SU1696019A1 - Заготовка дл винтовой прошивки гильз - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к трубопрокатному производству и может быть использовано при прошивке заготовки в гильзу на станах винтовой прокатки. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей и повышение качества поверхности гильз путем создани  дополнительных т нущих сил трени  в период вторичного захвата . Заготовка выполнена с концевыми цилнндрическо-коническими участками, имеющими дополнительный цилиндрический участок большего диаметре, составл - щий 1,01-1.2 диаметра основной части и цилиндрической чести концевого участка, длина которого составл ет 0,4-2 Д) диаметра . Дополнительный цилиндрический участок соединен дополнительным конусом с основной частью. Длина дополнительного цилиндрического участка и двух конусов равна 0.5-2,0 диаметра основной части. При этом увеличиваютс  площадь контакта металла с валками в период вторичного захвата заготовки, коэффициент скорости и сокращаетс  число циклов частных обжатий . В результате устран етс  веро тность образовани  осевого разрушени  в осевой зоне заготовки и повышаетс  качество поверхности гильз и труб. Уменьшаетс  машинное врем  прошивки. 6 ил. сл

Description

Изобретение относитс  к трубопрокатному производству и может быть использовано на станах винтовой прокатки при прошивке заготовки в гильзу.

Известные технические решени  предлагают совершенствовать неустановившийс  период процесса путем специального профилировани  переднего конца заготовки: в виде конусного участка, утолщенного переднего и утоненного заднего цилиндрических участков.

Дл  указанных технических решений общим  вл етс  попытка совершенствовать прежде всего стадии первичного захвата заготовки либо стадию установившегос  процесса .

Уаиболее близким к предлагаемому  вл етс  предложение, согласно которому дл  прошивки в стане винтовой прокатки используют заготовку, имеющую передний и задний утоненные цилиндрическо-кониче- ский конец и основную часть,

Поскольку в известной заготовке торцовый цилиндрический участок выполнен диаметром , равным диаметру готового издели , он не деформируетс  валками в течение всего процесса прошивки.

о

ю

Он

о

«

ю

Этим достигаетс  устранение осевого разрушени  торцовой части заготовки, однако наличие недеформируемого переднего конца заготовки играет отрицательную роль в плане осуществлени  устойчивого вторим- ного захвата заготовки, так как из общей длины контакта металла с валками исключаетс  отрезок, состо щий из суммы длин ци- линдрическо-коническогр конца, т.е. длина контактной площади.в момент вторичного захвата сокращаетс  до к вместо h. Таким образом, в наиболее ответственный период прошивки создаетс  дефицит вт гивающих сил трени , который приводит к снижению осевой скорости, увеличению осевого скольжени  и числа циклов обжатий. Передний конец заготовки жует валками стана при незначительном продвижений ее в осевом направлении. При этом на участках заготовки , деформируемых в период вторичного захвата, образуютс  разрушени , которые при дальнейшей обработке трансформируютс  в поверхностные дефекты , Как правило, большинство всех концевых дефектов располагаютс  в гильзе не на самом торце, а на некотором удалении от него и соответствуют участку вторичного захвата .

Ухудшение условий осуществлени  вторичного захвата приводит, помимо ухуд- шени  качества поверхности труб, к сокращению сортамента прошиваемых материалов . Дл  многих легированных сталей и сплавов с высоким сопротивлением деформации процесс прошивки становитс  невозможным из-за недостатка т нущих сил трени  и невозможности осуществлени  вторичного захвата, что характерно и дл  процесса прошивки обычной цилиндрической заготовки.

Цель изобретени  -улучшение качества поверхности гильз и расширение технологических возможностей винтовой прошивки путем создани  дополнительных т нущих сил трени  в период вторичного захвата.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что заготовка, имеюща  цилиндрическую основную часть и цилиндрическо-конический концевой участок, выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка, равным диаметру основной, и его длиной 0,4-2,0 диаметра с. присоединенным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилинд- рическим участком большего диаметра, равным 1.01-1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом , при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двум  конусами

составл ет 0,5-2,0 диаметра основной части .

