several passes A S (mm) according to the prototype method.
Фиг.9 - диаграмма, иллюстрирующая поперечную разностенность гильз после двух проходов AS(mm) по предлагаемому способу и устройству.Fig.9 is a diagram illustrating the lateral difference of the sleeves after two passes AS (mm) according to the proposed method and device.
Фиг.10 - диаграмма, иллюстрирующая выход годной продукции, изготовленной по предлагаемому способу и прототипу.Figure 10 is a diagram illustrating the yield of products manufactured by the proposed method and prototype.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Горячим прессованием из кованой заготовки получают гильзу, проводят ее травление, правку, торцовку на любом известном оборудовании. Затем растачивают внутреннее отверстие гильзы таким образом, чтобы осуществить съем металла одинаковой толщины по всей длине гильзы. Для этого используют заявляемые способ и устройство. После растачивания внутреннего отверстия обтачивают наружную поверхность на любом известном механическом оборудовании. Многократную холодную прокатку проводят на станах с поперечным перераспределением металла в очаге деформации, например, на станах ХПТ, ХПТР, KPW. Между стадиями холодной прокатки и по окончании ее проводят термообработки.By hot pressing from a forged billet, a sleeve is obtained, it is etched, straightened, trimmed on any known equipment. Then the inner hole of the sleeve is bored in such a way as to remove metal of the same thickness along the entire length of the sleeve. To do this, use the inventive method and device. After boring the inner hole, grind the outer surface on any known mechanical equipment. Multiple cold rolling is carried out on mills with a transverse redistribution of metal in the deformation zone, for example, on mills ХПТ, ХПТР, KPW. Between the stages of cold rolling and at the end of it heat treatment is carried out.
Устройство для растачивания внутреннего отверстия гильзы при изготовлении прецизионных труб из циркония, титана, сплавов на их основе или из нержавеющих коррозионно-стойких сталей содержит инструмент 1, который соединен со стеблем 2 с помощью упругой шарнирной муфты 3. Направляющие муфты 4 в виде упругих призматических элементов, предназначены для обеспечения диаметрального натяга между муфтой и обрабатываемым отверстием. Рабочая часть инструмента содержит твердосплавные режущие элементы 5, имеющие на лезвиях направляющие фаски 6, и направляющие 7 в виде упругих элементов, предназначенных только для центрирования режущего инструмента при заходе его в обрабатываемое отверстие. В корпусе инструмента 1, стебле 2 и муфте 3 выполнено центральное отверстие 8 и каналы 9 для подвода смазывающей охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания и к направляющим 4 и 7.A device for boring the inner bore of a sleeve in the manufacture of precision tubes made of zirconium, titanium, alloys based on them or stainless corrosion-resistant steels contains a
До начала обработки заготовку в виде гильзы закрепляют в двух самоцентрирующихся патронах (не показаны), находящихся на концах шпинделя станка, соединенного с приводом вращения (не показаны).Before processing, the blank in the form of a sleeve is fixed in two self-centering chucks (not shown) located at the ends of the machine spindle connected to the rotation drive (not shown).
Стебель 2, соединенный с устройством осевой подачи и сцентрированный с заготовкой с помощью неподвижного люнета (не показаны), вводят внутрь обрабатываемого отверстия гильзы. Инструмент 1 соединяют с муфтой 3 и всю сборку крепят на стебле 2. Посредством осевой подачи инструмента в направлении рабочего хода, переднюю направляющую в виде упругих призматических элементов 4 вводят в соприкосновение с обрабатываемым отверстием. Так как диаметр описанной окружности направляющих 4 больше диаметра обрабатываемого отверстия, то упругий ход направляющих 4 обеспечивает центрирование муфты по необработанной поверхности. При заходе режущего инструмента направляющие 7 центрируют инструмент по отношению к обрабатываемому отверстию сохраняя подвижность режущего инструмента за счет отсутствия натяга между направляющими 7 и обрабатываемым отверстием. Далее включают подачу СОЖ, привод вращения заготовки, осевую подачу инструмента и осуществляют процесс обработки внутреннего диаметра гильзы.The
В процессе работы подвижный инструмент центрируется в отверстии силами резания и полиуретановыми направляющими 4, 7, и ось режущего инструмента совпадает с осью заготовки, полученной после прессования.In the process, the movable tool is centered in the hole by cutting forces and polyurethane guides 4, 7, and the axis of the cutting tool coincides with the axis of the workpiece obtained after pressing.
