RU2580262C2 - Mandrel for calibrating the internal channel pipes - Google Patents

Mandrel for calibrating the internal channel pipes Download PDF

Info

Publication number
RU2580262C2
RU2580262C2 RU2014130739/02A RU2014130739A RU2580262C2 RU 2580262 C2 RU2580262 C2 RU 2580262C2 RU 2014130739/02 A RU2014130739/02 A RU 2014130739/02A RU 2014130739 A RU2014130739 A RU 2014130739A RU 2580262 C2 RU2580262 C2 RU 2580262C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mandrel
pipe
pipes
calibrating
distribution
Prior art date
Application number
RU2014130739/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014130739A (en
Inventor
Александр Александрович Богатов
Денис Ринатович Салихянов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2014130739/02A priority Critical patent/RU2580262C2/en
Publication of RU2014130739A publication Critical patent/RU2014130739A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580262C2 publication Critical patent/RU2580262C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Guides For Winding Or Rewinding, Or Guides For Filamentary Materials (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and is used in the production tubing in the manufacture of pipes for very precise internal diameter. Mandrel has an operating part and positioned behind it in the form of a gauge portion of the cylindrical portion.
EFFECT: decrease in intensity of non-contact deformation of the pipe during the dispensing provided by the fact that the mandrel has a guide portion of the elastic member, and the working portion of the mandrel has a parabolic shape which blends in with the half-angle conical surface α vertex = 1÷3°.
2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и используется в производстве труб при изготовлении особо точных труб по внутреннему диаметру, и может использоваться, например, при изготовлении биметаллических насосно-компрессорных труб, автомобильных амортизаторов, плунжеров и корпусов глубинных насосов и гидроцилиндров, а также при изготовлении труб для топливопровода высокого давления для дизельных двигателей и капиллярных труб.The invention relates to the processing of metals by pressure and is used in the manufacture of pipes in the manufacture of particularly precise pipes in internal diameter, and can be used, for example, in the manufacture of bimetallic tubing, automobile shock absorbers, plungers and bodies of deep pumps and hydraulic cylinders, as well as in the manufacture of pipes for a high pressure fuel line for diesel engines and capillary pipes.

Широко распространена оправка (Шевакин Ю.Ф. и др. Производство труб. М.: Металлургиздат, 1968), при раздаче на которой труба подвергается деформированию на рабочей части оправки, имеющей вид усеченного конуса с полууглом α при вершине = 8÷12° (фиг. 1). На фиг. 1 изображены: 1 - исходная труба с минимально допустимым внутренним диаметром; 2 - исходная труба с максимально допустимым внутренним диаметром; 3 - оправка с конической рабочей частью; 4 - калиброванная труба с максимальным внутренним диаметром; 5 - калиброванная труба с минимальным внутренним диаметром.A mandrel is widespread (Shevakin Yu.F. et al. Pipe production. M.: Metallurgizdat, 1968), when distributed, the pipe is deformed on the working part of the mandrel, which has the form of a truncated cone with a half-angle α at apex = 8 ÷ 12 ° ( Fig. 1). In FIG. 1 depicts: 1 - the original pipe with the minimum allowable inner diameter; 2 - source pipe with the maximum allowable inner diameter; 3 - mandrel with a conical working part; 4 - calibrated pipe with a maximum inner diameter; 5 - calibrated pipe with a minimum inner diameter.

