SU1477489A1

SU1477489A1 - Деформирующий инструмент пилигримового стана

Info

Publication number: SU1477489A1
Application number: SU874266863A
Authority: SU
Inventors: Виктор Васильевич Кириченко; Юрий Михайлович Беликов; Иван Михайлович Обух-Швец; Александр Александрович Лисовский; Елена Григорьевна Алексеенко; Александр Исаакович Фельдман; Борис Петрович Цуциев; Владимир Давыдович Воевода; Геннадий Витальевич Мишин
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт Им.Л.И.Брежнева
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1989-05-07

Abstract

Изобретение относитс к обработке металлов давлением, в частности к трубопрокатному производству, и может быть использовано дл продольной прокатки труб. Целью изобретени вл етс повышение качества прокатываемых труб. Деформирующий инструмент включает пилигримовые валки и оправку, форма образующих которых определ етс аналитическим соотношением. Обжимна зона валков и оправки разбита на два участка длиной 0,3-0,4 и 0,6-0,7 от общей длины соответственно. Шероховатость первого участка на валках на один класс R_A больше, чем шероховатость второго участка. Шероховатость участков оправки выполнена соответственно по классу на один - два R_A меньше, чем шероховатость первого участка валка, и на один класс R_A меньше, чем второго участка валка. Высота выступов на одноименных участках лежит в пределах отношени перепадов радиусов гребн ручь и оправки в одном сечении. Профиль образующих обжимной зоны валка и оправки определ етс аналитическим выражением. Инструмент позвол ет повысить качество прокатываемых труб за счет выравнивани условий формоизменени . 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

г

1 г, (0,3-0,4)1, и 1ог I (0,Ь-«0,7)Ъ т.ж , что отношение длин дуг первых участков оправки (S0t) и гребн ручь (S n) рапно отношению длин дуг их вторых участков (S 0 S,l). При этом соблюдаютс соотнотеri ни

S 01 Sr,

(О

101

loS

(2)

Соотношение (2), записанное дл длин 101, 1 01 участков оправки, справедливо и дл идентичных участков гребн ручь 1Г1 1 ri и определ ет эти участки, как соответствующие в общем случае (дл средних значений указанных пределов) пропорци м так называемого золотого сечени , которое вл етс основным признаком рационального разбиени отрезков, обес печийающим гармоничное соответствие (пропорцию / целого) общей длины зоны обжати L o6i 1 6в и частей (длин участков 1f и lj), а кроме того , пропорциональность соотношений Bxtex характеристик этих частей Ддлин дуг кривых, площадей поверхностей одноименных участков).

Отношени площадей поверхностей участков оправки (Fet, Fot) и гребн (Fft, Fra), аппроксимированные в виде усеченных конусов с граничными точками, определенными отрезками (радиусами) у СрДг« р) и ycpl(Rtp), определ ютс из выражений

Fpt

«

1Г1г(у см .у ю ) ffl ept+ У «

..LstJLlsL. R ср + Re

(А)

На фиг. 2 показано распределение шероховатости рельефа по участкам гребн 2 оправки 1, а также на их одноименных участках. На участке 1, гребн I шероховатость соответствует п тому (R г 10 - 20 мкм) - Шестому классу (R« 1,25 - 2,5 мкм), на участке 1 - седьмому - восьмому классу ( 0,63-1 ,25 мкм). На участке Г,

оправки шероховатость рппьгфл соответствует 7-8 классу (R а 0,32 - 1,25 мкм), а H.I втором ре участке - 8-9 классу (Ra 0,16-0,63). Соотношение размеров рельефа показано на фиг. 3. Шероховатость рельефа поверхностей первых участков на один класс Ra больше, чем у вторых. Шероховатость поверхности гребн ручь в целом на 1-2 класса Ra больше, чем шероховатость оправки на первом участке , и на один класс Ra на втором. Перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом участке находитс в пределах отношени перепада радиусов гребн и оправки на этом участке:

(АК ), , (ЛКа),

, (Rah

(5)

где Rk, r

- наибольшие (конечные при расчете) значени - радиусов на границах первых участков ручь и оправки;

RCp г „ - средние (промежуточные ) значени радиу- .сов на границах участков ручь и оправки; R0, Г0 - наименьшие (исходные, нулевые при расчете) радиусы на границе обжимной зоны (окончание вторых участков);

(ЈRn) , (ДКй)г - перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом и втором участках гребн ручь ;

(JRa)J, (4Ra )j-перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом и втором участках оправки.

