RU2597852C2 - Ball valve half-body and preparation method thereof - Google Patents
Ball valve half-body and preparation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597852C2 RU2597852C2 RU2014119439/02A RU2014119439A RU2597852C2 RU 2597852 C2 RU2597852 C2 RU 2597852C2 RU 2014119439/02 A RU2014119439/02 A RU 2014119439/02A RU 2014119439 A RU2014119439 A RU 2014119439A RU 2597852 C2 RU2597852 C2 RU 2597852C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- rolling
- workpiece
- billet
- stamped
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Заявляемая группа изобретений относится к области машиностроения, в частности к отрасли арматуростроения, и может быть применена при изготовлении корпусных цельнометаллических деталей трубопроводной арматуры, в том числе и сложной профильной конфигурации, например полукорпусов шаровых кранов различных типоразмеров.The claimed group of inventions relates to the field of engineering, in particular to the valve industry, and can be used in the manufacture of all-metal body parts of pipe fittings, including complex profile configurations, for example, half-shells of ball valves of various sizes.
Известны различные технологии изготовления полукорпусов шаровых кранов в зависимости от диаметра условного прохода (Dy) полукорпуса. В общем случае все применяемые технологии с теми или иными особенностями являются вариантами известной из уровня техники горячей или холодной штамповки. За счет применения того или иного способа полукорпус шарового крана может представлять собой деталь, выполненную из трубной заготовки, вальцованной обечайки или кованой заготовки.Various manufacturing techniques for ball valve half-shells are known depending on the nominal bore diameter (D y ) of the half-shell. In the general case, all applied technologies with one or another feature are variants of hot or cold stamping known in the art. Through the application of one method or another, the half-body of a ball valve can be a part made of a pipe billet, a rolled shell, or a forged billet.
Так, из уровня техники известен способ изготовления корпусных деталей трубопроводной арматуры, изложенный в описании к изобретению по патенту РФ №2281823, включающий нагрев цилиндрической трубной заготовки и формирование из нее днища и патрубка корпусной детали, при этом трубную заготовку размещают в штампе на обжимном пуансоне и формирование днища осуществляют с постоянной, а патрубка - с изменяемой толщиной стенки путем обжима заготовки матрицей и последующего выдавливания патрубка, которое ведут формующим пуансоном в упомянутом штампе без переустановки заготовки.So, from the prior art there is a known method of manufacturing the body parts of pipe fittings described in the description of the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2281823, which includes heating a cylindrical tube billet and forming a bottom and a nozzle of the body part from it, while the tube billet is placed in a stamp on a crimping punch and the formation of the bottom is carried out with a constant, and the nozzle with a variable wall thickness by crimping the workpiece with a die and then extruding the nozzle, which is conducted by a forming punch in the aforementioned stamp e without reinstalling the workpiece.
Данный способ подразумевает использование в качестве заготовки под штамповку сварной обечайки. Сварной шов способствует ослабеванию прочности конструкции, поэтому при использовании сварных соединений в арматуростроении для запорной арматуры, работающей под высоким давлением, необходимым являются специальные методы контроля сварки рентгеном как заготовки под штамповку, так и штампованной заготовки, что усложняет технологический процесс изготовления деталей. Таким образом, полукорпус, полученный известным способом, необходимо подвергать периодическому контролю на предмет качества сварного шва.This method involves the use of a welded shell as a blank for stamping. A weld seam contributes to a weakening of the structural strength, therefore, when using welded joints in valve manufacturing for shutoff valves operating under high pressure, special methods are necessary to control x-ray welding of both the blank for stamping and the stamped blank, which complicates the manufacturing process of manufacturing parts. Thus, the half-shell obtained in a known manner, it is necessary to subject to periodic inspection for the quality of the weld.
Из уровня техники также известен способ изготовления поковок в виде полусферы с горловиной из стальных листов, включающий ковку из слитка комплектной поковки на две полусферы с последующей ее разрезкой на две штучные заготовки. При этом ковка поковки для детали полусферы, например, на Dy 1400 содержит операции протяжки и осадки слитка с удалением прибыльной и донной части слитка, прошивки отверстия, раскатки на оправке с получением утолщенной части в зоне будущей горловины цилиндрической поковки и операции обжима в срединной части поковки с формообразованием полусфер. При этом коэффициент использования металла с учетом удаления прибыльной и донной части слитка, угара металла за два нагрева и отхода в выдру при прошивке и механообработке при удалении припусков равен менее 0,6 (А.Э. Артес и др. "Совершенствование технологических процессов изготовления деталей арматуростроения методами пластического деформирования". Вестник МГТУ "Станкин", №1 (13), с. 8-12, 2011 г.).The prior art also known a method of manufacturing forgings in the form of a hemisphere with a neck of steel sheets, including forging from an ingot of a complete forging into two hemispheres, followed by its cutting into two piece blanks. At the same time, forging of the forgings for a hemisphere part, for example, on D y 1400 contains operations of drawing and draft ingot with removal of the profitable and bottom part of the ingot, piercing the hole, rolling on the mandrel to obtain a thickened part in the area of the future neck of the cylindrical forging and crimping operations in the middle part forgings with the formation of hemispheres. In this case, the metal utilization factor, taking into account the removal of the profitable and bottom part of the ingot, the waste of metal during two heating and waste into the otter when flashing and machining when removing allowances, is less than 0.6 (A.E. Artes et al. "Improving the manufacturing processes of parts valve production by plastic deformation methods. "Vestnik MGTU" Stankin ", No. 1 (13), pp. 8-12, 2011).