Особенностями процесса является малая величина степени раздачи (до 10-15%) по внутреннему диаметру, которая ограничивается максимально допустимыми растягивающими тангенциальными напряжениями. Недостатком этого способа являются низкая устойчивость оправки в очаге деформации из-за малой длины контакта lk внутренней поверхности трубы с оправкой при установившемся процессе калибрования и повышенная протяженность зоны внеочаговой деформации. В зависимости от разброса значений радиусов внутренней поверхности исходных труб r0min÷r0max в процессе раздачи наблюдается различная степень внеконтактной раздачи на выходе из очага деформации hmin÷hmax и искажение размеров внутреннего диаметра на выходе, выражаемое диапазоном значений радиусов внутренней поверхности калиброванной трубы δ=rmax-rmin, вследствие чего не обеспечивается необходимая точность внутреннего канала калиброванных труб. При этом с повышением степени раздачи происходит увеличение степени внеконтактной деформации и снижение точности размеров труб. Кроме того, малая площадь контакта снижает устойчивость протекания процесса раздачи и может привести к появлению кривизны и непоправимому браку калиброванной трубы.The process features are a small value of the degree of distribution (up to 10-15%) along the inner diameter, which is limited by the maximum allowable tensile tangential stresses. The disadvantage of this method is the low stability of the mandrel in the deformation zone due to the small contact length l k of the inner surface of the pipe with the mandrel during the steady-state calibration process and the increased length of the zone of extrafocal deformation. Depending on the spread in the values of the radii of the inner surface of the original pipes r 0min ÷ r 0max during the distribution process, a different degree of non-contact distribution at the exit from the deformation zone h min ÷ h max and a distortion of the dimensions of the inner diameter at the outlet, expressed by the range of radii of the inner surface of the calibrated pipe δ = r max -r min , as a result of which the necessary accuracy of the internal channel of calibrated pipes is not provided. In this case, with an increase in the degree of distribution, there is an increase in the degree of non-contact deformation and a decrease in the accuracy of the size of the pipes. In addition, the small contact area reduces the stability of the distribution process and can lead to the appearance of curvature and irreparable marriage of the calibrated pipe.

Известна сборная оправка для раздачи труб (патент SU 1574326 А1 от 30.06.90), принятая в качестве прототипа, позволяющая повысить устойчивость процесса раздачи и точность калиброванных труб, изображенная на фиг. 2. При протягивании, посредством элемента для соединения оправки с тяговым органом 8 через стержень 1 и гайку 2, через трубу сборной оправки с цилиндрическими направляющими 6, 7 и рабочими элементами 3-5, имеющих коническую поверхность, труба постепенно деформируется на участках 3-5. При этом цилиндрические направляющие 6, 7 расположены после рабочих элементов 3, 4 и 5. Рабочие элементы отделены друг от друга дистанционной втулкой 9. Разброс значений внутренних диаметров уменьшается за счет того, что требуемая степень раздачи дробится на несколько ступеней и на каждой ступени обеспечено снижение интенсивности внеконтактной деформации.Known prefabricated mandrel for the distribution of pipes (patent SU 1574326 A1 from 06/30/90), adopted as a prototype, which allows to increase the stability of the distribution process and the accuracy of calibrated pipes shown in FIG. 2. When pulling, through the element for connecting the mandrel with the traction body 8 through the rod 1 and nut 2, through the tube of the prefabricated mandrel with cylindrical guides 6, 7 and working elements 3-5 having a conical surface, the pipe is gradually deformed in sections 3-5 . In this case, the cylindrical guides 6, 7 are located after the working elements 3, 4 and 5. The working elements are separated from each other by the distance sleeve 9. The spread of the values of the internal diameters is reduced due to the fact that the required degree of distribution is crushed into several stages and a reduction is provided at each stage intensity of non-contact deformation.

В прототипе для стабильного удержания сборной оправки на оси обрабатываемой трубы используются цилиндрические направляющие с отношением наружного диаметра Dн (dн) к внутреннему диаметру трубы Dт (dт) в зоне расположения направляющей, определяемой по следующей математической зависимости:In the prototype, for stable holding of the prefabricated mandrel on the axis of the pipe being processed, cylindrical guides are used with the ratio of the outer diameter D n (d n ) to the inner diameter of the pipe D t (d t ) in the area of the guide, determined by the following mathematical dependence:

Figure 00000001
Figure 00000001

где σт - предел текучести материала трубы;where σ t - yield strength of the pipe material;

Е - модуль упругости материала трубы.E is the modulus of elasticity of the pipe material.