Предлагаемое техническое решение содержит следующие отличительные признаки: диаметр торцового цилиндрического участка равен диаметру D основной части заготовки, а длина его составл ет 0,4-2,0 диаметра основной части; к большему основанию конического участка цилиндрическо- конического конца заготовки присоединен цилиндрический участок большего диаметра , составл ющий 1,01-1,2 диаметра основного и который соединен конусом с основной частью заготовки и длина утолщенного участка с двум  конусами составл ет 0,5-2,0 диаметра основной части заготовки.

Таким образом, предлагаема  конструкци  заготовки соответствует критерию новизны.

На фиг.1 показана предлагаема  заготовка; на фиг.2-6 - механизм деформировани  предложенной заготовки в период заполнени  металлом очага деформации, его отличительные особенности в сравнении с прошивкой обычной цилиндрической заготовки, а также известной заготовки.

Нагретую круглую заготовку задают в стан винтовой прокатки коническо-цилинд- рическим концом. Захват осуществл етс  валками 6 на цилиндрическом участке 2 (фиг.2). Поскольку длина цилиндрического участка 2 выполнена соизмеримой с прот женностью участка безоправочной деформации заготовки 1| (0,4-2,0)0 и также соизмерчмыми  вл ютс  углы образующих конусного участка 3 заготовки и входного конуса валков б, то в период осуществлени  первичного захвата деформируетс  лишь цилиндрический участок 2. Другие участки переднего конца заготовки с валками 6 не контактируют. Длина контакта металла с валками 6 при завершении стадии первичного захвата, т.е. до встречи с оправкой 7, составл ет h (фиг.2).

При достижении торцом заготовки носка оправки 7 или несколько ранее, в контакт с валками 6 вступает конический участок 3, длина контакта существенно увеличиваетс  и составл ет IK h + lit (фиг.З), Увеличенна  длина, а следовательно, и площадь контакта металла с валками поддерживаютс  посто нными за счет деформации цилиндрического участка 4 с большим диаметром в течение всего периода вторичного захвата, т.е. заполнени  металлом участка очага деформации на оправке 7{фиг.4). Посредством этого в очаге деформации в период вторичного захвата обеспечиваетс  существенное приращение т нущих сил трени , необходимое дл  преодолени  лобового сопротивлени  оправки и линеек, чем и достигаетс  нейтрализаци  падени  осевой скорости прошивки и вызванных ею негативных последствий .

С целью более надежного и плавного осуществлени  вторичного захвата желательно приращение дополнительных вт гивающих сил трени  начинать несколько ранее момента осуществлени  вторичного захвата, т.е. осуществл ть деформацию концевых у частков 3 и 4 с образованием площадок контакта еще до встречи конца 2 заготовки с носком оправки 7, как это показано на фиг.З.

При завершении периода вторичного захвата деформируетс  конческий участок 5, соедин ющий цилиндрический участок большего диаметра 4 с основной частью 1 заготовки (фиг.4), а в установившемс  пери- оде деформации подвергаетс  основна  часть 1 заготовки, и длина контакта на без- оправочном участке очага деформации вновь сокращаетс  до h (фиг.5).

Таким образом, при деформировании заготовки предложенной конструкции достигаетс  прирост т нущих сил трени  в период вторичного захвата,  вл ющегос  наиболее неблагопри тным и определ ющего как возможность осуществлени  процесса прошивки, так и качество труб.

Диаметр утолщенного цилиндрического участка 4 предложенной конструкции заготовки рассчитывают исход  из прин тых диапазонов длин цилиндрического участка с двум  конусами (0,5-2,0)0 и углов образующих конусного участка 3 (1°30 -6°).

При минимальных значени х этих параметров , т.е. 0,50 1°30 , принимают длину конусного участка 3 равной 0,20, цилиндри- ческого утолщенного участка 4 равной 0,2D и конусного участка 5 равной 0.1D. В этом случае расчетна  минимальна  величина диаметра утолщенного цилиндрического участка составл ет 1.01D. В технологиче- ском плане данную величину следует также считать предельной, так как разность между диаметрами утолщенного 4 и основного 1 участков заготовки уменьшаетс  до 1,0% и становитс  соизмеримой с допусками на за- готовку по диаметру, и приращение обжати  в этом случае становитс  практически незначимым.