Недостатком данного способа является то, что при штамповке полукорпусов большого диаметра теряется устойчивость металла во время высадки горловины, что приводит к браку. Таким образом, данный способ применим только для изготовления полукорпусов небольших диаметров.The disadvantage of this method is that when stamping half-shells of large diameter, the stability of the metal is lost during the landing of the neck, which leads to marriage. Thus, this method is applicable only for the manufacture of half-shells of small diameters.
Известен также способ изготовления полукорпусов шаровых кранов, включающий следующие операции: вырезку из толстого листа S=45, 50, 60, 100 мм соответственно для полукорпусов на Dy=400, Dy=500, Dy=600 и Dy=1000 заготовки в виде плоского фланца, ее горячую вытяжку, обжим с раздачей и высадку горловины. Штамповка полукорпусов на Dy=400, Dy=500, Dy=600 и Dy=1000 осуществляется на мощном гидравлическом прессе двойного действия силой 80/40 МН. При этом коэффициент использования металла менее 0,7 (А.Э. Артес «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением», статья «Технологические процессы изготовления поковок из трубных заготовок», №11, с. 25-31, 2003 г.).There is also a known method of manufacturing half-shells of ball valves, including the following operations: cutting from a thick sheet S = 45, 50, 60, 100 mm, respectively, for half-shells on D y = 400, D y = 500, D y = 600 and D y = 1000 blanks in the form of a flat flange, its hot exhaust, crimping with the distribution and landing of the neck. Stamping of half-shells at D y = 400, D y = 500, D y = 600 and D y = 1000 is carried out on a powerful double-acting hydraulic press with a force of 80/40 MN. Moreover, the metal utilization factor is less than 0.7 (A.E. Artes “Forging and stamping. Pressure processing of materials”, article “Technological processes for manufacturing forgings from pipe billets”, No. 11, pp. 25-31, 2003) .
Недостатком известного способа является потеря устойчивости металла во время высадки горловины при штамповке полукорпусов большого диаметра, что приводит к невозможности унификации данного способа для производства полукорпусов всех типоразмеров.The disadvantage of this method is the loss of stability of the metal during the disembarkation of the neck when stamping half-shells of large diameter, which makes it impossible to unify this method for the production of half-shells of all sizes.
Раскатка при изготовлении корпусных деталей используется при формировании цилиндрических поверхностей поковок, что отражено в описании к изобретению по патенту РФ №2449852, выданному на «Способ изготовления обечайки реактора». Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемому способу.The rolling during the manufacture of hull parts is used in the formation of the cylindrical surfaces of the forgings, which is reflected in the description of the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2449852, issued for "A method of manufacturing a reactor shell". This technical solution is the closest to the claimed method.
В соответствии с данным решением слиток нагревают до ковочной температуры и подают на бойки пресса, где куют цапфу под захват из прибыли слитка. Полученную мерную заготовку вновь нагревают до ковочной температуры и подают на нижнюю плоскую плиту пресса. На плите верхним плоским бойком цилиндрическую заготовку осаживают - плющат на пластину. Вновь нагревают до ковочной температуры. На прессе устанавливают нижнюю плоскую плиту с центральным отверстием, на которой, в свою очередь, устанавливают нагретую заготовку. На верхний торец заготовки ставят полый прошивень и нажатием пресса верхним плоским бойком осуществляют прошивку центрального отверстия в заготовке. После прошивки осуществляют дополнительный нагрев заготовки. После чего на козлах путем переменных обжатий и кантовок заготовки осуществляют ее раскатку до размеров поковки обечайки. Затем полученную обечайку правят на плоской нижней плите нажатием пресса как по торцам, так и по образующей цилиндра.In accordance with this decision, the ingot is heated to the forging temperature and fed to the press head where the pin is forged to capture from the profit of the ingot. The resulting measured billet is again heated to forging temperature and served on the lower flat plate of the press. On the plate with the upper flat striker, the cylindrical billet is precipitated - flattened onto the plate. Reheat to forging temperature. A lower flat plate with a central hole is mounted on the press, on which, in turn, a heated workpiece is mounted. A hollow stitch is placed on the upper end of the workpiece and, by pressing the upper flat striker, the central hole in the workpiece is flashed. After flashing carry out additional heating of the workpiece. Then on the goats by means of variable compression and tilting of the workpiece, it is rolled out to the size of the forging of the shell. Then the resulting shell is corrected on a flat bottom plate by pressing the press both at the ends and along the generatrix of the cylinder.
Способ содержит излишнее количество операций перемещения и нагрева заготовки, что значительно увеличивает время изготовления детали и негативно сказывается на производительности процесса в соответствии с данным способом.The method contains an excessive number of operations of moving and heating the workpiece, which significantly increases the manufacturing time of the part and negatively affects the performance of the process in accordance with this method.