Значени перепадов высот рельефа

завис т от радиусов инструRa и 4Ra

мента, -определ емых суммарным обжатием по маршруту, видам исходной зависимой образующей оправки или гребн ручь . Разброс высот рельефа на участке пропорционален отношению пере- падов- радиусов инструмента независимо от класса шероховатости поверхностей ручь и оправки на этом участке. Указанна , пропорциональность сохран етс и поддерживаетс длительное врем в процессе эксплуатации инструмента . Колее того, во избежание концентраторов напр жений и образовани усталостных трегаин в материале предпочтителен рельеф грубый, поскольку радиусы закруглени его впадин намного больше. Выбор рельефа дл условий пластической деформации на каждом

участке может быть выполнен по условию

УелоПНР посто нства отношени относительного объ ти по дплметру к относительному обжатию по толщине стенки в каждом мгновенном очаге деформации по длине зоны обжати (определенной границами криволинейных

образующих опрлвки и гребн ручь ) имеет вид

dt.

tidy

const р

(7)

S к Е Р Н К С6Ч

(6)

где S - шаг неровностей рельефа; Н - высота выступов; Е - модуль упругости материала

инструмента;

g - среднее давление на контакте;

(&3|- предел текучести деформируемого материала; К , - коэффициент концентрации

напр жений.

Равномерное изменение однородности рельефа от участка к участку пропорционально перепаду радиусов на границах участков совместно с малой кон- центрацией напр жений (К ,) вследствие неострых впадин рельефа обеспечит наибольшую неоднородность контактного взаимодействи инструмента и заготовки .

Меньший разброс высот рельефа означает большую его однородность, а поскольку радиусы закруглений впадин также . станов тс более однородными , то и распределение концентрации напр жений в поверхностном слое - более равномерным. Равнонапр женно;ть улучшает стойкость поверхности и ее эксплуатационные характеристики.

Соответствие между степенью равно- мерности деформации и равнонапр жен- ности контактных поверхностей определ етс таким образом.св зью параметров образующих и рельефа их поверхности .

При равной общей деформации и различном сочетании обжатий стенки и ди- аметра наименьша твердость, в значительной мере определ юща остаточные напр жени в металле, и неравно- мерность ее распределени получены в случае даже хот бы примерного равенства отношени относительных деформаций диаметра и толщины стенки.

где Ad, At х - величины изменени диаметра (радиуса) и толщины стенки между любым предыдущим (начальным) и рассматриваемым сечени ми соответственно; dx(rx), tx - диаметр (радиус) и

. толщина стенки деформируемой заготовки в рассматриваемом сечении .

Изменени частичных деформаций стенки atx и радиуса (диаметра) dr,(ddx) могут быть выражены через геометрические параметры гребн ручь и образующей оправки

Jt, m Hx(tg jstg dx);(8)

/|г„ га |4x(tfe arx),(9)

где m ju линейное смещение (произведение подачи на текущий коэффициент выт жки); tg у,, - тангенс угла наклона ка-г сательной к профилю гребн ручь (конусность гребн ручь в сечении х); tg тангенс угла наклона касательной к образующей оправки (конусность оправки в сечении х).

Поскольку тангенс угла наклона касательной к графику функции в .любой точке равен первой производной этой функции, то справедлива замена переменных

ty, (x)J ;J

tg у, У«(х) ) (Ю) ;

Подставим значени dt х и &т „(dd ХУ из выражений (9) и (10) с учетом ра. венства (5) в соотношение (8).

ttMfrt () - ГУ, (хЩ У2(х) - у,(х)

. (х)3 „ . у(х)

const

(П)

После сокращени на m ихи замены ,в правой части (12) р const получим

ryt(xU -tyt(x)3 . Гуг(х)3 „ Л

у,(х) - у,(х) . у,(х) Р

(12)

10

у« )

Уп (R5- Ч - (2,5-3,2 мм);

Угк У 1, + (1.08 + I,0t3. Здесь (2,5 - 3,5 мм) - половина

«г„...,„ tia fivn- 14 входного зазора между внутренней поВыполиим преобразовани , необхо ia« -«j к

- верхностью заготовки и цилиндрической частью оправки у ее большего диаметра (1,07 - I,l)t3 значение стенки заготовки с учетом утолщени .

димые дл получени зависимости меж- ДУ у,(х) и у2(х)

fin СУ(Х) - У t(x)JV « Mln У,(х)

(13)1 20

In Г У,(х) - у.(х) -pin у ,(х) +е; . (U)

Определение посто нных с и А произведем дл крайних точек и х к

) У«

У2(х) - у,(х) - С У, МГ

,

У,(х) - у,(х).+ С tyf(x)fl. Анализ полученного выражени

30

показывает, что кривые у, и , однозначно удовлетвор ющие условию (7) посто нства относительных частных деформаций будут иметь различные показатели степеней п, и п г при задании одного из них например, в виде

У,(х) -yf.+ (yfk - у„)(Ј)

У.(х) - У70 у« - ) 40 , ()

J 1к

де У1ц - наименьшие и наиболь- У1о, у щие значени радиусов на граничных точках образующей оправки и профил гребн ручь соответственно;

-координата текущего рассматриваемого сечени в точке у,(х) или

yt(x); 50

-показатели степени верхней и нижней кривых;

-численно заданные абсциссы крайних точек 55

х п

кривых при т- и и

L X «

- е 1 соответственно.