При отношении диаметров больше величины 1 + 0,8 σт/Е затруднено ведение процесса раздачи из-за появления задиров на внутренней поверхности трубы. При отношении диаметров меньше величины 1 - 0,8 σт/Е не обеспечивается устойчивое положение оправки и снижается точность внутреннего канала трубы по овальности и мелкопериодной кривизне. Эта зависимость показывает, что при определенных условиях внутренний диаметр калиброванной трубы может быть как меньше, так и больше диаметра калибрующего пояска (цилиндрической направляющей). При раздаче на конической оправке труб конструкционного назначения было отмечено, что для выполнения условия (1) степень раздачи должна быть ограничена до ~ 1%.When the ratio of diameters is greater than 1 + 0.8 σ t / E, it is difficult to conduct the distribution process due to the appearance of scoring on the inner surface of the pipe. When the ratio of diameters is less than 1 - 0.8 σ t / E, a stable position of the mandrel is not ensured and the accuracy of the inner channel of the pipe is reduced by ovality and small-period curvature. This dependence shows that under certain conditions the inner diameter of the calibrated pipe can be both smaller and larger than the diameter of the calibrating girdle (cylindrical guide). When distributing pipes for structural purposes on a conical mandrel, it was noted that in order to fulfill condition (1), the degree of distribution should be limited to ~ 1%.

Перечисленным способам присущ один и тот же основной недостаток - малая протяженность контакта рабочей части оправки с внутренней поверхностью трубы и большая протяженность зоны внеочаговой деформации вследствие использования рабочих частей с конической поверхностью.The listed methods have one and the same main drawback - the small extent of contact of the working part of the mandrel with the inner surface of the pipe and the large extent of the zone of extrafocal deformation due to the use of working parts with a conical surface.

Задачей изобретения является повышение точности и качества внутреннего канала труб. Это достигается за счет того, что оправка для калибрования внутреннего диаметра труб, имеющая рабочую часть и расположенную за ней калибрующую часть в виде цилиндрического участка, отличается тем, что рабочая часть оправки выполнена в виде двух последовательно расположенных по оси оправки участков, первый их которых имеет параболическую форму поверхности, а расположенный за ним участок - коническую форму поверхности с полууглом при вершине, равным 1÷3°, а также тем, что оправка имеет входную направляющую втулку из эластичного материала.The objective of the invention is to improve the accuracy and quality of the internal channel of the pipe. This is achieved due to the fact that the mandrel for calibrating the inner diameter of the pipes, having a working part and a calibrating part located behind it in the form of a cylindrical section, is characterized in that the working part of the mandrel is made in the form of two sections successively arranged along the axis of the mandrel, the first of which has the parabolic shape of the surface, and the portion located behind it - the conical shape of the surface with a half-angle at the apex equal to 1 ÷ 3 °, and also the fact that the mandrel has an input guide sleeve of elastic material.

Сущность изобретения поясняется схемой на фиг. 3, на которой изображена схема раздачи трубы оправкой, с предлагаемым профилем рабочей и направляющей части. Оправка 3 имеет входную направляющую втулку из эластичного материала 2, рабочий элемент, состоящий из участка 4 и 5, и калибрующий участок 6. Участок 4 имеет параболическую форму поверхности и предназначен для деформации труб при относительно больших степенях деформации, а участок 5 имеет коническую форму поверхности с полууглом α при вершине, равным 1-3° и предназначен для деформации труб при малых степенях деформации.The invention is illustrated by the diagram in FIG. 3, which shows a diagram of the distribution of the pipe mandrel, with the proposed profile of the working and guide parts. The mandrel 3 has an input guide sleeve of elastic material 2, a working element consisting of sections 4 and 5, and a calibrating section 6. Section 4 has a parabolic surface shape and is designed to deform pipes with relatively large degrees of deformation, and section 5 has a conical surface shape with a half-angle α at an apex equal to 1-3 ° and is intended for pipe deformation at small degrees of deformation.