Задачей заявляемых технических решений является обеспечение возможности получения корпусной детали трубопроводной арматуры с минимальным припуском на механическую обработку посредством комбинированного использования штамповочных и раскатных технологий.The objective of the claimed technical solutions is to provide the possibility of obtaining a body part of pipe fittings with a minimum allowance for machining through the combined use of stamping and rolling technologies.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой группы изобретений, заключается в обеспечении отсутствия сварных швов в поковке детали трубопроводной арматуры, что положительно сказывается на прочности изделия. Кроме того, результат, достигаемый при использовании заявляемого способа, заключается в увеличении коэффициента использования металла за счет уменьшения припусков на механическую обработку. Технический результат, достигаемый при использовании решения полукорпуса, заключается также в улучшении структуры металла полукорпуса и его эксплуатационных характеристик за счет обеспечения равномерности перераспределения металла в зоне его пластической деформации при изготовлении полукорпуса.The technical result achieved by using the claimed group of inventions is to ensure the absence of welds in the forgings of pipe fittings, which positively affects the strength of the product. In addition, the result achieved by using the proposed method is to increase the utilization of metal by reducing machining allowances. The technical result achieved by using the solution of the half-shell also consists in improving the structure of the metal of the half-shell and its operational characteristics by ensuring uniform redistribution of metal in the area of its plastic deformation in the manufacture of the half-shell.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления полукорпуса шарового крана, содержащего сферическую часть и горловину, включающем осадку исходной заготовки плоским бойком в матрице, прошивку центрального отверстия и раскатку, согласно изобретению исходную заготовку нагревают до температуры, обеспечивающей возможность деформирования заготовки, размещают в штампе матрицы пресса, в котором заготовку осаживают до высоты h=0,7-0,8 от высоты исходной заготовки, после чего штампуют заготовку формовочным пуансоном с усилием до 120 МН с образованием перемычки, которую просекают в полученной отштампованной заготовке прошивнем, затем отштампованную заготовку удаляют из штампа и размещают на оправке раскатной машины с обеспечением контакта внешней поверхности отштампованной заготовки и фигурного валка раскатной машины и раскатывают заготовку до достижения расчетной толщины стенки полукорпуса. В качестве исходной заготовки может быть использован кованый пруток диаметром Dзаг=0,6-0,7Dгорл, высотой ,The problem is solved in that in the method of manufacturing a half-body ball valve containing a spherical part and a neck, including the draft of the initial billet with a flat striker in the matrix, piercing the central hole and rolling, according to the invention, the initial billet is heated to a temperature allowing the workpiece to be deformed, placed in a stamp press matrix, in which the workpiece is upset to a height h = 0.7-0.8 from the height of the original workpiece, and then the workpiece is stamped with a molding punch with a force of up to 120 M to form a bridge, resulting in that prosekayut drift-stamped blank, the stamped blank then is removed from the die and placed on a rolling machine with a mandrel contacting the outer surface of the stamped blank and figure roll rolling machine and the rolled preform to achieve the design thickness half shell wall. The forged bars zag diameter D = 0,6-0,7D throats, height may be used as the initial billet ,
где Dгорл - диаметр горловины полукорпуса, Dполукорп. - диаметр сферической части полукорпуса, Vполукорп. - объем полукорпуса. throats where D - diameter of the neck half-shells, D polukorp. - the diameter of the spherical part of the half-shell, V half-shell. - the volume of the half-shell.
Диаметр просекаемой перемычки равен половине диаметра исходной заготовки. За один оборот отштампованной заготовки на раскатной машине обеспечивают относительную деформацию ее стенки на 5-8% от толщины ее стенки, при этом количество оборотов отштампованной заготовки при раскатке определяют по формуле ,The diameter of the cut-through jumper is equal to half the diameter of the initial billet. For one revolution of the stamped blank on a rolling machine, the relative deformation of its wall is provided by 5-8% of the thickness of its wall, while the number of revolutions of the stamped blank during rolling is determined by the formula ,
где Sшт - средняя толщина штампованной заготовки под раскатку, мм;where S pc - the average thickness of the stamped blanks for rolling, mm;
S - средняя толщина полукорпуса, мм;S is the average thickness of the half-shell, mm;
Δh - величина подачи, мм.Δh is the feed rate, mm.
Геометрические размеры и форма оправки и фигурного валка раскатной машины соответствуют геометрическим размерам и форме изделия с учетом технологического припуска на механическую обработку внутренней стенки изделия в зоне формирования горловины полукорпуса и без технологического припуска на механическую обработку в зоне формирования сферического части полукорпуса. Перед раскаткой отштампованная заготовка может быть подвергнута дополнительному нагреву до температуры 1250°С. При раскатке обеспечивают усилие, прикладываемое к фигурному валку, пропорционально площади контакта фигурного валка с раскатываемой деталью. Операции осадки исходной заготовки, штамповки и просечки перемычки, как правило, выполняют в одном штампе.The geometric dimensions and the shape of the mandrel and curly roll of the rolling machine correspond to the geometric dimensions and shape of the product, taking into account the technological allowance for machining the inner wall of the product in the formation zone of the neck of the half-shell and without the technological allowance for machining in the zone of forming the spherical part of the half-shell. Before rolling, the stamped workpiece can be subjected to additional heating to a temperature of 1250 ° C. When rolling, the force applied to the figured roll is proportional to the contact area of the figured roll with the rolling part. The operations of upsetting the initial billet, stamping and notching of the jumper, as a rule, are performed in one stamp.