х L

П 1 И П 2

О

Преоб на (23

Или,

„ У

Значени радиусов на крайних точках кривых У, и у2 определены по данным конкретного маршрута прокатки из соотношений,

У ю Rr tr;

у« )

Уп (R5- Ч - (2,5-3,2 мм);

) У«

(19)

чек

У,хк в У(5

W у2о

Уг(х,) - ylk - Получим вьфажение дл крайних ,о)Р Уго-У«5«О)

с(Ул)Р У2к - У,

Разделив (11) на (21), получим Ј

У 10 Ун У Ik - У 1К

(22)

УК. Ун У гк - yiH.

lnf

У1К

(23).

Преобразовав (20) и (21), замен на (23), получим с

„ У го - (у ) &

47 io Или, окончательно

„ У ю У1

(Ую)

In

У to- У«о Угк- У«к

У iv

(25)

Поскольку значени радиусов на граничных конечных точках у 7k и уп вл ютс варьируемыми,, как следует из соотношений (18), то дл маршрутов прокатки с близкими суммарными обжати ми стенки (dt) и диаметра (4D5) значени крайних точек у а, У1к, У20, ylk могут быть выбраны из соотношени из пр мой пропорциональности

ли

УП У IK

Угк У ю

У 2о У и

у™

У«

(26) 20

При соблюдении услови (26) показатель степени /i 1 , а определение величины с существенно упрощаетс .

Дл того, чтобы инструмент обеспечивал посто нство соотношени относи- тельных частных деформаций диаметра и стенки по длине обжимной зоны, фактические размеры гребн ручь и оправки должны выбиратьс из соотношени (10). Условие (7) подоби (крат- ности) или равенства обжатий радиуса (диаметра) и стенки дл реальных маршрутов может быть выполнено, если йривести в соответствие по формулам (16) и (26) заданные граничные раз- меры заготовки и готовой трубы в зоне гачала деформации на оправке с параметрами известного (заданного) профил одного из инструментов (гребн ручь или образующей оправки). Повыше- ние равномерности формоизменени в зоне обжати за счет предложенного соответстви криволинейных профил развертки гребн и образующей оправки позвол ет уменьшить на 25 - 65% длину зоны редуцировани и тем самым повысить равномерность обжати в оча- ге деформации.

Дл любой формы гребн или образующей оправки втора лини - соответ- ственно образующа оправки или гребень ручь , определ емые из соотношени (10), обеспечивают при прокатке посто нство (или равенство) соотноше7748910

ни относительных частных деформаций по длине зоны обжати .

Деформирующий инструмент позвол ет за счет выравнивани условий формоизменени металла между рабочими поверхност ми ручь и оправки, повышени однородности распределени частных относительных деформаций стенки и диаметра , условий контактного взаимодействи трубы и инструмента повысить выход годного, значительно интенсифи - цировать режимы прокатки и повысить качество прокатываемых труб.

10

Claims

1. Деформирующий инструмент пили- гримового стана, включающий пилигрнмо- те ручьевые валки и оправку, рабочие юверхности которых имеют зоны редуцировани , обжати и калибровани с криволинейными образующими гребн ручь валков и оправки в зоне обжати и с параметрами их поверхностей, св занными общим соотношением., отличающийс -тем, что, с цепью повышени качества прокатываемых труб, начальный участок зоны обжати на валках прот женностью 0,3-0,4 ее длины выполнен с шероховатостью на один класс Rq больше, чем шероховатость следующего за ним участка, прот женностью 0,6-0,7 длины зоны обжати , а шероховатость начального участка оправки выполнена по классу на один - два R q меньше, чем шероАова- тость начального участка валка, а следующего участка оправки на один кпасс Ra меньше, чем на соответствующем участке валка, при этом высота выступов шероховатости н-а одноименных участках лежит в пределах отношени перепадов радиусов гребн ручь и оправки в одном сечении на границах этих участков и радиусй в одноименных сечени х этих участков св заны соотношением

Уг(х)

у,(х) + сГхДх)

в

где с

У IK У IK

(УМ

In

У la - Уто у гк- У in

In

У ю

1«

, Уг(х)

У fk

У

5

текущие рад«усы крипо- лннейных обратующих оправки и гребн ручь в одноименных сечени х; начальные радиусы образующих гребн ручь и оправки в начале обжимной зоны;ю конечные криволинейных обраэукщих

JH

€ $

7 Io2 irt Г

LK

гребн ручь и оправки в конце обжимной зоны.

2. Инструмент по п. 1, отличающийс тем, что радиусы криволинейных образующих оправки и гребн ручь в граничных начальных и конечных точках участков св заны соотношением

У-1& У „с У«о

ад;

ч

«11

5§ h

%

s

t-одж.

Т

J

Риг.1

ФчгЗ

Йц, МКМ

f-I

Vti

участок

|л /

А 1опрае и.

if

-Э

- П - ууастох

гре$н

оправки.

I, MM

0W.3