RU88585U1 - Устройство для волочения тонкостенных труб - Google Patents

Abstract

Устройство для волочения тонкостенных труб, содержащее корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с жестко закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки, отличающееся тем, что стержень жестко закреплен в торцевой части корпуса со стороны, противоположной волокодержателю, при этом диаметр калибрующей части волоки Dвол=D(1+0,035logλ), мм, где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы, λ - коэффициент вытяжки по сечению трубы.

Description

Полезная модель относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для волочения труб и может быть использована для изготовления труб, используемых в качестве оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.

В качестве прототипа выбрано устройство для волочения труб (Машины и агрегаты для обработки цветных металлов и сплавов. B.C.Паршин и др. М: Металлургия, 1998 с.366-368), содержащее корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волоокой, расположенный внутри корпуса стержень с закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки.

Недостатком устройства являются невысокие качественные характеристики труб диаметром 60÷3 мм и толщиной стенки 2÷0,1 мм при длине труб 3,2÷1,2 мм, высокий процент брака.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является повышение качества изготавливаемых труб и снижение брака.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для волочения тонкостенных труб, содержащем корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с жестко закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки, стержень жестко закреплен в торцевой части корпуса со стороны, противоположной волокодержателю, при этом диаметр калибрующей части волоки D_вол=D(1+0,035logλ) мм, где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы, a λ - коэффициент вытяжки по сечению трубы.

Закрепление стержня в торце корпуса позволяет применять стержни оправок минимально допустимой длины, за счет чего снижена опасность возникновения продольных упругих колебаний стержня с оправкой и обеспечивается возможность повышения качественных характеристик готовых труб.

Величина диаметра калибрующего пояска волоки связана с упругими и тепловыми деформациями трубы после завершения волочения. Если диаметры калибрующего пояска волоки выполнены равными внешнему номинальному диаметру готовой трубы, то реальные параметры трубы оказываются меньше номинальных, толщина стенки больше номинальной, что делает невозможным изготовление качественных особо тонкостенных труб, в частности для оболочек, ТВЭЛов ядерных реакторов.

Зависимость диаметра волоки, полученная опытным путем, имеет высокую статистическую надежность и позволяет получать особо тонкостенные трубы с узкими полями допусков.

На фигуре 1 показан продольный разрез предлагаемого устройства для волочения труб на закрепленной оправке на этапе осуществления процесса волочения.

Устройство для волочения труб монтируется на люнете 1 волочильного стана линейного типа и включает в себя волоку 2, установленную в волокодержателе 3, направляющий полый корпус 4, один конец которого помещен в коаксиальную волоке 2 расточку волокодержателя таким образом, что торец корпуса 4 опирается о дно расточки. На другом конце корпуса 4 соосно с ним жестко закреплен резьбовой фланец 5, с которым посредством резьбового соединения сопрягается втулка 6, снабженная внутренней резьбой, взаимодействующей с резьбовой частью стержня 7 оправки 8, помещенной в рабочую зону волоки 2, через которую проходит труба 9, а положение стержня 7 фиксирует контргайка 10.

Устройство для волочения труб работает следующим образом. Труба 9 готовится для волочения: заковывается для свободного прохода сквозь канал волоки 2 конец трубы, впрыскивается смазка внутрь трубы и смазывается ее наружная поверхность. Направляющий полый корпус 1, с установленными в 2008125290 заданных осевых позициях стержнем 7 с оправкой 8 и резьбовой втулкой 6, выводится из расточки волокодержателя 3 в осевом направлении и удаляется с оси волочения. Подготовленная труба 9 вводится вдоль оси корпуса 4 и надевается незакованным концом на стержень 7 с оправкой 8 до упора оправки 8 в закованную часть трубы. Затем корпус 4 с трубой 9, установленной на стержне 7 с оправкой, возвращается на ось волочения и перемещением вдоль оси вводится закованной частью трубы в канал волоки 2. Закованная часть трубы захватывается кареткой волочильного стана, осуществляющей волочение трубы. После начала волочения корпус 4 вместе с оправкой 8 продвигается по оси в направлении волочения до упора его торца в дно расточки волокодержателя 3. При этом оправка 8 занимает рабочее положение в обжимающей зоне волоки 2. Оправка удерживается от осевого смещения стержнем за счет резьбового соединения с резьбовой втулкой 6. Сила натяжения стержня во время волочения, возникающая за счет трения между трубой и оправкой, уравновешивается силой сжатия направляющего корпуса 4. Для уменьшения опасности возникновения продольных упругих колебаний оправки осевое положение резьбовой втулки 6 устанавливается таким образом, чтобы расстояние между ее торцом и задним (незакованным) торцом трубы после ее установки до упора оправки в закованную часть трубы было минимальным.