В процессе работы направляющие фаски на лезвиях твердосплавных режущих элементов 7, опираясь на обработанную поверхность, центрируют и направляют режущий инструмент, повышая его виброустойчивость, позволяют вести процесс обработки без вибраций и огранки с низкой шероховатостью Ra≤1 мкм и высокой точностью полученного отверстия. После окончания процесса инструмент 1 с муфтой 3 отсоединяют от стебля 2, устанавливают новую заготовку, собирают сборку «инструмент - муфта - стебель» и процесс повторяют.In the process, the guide chamfers on the blades of carbide cutting elements 7, relying on the machined surface, center and guide the cutting tool, increasing its vibration resistance, and allow the process to be processed without vibrations and faceting with a low roughness Ra≤1 μm and high accuracy of the hole obtained. After the end of the process, the
Таким образом, соединение режущего инструмента со стеблем с помощью упругой шарнирной муфты в сочетании с остальными заявляемыми признаками устройства обеспечивает самоустанавливаемость режущего инструмента и производит съем металла с заданной одинаковой толщиной срезаемого слоя по всей длине гильзы (равномерный съем металла в каждом сечении, перпендикулярном к действительной оси гильзы)Thus, the connection of the cutting tool with the stem with the help of an elastic articulated coupling in combination with the other claimed features of the device ensures the self-stability of the cutting tool and removes the metal with a given identical thickness of the cut layer along the entire length of the sleeve (uniform removal of metal in each section perpendicular to the real axis sleeves)
Идентичный результат был получен при использовании крестовой плавающей муфты Ольдгема, выполненной по принципу опор качения для обеспечения быстродействия муфты и уменьшения трения между контактирующими поверхностями муфты.An identical result was obtained using the Oldham cross floating coupling made on the basis of rolling bearings to ensure the coupling’s speed and reduce friction between the contacting surfaces of the coupling.
Пример 1Example 1
Изготовление холоднокатаных бесшовных оболочечных труб из сплава циркония марки Э110 размером ⌀ 9,1×7,73×3867 мм.Production of cold-rolled seamless jacketed tubes from an alloy of zirconium grade E110 with a size of ⌀ 9.1 × 7.73 × 3867 mm.
Для получения вышеуказанной номенклатуры изделий из заготовки ⌀ 109×28,5×193 мм на прессе ПА 8340 усилием 1000 т.е. были выдавлены гильзы размером 045×8,55*1400 ммTo obtain the above product range from a workpiece ⌀ 109 × 28.5 × 193 mm on a PA 8340 press with a force of 1000 i.e. sleeves with a size of 045 × 8.55 * 1400 mm were extruded
Горячепрессованные гильзы после операций правки, обезжиривания и удаления медного покрытия, подвергались контролю толщины стенки на ультразвуковом толщиномере модели «25DL Plus» как до расточки внутреннего отверстия, так и после расточки. Для замера разностенности гильз ее размечали в четырех поперечных сечениях через 90° и в 8 точках по образующей. Расточку внутреннего отверстия проводили по двум вариантам: по прототипу и заявляемому способу с использованием заявляемого устройства, в котором применена упругая шарнирная муфта. Результаты контроля разностенности гильз представлены в таблицах №№1, 2 и на фиг.2÷5After pressing, degreasing and removing the copper coating, the hot-pressed sleeves were subjected to wall thickness control on an ultrasonic thickness gauge of the 25DL Plus model both before the bore of the inner hole and after the bore. To measure the difference between the sleeves, it was marked in four cross sections through 90 ° and at 8 points along the generatrix. The boring of the inner hole was carried out in two ways: according to the prototype and the inventive method using the inventive device, which uses an elastic joint coupling. The results of the control of the difference in the sleeves are presented in tables No. 1, 2 and figure 2 ÷ 5
Пример 2Example 2
Изготовление холоднокатаных бесшовных труб из титанового сплава марки ПТ-7М размером ⌀18,0×2,5×7200 мм.Production of cold-rolled seamless tubes from titanium alloy PT-7M grade размером18.0 × 2.5 × 7200 mm in size.
Для получения вышеуказанной номенклатуры изделий из заготовки ⌀109×27,5×165 мм были выдавлены гильзы размером ⌀43,5×26,5×1400 мм на прессе ПА 8340 усилием 1000 т.е. Горячепрессованные гильзы после операций правки, обезжиривания и удаления медного покрытия, подвергались контролю толщины стенки аналогично примеру 1. Расточку внутреннего отверстия проводили по двум вариантам: по прототипу и заявляемому способу с использованием заявляемого устройства, в котором применена упругая шарнирная муфта. Результаты контроля разностенности гильз представлены в таблицах 3, 4 и на фиг.6÷7To obtain the above product range from a blank of ⌀109 × 27.5 × 165 mm, sleeves of размером43.5 × 26.5 × 1400 mm in size were extruded on a PA 8340 press with a force of 1000 i.e. After pressing, degreasing and removing the copper coating, the hot-pressed sleeves were subjected to control of the wall thickness as in Example 1. The bore of the inner hole was carried out in two ways: according to the prototype and the inventive method using the inventive device in which an elastic joint was used. The results of the control of the difference between the sleeves are presented in tables 3, 4 and 6 ÷ 7
Пример 3Example 3
Изготовление холоднокатаных бесшовных труб из титана марки ВТ1-0 с размерами ⌀108±1,62×3,00±0,45×4000÷6000 мм.Production of cold-rolled seamless tubes from VT1-0 grade titanium with dimensions ⌀108 ± 1.62 × 3.00 ± 0.45 × 4000 ÷ 6000 mm.