После установки трубы 1 в волочильный стан и нанесения смазки на внутреннюю поверхность, в полость трубы вводят оправку 3, соединенную через штангу с тяговым органом. Направляющая втулка из эластичного материала 2 обеспечивает равномерное распределение смазки по внутренней поверхности трубы, а также соосность процесса раздачи. В процессе раздачи труба последовательно деформируется по участкам 4-6, имеющим длину А, В и С. При этом исходная труба 1, имеющая значение внутреннего диаметра до раздачи dвн0, деформируется сначала на участке 4, имеющем параболическую поверхность, затем на коническом участке 5 и после этого на калибрующем пояске 6 с диаметром наружной поверхности dопр и на выходе из очага деформации, после упругой разгрузки калиброванная труба 7 имеет значение внутреннего диаметра dвн1. Минимальное значение разброса значений внутреннего диаметра труб, и, следовательно, технический результат достигаются за счет осуществления деформации трубы сначала на параболическом участке 4, затем на коническом участке 5 и после этого на калибрующем пояске 6, что обеспечивает минимальную степень внеочаговой деформации.After installing the pipe 1 in the drawing mill and applying lubricant to the inner surface, a mandrel 3 is introduced into the cavity of the pipe, connected through the rod to the traction body. The guide sleeve of elastic material 2 provides uniform distribution of lubricant on the inner surface of the pipe, as well as alignment of the distribution process. In the process of distribution, the pipe is sequentially deformed in sections 4-6 having lengths A, B and C. In this case, the initial pipe 1, which has an internal diameter value before distribution d dn0, is first deformed in section 4 having a parabolic surface, then in conical section 5 and then on the calibrating girdle 6 with the diameter of the outer surface d ODA and at the exit from the deformation zone , after elastic unloading, the calibrated pipe 7 has an internal diameter value d ext1 . The minimum value of the scatter of the values of the inner diameter of the pipes, and, therefore, the technical result is achieved by the deformation of the pipe first on the parabolic section 4, then on the conical section 5 and then on the calibrating girdle 6, which ensures the minimum degree of non-focal deformation.

Геометрические параметры параболической поверхности участка 4 подбираются в зависимости от диапазона значений внутренних диаметров исходных труб так, чтобы обеспечить максимальную длину контакта внутренней поверхности трубы с оправкой. Полуугол при вершине конического участка 5, равный 1-3°, обусловлен тем, что при меньшем значении полуугла возможны случаи отсутствия контакта внутренней поверхности трубы с коническим участком 5, а при большем не обеспечивается контакт внутренней поверхности трубы с калибрующим пояском 6.The geometric parameters of the parabolic surface of section 4 are selected depending on the range of values of the internal diameters of the original pipes so as to ensure the maximum contact length of the inner surface of the pipe with the mandrel. The half-angle at the apex of the conical section 5, equal to 1-3 °, is due to the fact that with a lower half-angle, there may be cases of no contact of the inner surface of the pipe with the conical section 5, and with a larger angle, the inner surface of the pipe does not contact the calibrating girdle 6.

Конкретный пример использования способа раздачи труб при калибровании трубы из углеродистой стали (ГОСТ Р 52203 - 2004) 73×5,5 на внутренний диаметр 62,5. У калиброванных труб фиксировались значения внутренних диаметров в двух взаимоперпендикулярных направлениях, а также значения микрошероховатости. Результаты контроля геометрических размеров и значений микрошероховатости приведены в таблице. В качестве критерия точности был принят коэффициент вариации внутреннего диаметра

Figure 00000002
, где
Figure 00000003
- среднее значение внутреннего диаметра, S - среднеквадратическое отклонение dвн, которое рассчитывается по формуле
Figure 00000004
. Этот показатель учитывает статистическое распределение размеров, поэтому является наиболее объективной формой оценки точности труб. Из рассчитанных показателей точности следует, что при калибровании труб по прототипу повышение точности достигается в 6,54 раза, а по предлагаемому способу - в 18,9 раза.A specific example of using the method of distributing pipes when calibrating carbon steel pipes (GOST R 52203-2004) is 73 × 5.5 for an inner diameter of 62.5. The calibrated pipes recorded the values of internal diameters in two mutually perpendicular directions, as well as the values of micro roughness. The results of the control of the geometric dimensions and values of micro roughness are given in the table. The coefficient of variation of the inner diameter was adopted as a criterion of accuracy.
Figure 00000002
where
Figure 00000003
is the average value of the inner diameter, S is the standard deviation of d ext , which is calculated by the formula
Figure 00000004
. This indicator takes into account the statistical size distribution; therefore, it is the most objective form of pipe accuracy assessment. From the calculated accuracy indicators it follows that when calibrating the pipes according to the prototype, an increase in accuracy is achieved by 6.54 times, and by the proposed method - by 18.9 times.