С целью повышения надежности процесса волочения, на резьбовой части стержня 7 может быть установлена контргайка 10, предохраняющая от поворота и осевого смещения стержень 7 с оправкой 8.

Устройство спроектировано, изготовлено и применено для волочения на закрепленной оправке на стане безоправочного волочения труб из нержавеющих сталей аустенитного класса в диапазоне диаметров от 60 до 4…3 мм и толщине стенки от 2 до 0,2…0,1 мм при исходной длине от 3,5 до 1,2 м. За счет применения стержней оправок минимально допустимой длины удалось полностью избежать кольцевых отпечатков на внутренней поверхности труб.

При изготовлении бесшовных холоднодеформированных особотонкостенных труб из коррозионностойкой стали ЭИ-847 по ТУ 14-159-293-2005 для оболочек ТВЭЛов ядерного реактора с размерами: наружный диаметр 7,00 мм при толщине стенки 0,2 мм и с допусками по наружному диаметру ±0,020 мм, по толщине стенки ±0,030 мм, использовали трубную заготовку, полученную на ХПТР 8-15 с наружным диаметром D₀=7,590…7,727 мм и толщиной стенки S₀=0,254…0,266 мм. Для чистового волочильного прохода на закрепленной цилиндрической оправке использовали волоку с диаметром калибрующего пояска D_вол=7,033 мм и оправку диаметром D_oп=6,622 мм. Коэффициент вытяжки по сечению трубы составлял λ=1,365. В результате получены трубы в диапазоне наружных диаметров от 7,012 мм до 7,018 мм, толщин стенок от 0,203 мм до 0,211 мм. Полученные размеры сечения труб достаточно большой партии полностью укладываются в поля допусков, регламентированные ТУ 14-159-293-2005. Трубы такой точности показывают высокую технологичность при осуществлении реакторных сборок.

Особотонкостенные трубы из стали ЭИ-847 по ТУ 14-159-293-2005 с наружным диаметром готовой трубы 12,00 мм и толщиной стенки 0,200 мм с допусками по наружному диаметру ±0,040 мм, по толщине стенки ±0,030 мм, производили короткооправочным волочением из заготовки наружным диаметром 12,796…12,905 мм и толщиной стенки 0,276…0,286 мм. Использовали волоку диаметром 12,063 мм и оправку диаметром 11,643 мм. Коэффициент вытяжки по сечению составил λ=1,410, коэффициент вытяжки по стенке λ_s=0,94λ. После волочения и охлаждения труб наружный диаметр партии протянутых труб колебался в диапазоне от 12,025 мм до 12,030 мм, а толщина стенки трубы от 0,210 мм до 0,214 мм.

Назначаемая вытяжка является наиболее статистически значимым параметром, поскольку определяет как силу волочения, от которой зависит внеконтактная деформация трубы, так и разогрев труб во время волочения, а, следовательно, и величины упругой и тепловой деформации труб после завершения волочения.

Трубы с такими же готовыми размерами, протянутые из тех же заготовок по способу-прототипу, когда размеры волок и оправок совпадали с номинальными размерами готовых труб, все без исключения по диаметру вышли за поле минусового допуска, а по толщине стенки за поле плюсового допуска.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает более высокую точность размеров особотонкостенных труб, в частности, из коррозионостойких сталей для ядерных реакторов.

Claims (1)

1. Устройство для волочения тонкостенных труб, содержащее корпус, с одной стороны которого находится волокодержатель с установленной в нем волокой, расположенный внутри корпуса стержень с жестко закрепленной на нем оправкой с возможностью осевого перемещения относительно волоки, отличающееся тем, что стержень жестко закреплен в торцевой части корпуса со стороны, противоположной волокодержателю, при этом диаметр калибрующей части волоки D_вол=D(1+0,035logλ), мм, где D - номинальный наружный диаметр готовой трубы, λ - коэффициент вытяжки по сечению трубы.