Поставленная задача решается также тем, что полукорпус шарового крана, включающий сферическую часть и горловину, представляет собой деталь, выполненную из кованого прутка последовательно осуществленными штамповкой и раскаткой в соответствии с заявляемым способом, при этом , где Vполукорп. - объем готового изделия, а Dполукорп. - диаметр сферической части полукорпуса.The problem is also solved by the fact that the half-body of a ball valve, including a spherical part and a neck, is a part made of forged bars by successively stamping and rolling in accordance with the inventive method, while where V is a semicorp. - the volume of the finished product, and D half-shell. - the diameter of the spherical part of the half-shell.
Заявляемая группа изобретений поясняется следующими чертежами.The claimed group of inventions is illustrated by the following drawings.
На фиг. 1-7 схематично представлен процесс получения полукорпуса шарового крана, при этом фиг. 1-4 показывают видоизменения заготовки в штампе гидравлического пресса в процессе операций штамповки заготовки, а фиг. 5-6 показывают процесс увеличения диаметра детали в результате радиальной раскатки (начальный и конечный моменты раскатки). На фиг. 7 схематично изображен вид снизу на предустановленную между оправкой и фигурным валком отштампованную заготовку перед началом раскатки.In FIG. 1-7 are a schematic representation of a process for producing a half-body ball valve, with FIG. 1-4 show modifications of the workpiece in the stamp of a hydraulic press during the operations of stamping the workpiece, and FIG. 5-6 show the process of increasing the diameter of a part as a result of radial rolling (the initial and final moments of rolling). In FIG. 7 schematically depicts a bottom view of a stamped blank pre-installed between the mandrel and the figured roller before rolling.
Позициями на чертежах обозначены:The positions in the drawings indicate:
1 - заготовка,1 - blank
2 - матрица штампа,2 - stamp matrix,
3 - плоский боек,3 - flat firing pin,
4 - осаженная заготовка,4 - upsetting workpiece,
5 - формовочный пуансон,5 - molding punch,
6 - отштампованная заготовка,6 - stamped blank
7 - перемычка,7 - jumper,
8 - прошивень,8 - firmware
9 - оправка кольцераскатной машины,9 - mandrel ring rolling machine,
10 - фигурный валок,10 - figured roll,
11 - полукорпус.11 - half-shell.
Заявляемый способ состоит из двух основных этапов и реализуется следующим образом.The inventive method consists of two main stages and is implemented as follows.
Описание способа приведено на примере изготовления детали полукорпуса шарового крана диаметром Ду=1400 мм, хотя может быть спроецировано на полукорпус любого типоразмера с учетом заявленных диапазонов.The description of the method is given by the example of manufacturing a half-shell part of a ball valve with a diameter of D y = 1400 mm, although it can be projected onto a half-shell of any standard size, taking into account the declared ranges.
Данный способ реализуют с использованием пресса, обеспечивающего быструю смену инструмента, например гидравлического пресса двойного действия, и радиальной кольцераскатной машины со специально изготовленными фигурными валками.This method is implemented using a press that provides a quick change of a tool, for example a double-acting hydraulic press, and a radial ring rolling machine with specially made figured rolls.
Гидравлический штамповочный двойного действия усилием 140 МН, используемый при реализации заявляемого способа, представляет собой сварную стянутую шпильками станину открытого типа, на которой установлен главный исполнительный гидравлический механизм. Пресс снабжен трехпозиционным выдвижным столом, который имеет положения: центральное и два крайних боковых и предназначен для трех плит с возможностью установки одновременно трех штампов и выталкивателя.A double-acting hydraulic stamping force of 140 MN, used in the implementation of the proposed method, is an open-type welded-in bed strung with pins, on which the main hydraulic actuator is mounted. The press is equipped with a three-position retractable table, which has the following positions: central and two extreme lateral and is designed for three plates with the possibility of installing three dies and an ejector at the same time.
Для центрирования заготовки перед штамповкой предусмотрены два боковых гидравлических центратора.To center the workpiece, two side hydraulic centralizers are provided before stamping.