Расточке подвергались горячепрессованные гильзы с размера ⌀117,0+1,5×8,0±0,5 мм до размера ⌀117,0+1,5×5,0±0,4 мм. Расточку внутреннего отверстия проводили по двум вариантам: по прототипу и заявляемому способу с использованием заявляемого устройства, в котором применена плавающая муфта Ольдгема.Hot-pressed sleeves with a size of ⌀117.0 +1.5 × 8.0 ± 0.5 mm to a size of ⌀117.0 +1.5 × 5.0 ± 0.4 mm were bored. The boring of the inner hole was carried out in two ways: according to the prototype and the inventive method using the inventive device, in which the floating coupling of Oldham was used.
Данные по результатам расточки гильз представлены в таблице 5Data on the results of bore liners are presented in table 5
Анализ данных, представленных в таблицах №1÷5 и на фиг.2÷9, показывает, что растачивание внутреннего отверстия гильзы по прототипу увеличивает разностенность обработанных гильз по сравнению с не обработанными. В то время как растачивание внутреннего отверстия гильзы по предлагаемому способу, осуществляемому с помощью предлагаемого устройства, не приводит к увеличению разностенности.Analysis of the data presented in tables No. 1 ÷ 5 and figure 2 ÷ 9 shows that the boring of the inner hole of the sleeve according to the prototype increases the difference in the processed sleeves compared to untreated. While boring the inner hole of the sleeve according to the proposed method, carried out using the proposed device, does not increase the difference.
По предлагаемому способу и устройству на ОАО ЧМЗ были изготовлены также трубы из стали марки 12Х18Н10Т, ферритных сталей марки 08X14МФ. Результаты испытаний полностью подтвердили работоспособность способа и устройства при использовании которых происходит равномерный съем металла по диаметру и длине прессованного полуфабриката (гильзы), не увеличивая их разностенность.According to the proposed method and device, OAO CHMZ also manufactured pipes from steel grade 12X18H10T, ferritic steels grade 08X14MF. The test results fully confirmed the operability of the method and device when using which there is a uniform removal of metal in diameter and length of the pressed semi-finished product (sleeve), without increasing their difference.
В результате заявляемые способ и устройство позволяют уменьшить разностенность расточенных гильз, что, в свою очередь, обеспечивает повышенные требования к качеству готовых труб по такому параметру как разностенность. Кроме того, предлагаемые способ и устройство, удаляют дефектный слой практически за один проход, что снижает трудоемкость и повышает коэффициент использования металла на операции.As a result, the inventive method and device can reduce the difference in the bored liners, which, in turn, provides increased requirements for the quality of the finished pipe in such a parameter as the difference. In addition, the proposed method and device removes the defective layer in almost one pass, which reduces the complexity and increases the utilization of metal in operations.
Как показали протоколы контроля готовых труб сплава Э110 типоразмером 9,13×7,73×3860 мм, изготовленных по прототипу, и труб этой же номенклатуры, изготовленных по предлагаемому способу, с использованием предлагаемого устройства, выход годной продукции по предлагаемому варианту в сравнении со способом по прототипу возрастает от 1% до 9% (в зависимости от допуска на разностенность), фиг.10.As shown by the control protocols of finished pipes of alloy E110 with a standard size of 9.13 × 7.73 × 3860 mm, made according to the prototype, and pipes of the same nomenclature made according to the proposed method, using the proposed device, the yield of the proposed option in comparison with the method according to the prototype increases from 1% to 9% (depending on the tolerance on the difference), Fig.10.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140352/02A RU2503523C2 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method of producing precision tubes and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140352/02A RU2503523C2 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method of producing precision tubes and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011140352A RU2011140352A (en) | 2013-04-10 |
| RU2503523C2 true RU2503523C2 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49151717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011140352/02A RU2503523C2 (en) | 2011-10-04 | 2011-10-04 | Method of producing precision tubes and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2503523C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117046916B (en) * | 2023-08-11 | 2024-06-21 | 江苏鸿科金属科技有限公司 | High-corrosion-resistance stainless steel tube for nuclear power and processing technology thereof |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU55321A1 (en) * | 1938-10-25 | 1938-11-30 | В.Л. Бакеев | Tool for boring |