Figure 00000005
Figure 00000005

Claims (2)

1. Оправка для калибрования внутреннего диаметра труб, имеющая рабочую часть и расположенную за ней калибрующую часть в виде цилиндрического участка, отличающаяся тем, что рабочая часть оправки выполнена в виде двух последовательно расположенных по оси оправки участков, первый из которых имеет параболическую форму поверхности, а расположенный за ним участок - коническую поверхность с полууглом при вершине, равным 1÷3°.1. A mandrel for calibrating the inner diameter of the pipes, having a working part and a calibrating part located behind it in the form of a cylindrical section, characterized in that the working part of the mandrel is made in the form of two sections arranged in series along the axis of the mandrel, the first of which has a parabolic surface shape, and the section located behind it is a conical surface with a half-angle at the apex equal to 1 ÷ 3 °. 2. Оправка по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет входную направляющую втулку из эластичного материала. 2. The mandrel according to claim 1, characterized in that it has an input guide sleeve of elastic material.
RU2014130739/02A 2014-07-24 2014-07-24 Mandrel for calibrating the internal channel pipes RU2580262C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130739/02A RU2580262C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Mandrel for calibrating the internal channel pipes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130739/02A RU2580262C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Mandrel for calibrating the internal channel pipes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014130739A RU2014130739A (en) 2016-02-10
RU2580262C2 true RU2580262C2 (en) 2016-04-10

Family

ID=55313242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014130739/02A RU2580262C2 (en) 2014-07-24 2014-07-24 Mandrel for calibrating the internal channel pipes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580262C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1574326A1 (en) * 1988-01-08 1990-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности Method of expanding tubes
EP1457273A2 (en) * 2003-03-14 2004-09-15 SMS Meer GmbH Method and device for producing a tube with an inner profile
RU2378063C1 (en) * 2009-03-24 2010-01-10 Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") Mandrel of rotary piercer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1574326A1 (en) * 1988-01-08 1990-06-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности Method of expanding tubes
EP1457273A2 (en) * 2003-03-14 2004-09-15 SMS Meer GmbH Method and device for producing a tube with an inner profile
RU2378063C1 (en) * 2009-03-24 2010-01-10 Открытое акционерное общество "Российский научно-исследовательский институт трубной промышленности" (ОАО "РосНИТИ") Mandrel of rotary piercer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014130739A (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5012304B2 (en) Cold drawn plug and metal tube manufacturing method
CN204320943U (en) A kind of spiral steel pipe bottlenecking rounding die
JP2016073986A (en) Manufacturing method and manufacturing device of diameter expanded pipe part
RU2474485C2 (en) Method of combined pipe end upsetting
RU2580262C2 (en) Mandrel for calibrating the internal channel pipes
US20120131981A1 (en) Cold Forged Stub End
US10702902B2 (en) Method of manufacturing flaring-processed metal pipe
RU2414983C2 (en) Method of oilwell tubing pipe-end upsetting
JP6665643B2 (en) Manufacturing method and manufacturing apparatus for expanded pipe parts
JP2006159224A (en) Necking method of round metallic tube
Xu et al. A newly developed plug in the drawing process for achieving the high accuracy of aluminum rectangular tube
JP7092200B2 (en) Manufacturing method of steel pipe
RU2559623C1 (en) Forming of thin-wall tee-bands
JP7102738B2 (en) Evaluation method for pipe expansion, mold for pipe expansion evaluation, evaluation pipe for pipe expansion
JPWO2011016434A1 (en) Plug for expanding end of metal tube, tube expansion method using plug, and method of manufacturing metal tube
RU2461436C1 (en) Method of producing variable cross-section thin-wall shells
RU2690766C1 (en) Method of forming pipes with conical ends
RU2645839C2 (en) Punch for dispensing end of pipe of oil sortament
RU2579857C2 (en) Method of pipe lengthwise rolling
KR101680805B1 (en) Drawing method for seamless tube
RU2545980C1 (en) Method to make steeply curved setsquare
RU2710815C1 (en) Method of longitudinal rolling of pipes with tensioning
RU2323059C1 (en) Inner thread forming method on end portion of tube blank
RU2528928C1 (en) Method of making flexible return bends
US7861571B1 (en) Trapped ball draw process for reducing the diameter of tubing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160725