В качестве исходной заготовки используют кованый пруток диаметром Dзаг и высотой Нзаг, выполненный, например, из стали 09Г2С. Диаметр прутка исходной заготовки выбирают в зависимости от требуемого диаметра горловины Dгорл готового полукорпуса исходя из соотношения Dзаг=0,6-0,7Dгорл. Точное значение коэффициента определяется величиной диаметра полукорпуса. Так, при изготовлении полукорпуса на Ду=1400 мм соотношение приобретает вид Dзаг=0,6Dгорл. B общем случае высоту исходной заготовки Нзаг рассчитывают исходя из объемных показателей готового полукорпуса по формуле , где Vполукорп. - объем готового изделия, а Dполукорп. - диаметр сферической части полукорпуса. Точное значение коэффициента также определяется величиной диаметра полукорпуса. Так, для изготовления полукорпуса на Ду=1400 мм высоту исходной заготовки выбирают равной 1500 мм. При осуществлении первого этапа на гидравлическом прессе производят подготовку заготовки к раскатке, обеспечивая ее формообразование в соответствии с формой будущего полукорпуса. Для этого предварительно нагретую до температуры около 1150°C исходную заготовку 1 размещают в матрице 2 штампа гидравлического пресса. Профиль внутренней поверхности матрицы соответствует форме внешней поверхности изготавливаемого полукорпуса. С усилием примерно 120 МН плоским бойком 3 нагретую заготовку осаживают до полного заполнения внутренней полости матрицы под плоским бойком, при этом обеспечивают достижение высоты осаженной заготовки 4 (h) равным 0,7…0,8Нзаг. Затем незамедлительно осаженную заготовку прошивают формовочным пуансоном 5 с усилием 120 МН, который поворотным манипулятором пресса перемещают и центрируют относительно матрицы с осаженной заготовкой 6. После прошивки на заготовке остается перемычка 7 заданной толщины около 0,15 от высоты исходной заготовки. Так, при формировании полукорпуса диаметром Ду=1400 мм толщина перемычки составляет 225 мм. Формовочный пуансон после этой операции меняют на прошивень 8, закрепленный на следующем поворотном манипуляторе. Прошивень также центрируют относительно матрицы с размещенной в ней осаженной заготовкой с перемычкой и просекают образовавшуюся при выполнении предыдущей операции перемычку («выдру») диаметром 390 мм (для Ду=1400 мм). В общем случае размер просекаемого отверстия зависит от диаметра заготовки и равен примерно половине ее диаметра.Forged billets use a forged bar with a diameter of D zag and a height of H zag , made, for example, of steel 09G2S. The diameter of the rod of the initial billet is chosen depending on the desired neck diameter D of the finished half shell throats from the ratio D = 0,6-0,7D zag throats. The exact value of the coefficient is determined by the diameter of the half-shell. Thus, in the manufacture of half shell at D = 1400 mm at the ratio assumes the form D = 0,6D zag throats. In the General case, the height of the initial billet N ZAG is calculated based on the volumetric indicators of the finished half-shell according to the formula where V is a semicorp. - the volume of the finished product, and D half-shell. - the diameter of the spherical part of the half-shell. The exact value of the coefficient is also determined by the diameter of the half-shell. So, for the manufacture of a half-shell at D y = 1400 mm, the height of the initial billet is chosen equal to 1500 mm. During the first stage, the workpiece is prepared for rolling out on a hydraulic press, ensuring its shaping in accordance with the shape of the future half-shell. For this, the
Операции прошивки и просечки выполняют отдельно формовочным пуансоном и прошивнем соответственно. Совмещение данных операций и выполнение одним прошивающим инструментом приведет к снижению стойкости прошивня за счет увеличения его износа.The firmware and notch operations are performed separately by the molding punch and stitched accordingly. Combining these operations and performing one flashing tool will reduce the stability of the firmware by increasing its wear.
Таким образом, в результате описанного выше этапа получают отштампованную заготовку, профиль внешней поверхности которой соответствует профилю будущей поковки полукорпуса. Высота отштампованной заготовки равна высоте полукорпуса.Thus, as a result of the above stage, a stamped blank is obtained, the profile of the outer surface of which corresponds to the profile of the future forging of the half-shell. The height of the stamped workpiece is equal to the height of the half-shell.
Следующий этап изготовления полукорпуса выполняют с использованием кольцераскатного стана.The next half-shell manufacturing step is performed using a ring rolling mill.
Кольцераскатный стан (раскатная машина) представляет собой машину для изготовления осесимметричных заготовок посредством горячей радиально-осевой прокатки, включающую вращающиеся фигурные оправку (внутренний валок) и валок (наружный валок).A ring rolling mill (rolling machine) is a machine for manufacturing axisymmetric billets by means of hot radial-axial rolling, including rotating curly mandrel (inner roll) and roll (outer roll).
Выбор типа кольцераскатной машины основан на определении требуемого усилия раскатки. Усилие в данном случае зависит от величины среднего давления на контрактных поверхностях заготовки с оправкой 9 и фигурным валком 10 (внутренним и наружным валками). Для изготовления деталей полукорпусов в соответствии с заявляемым изобретением используют кольцераскатную машину усилием не менее 7 МН.The choice of type of ring rolling machine is based on determining the required rolling force. The force in this case depends on the average pressure on the contract surfaces of the workpiece with a
Поскольку максимально необходимое усилие к валкам прикладывают в начале процесса раскатки, когда толщина стенки заготовки наибольшая, поэтому при выборе максимального необходимого усилия раскатной машины основываются на расчете средних давлений на контактных поверхностях в зоне формирования сферической части полукорпуса, как в зонах наиболее плотного контакта заготовки с валками в начале процесса.Since the maximum necessary force is applied to the rolls at the beginning of the rolling process, when the wall thickness of the workpiece is greatest, therefore, when choosing the maximum necessary effort of the rolling machine, they are based on the calculation of average pressures on the contact surfaces in the zone of formation of the spherical part of the half-shell, as in the areas of the most dense contact of the workpiece with the rolls at the beginning of the process.