| SU642003A1 (en) * | 1977-03-10 | 1979-01-15 | Предприятие П/Я В-2331 | Centrifuge drive |
| SU1186401A1 (en) * | 1983-12-21 | 1985-10-23 | Могилевское Отделение Физико-Технического Института Ан Бсср | Method of turning |
| RU2138370C1 (en) * | 1998-07-28 | 1999-09-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Method and tool for pull boring of internal hole in billet made of zirconium and zirconium-based alloys for rolling |
| UA9393U (en) * | 2005-03-31 | 2005-09-15 | Kharkiv State Zooveterinary Ac | Vaginal speculum for examining females of large animals |
| RU2388579C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Multi-blade cutting tool for draw boring of roll stock inner hole |
-
2011
- 2011-10-04 RU RU2011140352/02A patent/RU2503523C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU55321A1 (en) * | 1938-10-25 | 1938-11-30 | В.Л. Бакеев | Tool for boring |
| SU642003A1 (en) * | 1977-03-10 | 1979-01-15 | Предприятие П/Я В-2331 | Centrifuge drive |
| SU1186401A1 (en) * | 1983-12-21 | 1985-10-23 | Могилевское Отделение Физико-Технического Института Ан Бсср | Method of turning |
| RU2138370C1 (en) * | 1998-07-28 | 1999-09-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Method and tool for pull boring of internal hole in billet made of zirconium and zirconium-based alloys for rolling |
| UA9393U (en) * | 2005-03-31 | 2005-09-15 | Kharkiv State Zooveterinary Ac | Vaginal speculum for examining females of large animals |
| RU2388579C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-05-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Multi-blade cutting tool for draw boring of roll stock inner hole |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛОГИНОВ Н.Ю. и др. Особенности реологических характеристик прессованных труб из титанового сплава GRADE 9. Кузнечно-штамповочное производство. Материалы 1-й Всероссийской конференции по кузнечно-штамповочному производству /Под ред. А.А. Богатова. - Екатеринбург, 2005. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011140352A (en) | 2013-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102527767B (en) | Cold drawing welded tube manufacture process for high-accuracy hydraulic oil cylinder | |
| CN102179681B (en) | Pipe mold manufacturing process adopting continuous-casting blank to forge and roll rough blank periodically | |
| CN107931331B (en) | A kind of production method of two roller cold rolling seamless steel of high-precision | |
| CN102873512B (en) | The manufacture method of thick-walled seamless steel pipes in used in nuclear power station heavy caliber | |
| CN110052792B (en) | Manufacturing method of cylinder barrel for hydraulic cylinder | |
| KR20010022646A (en) | Method for producing steel rolling bearing rings | |
| CN113600637B (en) | Seamless steel pipe and preparation method thereof | |
| CN104646449A (en) | Manufacturing method for cold drawn welded pipe used for hydraulic oil cylinders | |
| CN212598017U (en) | Production line of large-diameter high-performance stainless steel seamless pipe | |
| CN104647037A (en) | Method for manufacturing cold-drawn welded pipe for precision inner hole honing pipe | |
| CN112024638A (en) | Production line and production process of large-diameter high-performance stainless steel seamless pipe | |
| CN109513766B (en) | Manufacturing method of high-concentricity martensitic stainless steel seamless pipe | |
| CN102873126B (en) | Manufacturing method of large-aperture thin-walled seamless steel tube for nuclear power plant | |
| CN100408905C (en) | Manufacturing method of seamless steel pipe for pressure pipeline | |
| RU2503523C2 (en) | Method of producing precision tubes and device to this end | |
| RU2502576C1 (en) | Method of making thin-wall large-sized shells by rotary drawing | |
| RU2710311C1 (en) | Method of making thin-wall shells from alloyed steels | |
| CN113441553A (en) | Seamless pipe and cold rolling method thereof | |
| RU2516137C1 (en) | Method to produce hot-rolled mechanically treated bimetal pipes with size vn279x36 (351x36) and vn346x40 (426x40) mm from steel of grades 10gn2mfa+08x18n10t with internal plating layer of steel 08h18n10t with thickness of 7±2 mm | |
| RU2288055C1 (en) | Method for producing cold rolled tubes of large- and mean diameter with improved wall accuracy of titanium base alloys | |
| RU2615959C1 (en) | Thin-walled axisymmetric steel shell manufacturing method | |
| RU2695095C1 (en) | Method of making thin-walled axially symmetric vessels bodies from alloyed steels operating under high pressure | |
| CN102978365A (en) | Heat treatment method of large reducing forming pipe die | |
| RU2773976C1 (en) | Method for manufacturing axisymmetric thin-walled shells | |
| RU2620204C1 (en) | METHOD OF PRODUCING SEAMLESS MACHINED PIPES WITH 530 × 13-18 mm SIZE FROM STEEL OF "08Х18Н10-Ш" GRADE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171005 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 19-2018 |