Подготовленную на первом этапе отштампованную заготовку размещают на оправке кольцераскатной машины. Форма и профиль внешней поверхности оправки соответствуют форме и профилю внутренней поверхности полукорпуса требуемого типоразмера и соответственно форма и профиль внешней поверхности фигурного валка соответствуют форме и профилю внешней поверхности полукорпуса с технологическим припуском на механическую обработку в зоне формирования горловины полукорпуса и без такового припуска в зоне формирования сферической части полукорпуса. В случае необходимости заготовку перед установкой на оправку подогревают до температуры 1250°C. Такая необходимость может быть обусловлена низкой мощностью раскатной машины. Раскатка представляет собой технологическую операцию, посредством которой производится одновременное увеличение наружного и внутреннего диаметров отштампованной заготовки за счет уменьшения толщины ее стенки.Prepared at the first stage, the stamped blank is placed on the mandrel of the ring rolling machine. The shape and profile of the outer surface of the mandrel correspond to the shape and profile of the inner surface of the half-shell of the required size and, accordingly, the shape and profile of the outer surface of the figure roller correspond to the shape and profile of the outer surface of the half-shell with machining allowance in the zone of formation of the neck of the half-shell and without such allowance in the zone of formation of the spherical parts of a half-shell. If necessary, the workpiece is heated to a temperature of 1250 ° C before being mounted on the mandrel. This need may be due to the low power of the rolling machine. The rolling out is a technological operation by which a simultaneous increase in the outer and inner diameters of the stamped workpiece is made by reducing the thickness of its wall.
Валок и/или оправка вращаются благодаря трению о поверхность раскатываемой заготовки.The roller and / or mandrel rotates due to friction on the surface of the workpiece being rolled.
Раскатку, как правило, производят за один нагрев заготовки. Однако при изготовлении крупногабаритных деталей, например при изготовлении полукорпусов большого диаметра (1400 мм) или при использовании раскатной машины недостаточной мощности, может быть в качестве дополнительной операции введен промежуточный подогрев заготовки.Rolling, as a rule, is carried out in one heating of the workpiece. However, in the manufacture of large-sized parts, for example, in the manufacture of large-diameter half-shells (1400 mm) or when using a rolling machine of insufficient power, intermediate preheating can be introduced as an additional operation.
Процесс раскатки начинают с установки отштампованной заготовки в рабочее пространство кольцераскатной машины на оправку, при этом условие плотности посадки заготовки отсутствует. Затем оправку и фигурный валок сводят в контакт с заготовкой, которая оказывается заключенной между оправкой и фигурным валком. Различные конструкции раскатных машин допускают вращение как отдельно оправки или валка, так и их одновременное вращение.The rolling process begins with the installation of the stamped workpiece in the working space of the ring rolling machine on the mandrel, while there is no condition for the fit of the workpiece. Then the mandrel and the figured roller are brought into contact with the workpiece, which is concluded between the mandrel and the figured roller. Various designs of rolling machines allow rotation of a separate mandrel or roll, as well as their simultaneous rotation.
Затем валку (или оправке) придают вращательное движение и обеспечивают приложение к нему деформирующего усилия в радиальном направлении. Таким образом, инициируют локальный очаг деформации стенки заготовки с последующим пластическим перераспределением металла. Заготовка начинает вращаться вместе с оправкой. За счет такого вращения заготовки, ее трения об оправку и фигурный валок, а также смещения в результате восприятия деформирующего усилия оправки достигается изменение толщины стенки заготовки.Then the roll (or mandrel) is imparted a rotational movement and ensure the application of a deforming force to it in the radial direction. Thus, they initiate a local focus of deformation of the wall of the workpiece with subsequent plastic redistribution of the metal. The workpiece begins to rotate with the mandrel. Due to such rotation of the workpiece, its friction against the mandrel and figured roller, as well as displacement due to the perception of the deforming force of the mandrel, a change in the wall thickness of the workpiece is achieved.
Деформирующее усилие, прикладываемое к валку, определяют пропорционально площади контакта валка с раскатываемой деталью в начальный момент времени:The deforming force applied to the roll is determined in proportion to the contact area of the roll with the rolling part at the initial time:
; ;
где - давление на длине контакта l1 в локальном очаге деформации, Н/м2;Where - pressure at the contact length l 1 in the local deformation zone, N / m 2 ;
- безразмерный коэффициент, характеризующий отношение большей и меньшей длины контакта валков с раскатываемой заготовкой; - dimensionless coefficient characterizing the ratio of the larger and shorter contact lengths of the rolls with the rolled workpiece;
- напряжение текучести материала на сдвиг, кгс/мм2; - the yield stress of the material in shear, kgf / mm 2 ;
σт - предел текучести материала, кгс/мм2;σ t - yield strength of the material, kgf / mm 2 ;
- меньшая длина контакта валка с заготовкой, мм; - shorter contact length of the roll with the workpiece, mm;
Н - высота заготовки, мм;H - the height of the workpiece, mm;
r1 - радиус оправки, мм;r 1 is the radius of the mandrel, mm;
r2 - радиус фигурного валка, мм;r 2 is the radius of the figured roll, mm;
rв - внутренний радиус заготовки в заданном сечении в начальный момент времени, мм;r in - the inner radius of the workpiece in a given section at the initial time, mm;
rн - наружный радиус заготовки в заданном сечении в начальный момент времени, мм;r n - the outer radius of the workpiece in a given section at the initial time, mm;
Δh - величина подачи, мм;Δh is the feed rate, mm;
µ=scp/l2;µ = s cp / l 2 ;
sср - средняя толщина стенки заготовки в начальный момент раскатки, мм.s av - the average wall thickness of the workpiece at the initial moment of rolling, mm
Экспериментально установлено, что за один оборот заготовки на оправке происходит деформация стенки (уменьшение ее толщины) на 5-8%, из чего можно сделать вывод, что достижение заданных расчетных размеров полукорпуса произойдет за N оборотов:It was experimentally established that for one revolution of the workpiece on the mandrel, the wall deforms (reduces its thickness) by 5-8%, from which we can conclude that the achievement of the specified design dimensions of the half-shell will occur in N revolutions:
, ,
где Sшт - средняя толщина отштампованной заготовки перед раскаткой, мм;where S pc - the average thickness of the stamped workpiece before rolling, mm;
S - средняя толщина готового полукорпуса, мм;S is the average thickness of the finished half-shell, mm;
Δh - величина подачи, мм;Δh is the feed rate, mm;
Так, например, при раскатке полукорпуса на Ду=1400 мм достаточно около N=15 оборотов валков раскатной машины при максимальном усилии Р=6,1 МН.So, for example, when rolling the half-shell to D y = 1400 mm, about N = 15 revolutions of the rolls of the rolling machine with a maximum force of P = 6.1 MN is enough.
По достижении заданного конечного положения приводного валка, которое обеспечивает заданную толщину полукорпуса и геометрию заготовки, процесс раскатки останавливается. Расчетные показатели готового полукорпуса задают программным путем, и при их достижении раскатная машина автоматически останавливается.Upon reaching the specified end position of the drive roll, which provides the specified thickness of the half-shell and the geometry of the workpiece, the rolling process stops. The calculated parameters of the finished half-shell are set programmatically, and when they are reached, the rolling machine automatically stops.
Полученную деталь оставляют на стане раскатной машины до полного остывания, после чего манипулятором снимают и выполняют механическую обработку.The resulting part is left on the mill of the rolling machine until it cools completely, after which the manipulator removes and performs mechanical processing.
Таким образом, в результате получают полукорпус 11 шарового крана, в котором отсутствуют сварные швы, что существенно улучшает эксплуатационные характеристики.Thus, the result is a half-
Заявляемое изобретение также касается устройства полукорпуса, который включает горловину и сферическую часть и изготовлен заявляемым способом.The invention also relates to a half-housing device, which includes a neck and a spherical part and is made by the claimed method.
Полукорпус характеризуется отсутствием сварного шва, за счет чего обеспечивается повышенная надежность и точное соответствие расчетным размерам. При этом полученный полукорпус характеризуется выполнением следующего соотношения по габаритным размерам в зависимости от габаритов исходной заготовкиThe half-shell is characterized by the absence of a weld, which ensures increased reliability and exact compliance with the calculated dimensions. At the same time, the resulting half-shell is characterized by the fulfillment of the following ratio in overall dimensions, depending on the dimensions of the initial billet
где Vполукорп. - объем готового изделия, а Dполукорп. - диаметр сферической части полукорпуса. where V is a semicorp. - the volume of the finished product, and D half-shell. - the diameter of the spherical part of the half-shell.
Так как заявляемый полукорпус получен в результате комбинации средств и методов штамповки с технологиями радиальной раскатки, то структурные свойства металла полукорпуса существенно отличаются от свойств полукорпуса, полученного методами стандартной штамповки. При штамповке деформация в зоне формирования сферической части практически отсутствует, а в зоне горловины степень деформация максимальна, таким образом, имеет место анизотропия свойств, что негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках (в частности, долговечность) полукорпуса, поскольку требуется восстановление свойств, нормализация металла. При раскатке обеспечивают равномерное распределение деформирующего усилия при вращении отштампованной заготовки по всей поверхности детали без дифференцирования деформации, что приводит к отсутствию анизотропии, образованию мелкозернистой однородной структуры металла полукорпуса. Таким образом, в результате получают полукорпус с однородной структурой металла, что повышает степень его износостойкости и долговечности.Since the inventive half-shell is obtained as a result of a combination of stamping tools and methods with radial rolling technologies, the structural properties of the half-shell metal are significantly different from the properties of the half-shell obtained by standard stamping methods. During stamping, there is practically no deformation in the zone of formation of the spherical part, and in the neck zone the degree of deformation is maximum, thus, anisotropy of properties takes place, which negatively affects the operational characteristics (in particular, durability) of the half-shell, since restoration of properties and normalization of the metal are required. During rolling, a uniform distribution of the deforming force is ensured during the rotation of the stamped workpiece over the entire surface of the part without differentiation of deformation, which leads to the absence of anisotropy, the formation of a fine-grained homogeneous structure of the metal of the half-shell. Thus, the result is a half-shell with a homogeneous metal structure, which increases the degree of its wear resistance and durability.
Заявляемый полукорпус также характеризуется минимальными припусками на механическую обработку ввиду того, что в процессе раскатки нет необходимости дополнительной обработки сферической части полукорпуса. Поэтому в этой зоне припуск на механическую обработку отсутствует, а в зоне формирования горловины - припуск минимален, поскольку точность раскатки гораздо выше точности штамповки. За счет такой минимизации припусков достигается экономия металла на изготовление полукорпуса, увеличение коэффициента его использования (Кисп. металла), поскольку при равной массе полукорпусов, полученных методами штамповки и раскатки, масса исходной заготовки (черновой вес) при изготовлении полукорпуса заявляемым способом существенно ниже.The inventive half-shell is also characterized by minimal allowances for machining due to the fact that during the rolling process there is no need for additional processing of the spherical part of the half-shell. Therefore, there is no machining allowance in this zone, and in the neck formation zone, the allowance is minimal, since the rolling accuracy is much higher than the stamping accuracy. Due to this minimization of allowances, metal is saved on the manufacture of a half-shell, an increase in its utilization coefficient (K use metal ), since with an equal mass of half-shells obtained by stamping and rolling, the mass of the initial billet (rough weight) in the manufacture of a half-shell by the claimed method is significantly lower.
Claims (10)
где Dгорл - диаметр горловины полукорпуса,
Dполукорп. - диаметр сферической части полукорпуса,
Vполукорп. - объем полукорпуса.2. The method of claim. 1, characterized in that as the initial preform used forged rod diameter D = 0,6-0,7D zag throats height ,
throats where D - diameter of the neck half-shells,
D half-shell. - the diameter of the spherical part of the half-shell,
V half-shell. - the volume of the half-shell.
где Sшт - средняя толщина штампованной заготовки под раскатку, мм;
S - средняя толщина полукорпуса, мм;
Δh - величина подачи, мм.8. The method according to p. 1, characterized in that the number of revolutions of the stamped workpiece during rolling is determined by the formula
where S pc - the average thickness of the stamped blanks for rolling, mm;
S is the average thickness of the half-shell, mm;
Δh is the feed rate, mm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119439/02A RU2597852C2 (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Ball valve half-body and preparation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119439/02A RU2597852C2 (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Ball valve half-body and preparation method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014119439A RU2014119439A (en) | 2015-11-20 |
RU2597852C2 true RU2597852C2 (en) | 2016-09-20 |
Family
ID=54553030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014119439/02A RU2597852C2 (en) | 2014-05-14 | 2014-05-14 | Ball valve half-body and preparation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597852C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5641042A (en) * | 1979-09-12 | 1981-04-17 | Japan Steel Works Ltd:The | Forging method of long-sized dissimilar diameter ring of hollow truncated circular cone shape |
JPS5671547A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Kobe Steel Ltd | Reducing forging method of large-sized ring |
RU2447967C2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of producing hollow forgings for ball-valve-body-type articles |
RU2484915C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Method of making forged pieces shaped to hemisphere with throat |
RU2491147C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part |
-
2014
- 2014-05-14 RU RU2014119439/02A patent/RU2597852C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5641042A (en) * | 1979-09-12 | 1981-04-17 | Japan Steel Works Ltd:The | Forging method of long-sized dissimilar diameter ring of hollow truncated circular cone shape |
JPS5671547A (en) * | 1979-11-16 | 1981-06-15 | Kobe Steel Ltd | Reducing forging method of large-sized ring |
RU2447967C2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of producing hollow forgings for ball-valve-body-type articles |
RU2491147C2 (en) * | 2011-03-09 | 2013-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part |
RU2484915C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Method of making forged pieces shaped to hemisphere with throat |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014119439A (en) | 2015-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101245228B1 (en) | manufacturing method of big size ball using a ball-valve | |
CN105710273A (en) | Method for determining rotary swaging circle-feeding technological parameters of constant velocity shaft of car | |
EP2444170A1 (en) | Distribution extruding forming device and distribution extruding forming method | |
Pater | Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapped rail | |
RU2491147C2 (en) | Method of forging large-sized half-bodies of ball valves with throat and spherical part | |
RU2527518C1 (en) | Ball valve semi-body with flange and method of its production | |
RU2597852C2 (en) | Ball valve half-body and preparation method thereof | |
RU2502576C1 (en) | Method of making thin-wall large-sized shells by rotary drawing | |
EP2798268B1 (en) | A method for the manufacture of a vessel bottom | |
EP2807651B1 (en) | A method for the manufacture of a vessel bottom with a flange | |
Wójcik et al. | Numerical analysis of three-stage the forming process hollow forgings with an outer flange | |
Pater | A comparison of two-roll and three-roll cross wedge rolling processes | |
Winiarski et al. | A new method of flanges extrusion in hollow products–analysis of the limiting phenomena | |
RU2706392C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
CN113649519A (en) | Axial rolling forming method for flange forging | |
Samołyk | Numerical analysis of a forging process for producing a hollow ball from tube | |
RU2686503C1 (en) | Method for combined pipe ends upsetting | |
RU2461436C1 (en) | Method of producing variable cross-section thin-wall shells | |
RU2632726C1 (en) | Method of manufacturing shell circuit of protection casing | |
Winiarski | A comparative analysis of a four-stage and five-stage cold forging of a hollow element | |
RU2751207C2 (en) | Stainless steel tubes and their production method | |
EP3028787B1 (en) | A forging apparatus and method | |
CN104942536B (en) | Engine hollow valve blank accurate forming method | |
RU2781933C1 (en) | Method for cold stamping of half couplings | |
CN104924028B (en) | A kind of automobile engine hollow valve blank accurate forming method of application plug |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20160429 |