Максимальное значение диаметра утолщенного цилиндрического участка 4 выбра- но по предельному значению примен емых в практике трубопрокатного производства углов входного конуса валка прошивного стана. Известно, что максимальное значение угла входного конуса, определ емое выполнением услови  захвата заготовки, составл ет 6°.

При увеличении угла входного конуса валка возрастает лобовое сопротивление самого конусного участка и вследствие этого осевые вт гивающие силы трени  уменьшаютс . При достижении угла конусности 6° и выше силы лобового сопротивлени  входного конуса возрастают настолько, что станов тс  соизмеримыми с вт гивающими силами трени  и уравновешивают их. Это сопровождаетс  нарушением условий захвата заготовки как первичного, так и вторичного . Максимальнее значение диаметра утолщенного участка 4 заготовки, рассчитанное дл  максимальных значений угла входного конуса валка 6° и общей длины) утолщенного участка 2.0D, составл ет 1.2D.

Дл  наиболее распространенного диапазона углов входных конусов прошивных станов, которые составл ют 2° - 3°30 диаметр утолщенного участка заготовки составл ет 1,03-1,095 диаметра основной части заготовки.

Дл  сравнени  показаны механизмы деформировани  в период вторичного захвата обычной цилиндрической заготовки (фиг.5) и известной (фиг.б).

При деформировании предлагаемой цилиндрической заготовки в начале периода вторичного захвата максимальна  длина контакта металла с валками 6 не превышает |(фиг.5), поэтому данный период характеризуетс  падением осевой скорости прошивки и увеличением скольжени  и числа циклов обжатий.

При деформировании известной заготовки из-за наличи  недеформируемого концевого цилиндрическо-конического участка длина контакта к началу периода вторичного захвата сокращаетс  на величину недеформируемого участка и составл ет IK li - lo (фиг.б). По этой причине услови  осуществлени  вторичного захвата ухудшаютс  настолько, что в период заполнени  металлом справочной части очага деформации заготовку жует валками, т.е. процесс осуществл етс  с малым осевым перемещением заготовки, большим количеством циклов обжатий и сопровождаетс  разрушением осевой зоны заготовки.

С увеличением сопротивлени  деформации материала заготовки т нущих сил трени  оказываетс  недостаточно дл  преодолени  лобового сопротивлени  оправки и линеек, и процесс прошивки прекращаетс . Поэтому использование дл  прошивки заготовок с недеформируемыми концами ограничивает технологические возможности прошивки по маркам сталей и не гарантирует от образовани  концевых дефектов.

Дл  сравнительной оценки особенностей формоизменени  и эффективности действи  предлагаемого технического решени  были проведены экспериментальные исследовани  процесса прошивки обычных цилиндрических заготовок и заготовок предложенной конструкции. Критерием сравнени  служат величина среднего шага осевой подачи в период вторичного захвата, определ ема  непосредственными замерами; количество циклов частных обжатий в период вторичного захвата, которое определ ют также непосредственными замерами и состо ние поверхности гильз.

Согласно полученным данным при прошивке заготовок предложенной конструкции в сравнении с обычной достигнуто уменьшение количества частных обжатий с 13 до б, увеличение среднего значени  шага осевой подачи с 3,8 до 7,5 мм, при этом средн   величина шага осевой подачи выше , чем в установившемс  периоде (4.3 мм).. При прошивке обычной заготовки она всегда значительно ниже, чем в установившемс  периоде. Это свидетельствует о наличии большого резерва активных т нущих сил трени , которое можно использовать в направлении дальнейшего совершенствовани  процесса прошивки. Известно, что при увеличении угла входного конуса вт гивающие силы трени  уменьшаютс , а силы противодействи  (лобовое сопротивление конусного участка) увеличиваютс , В полной мере это относитс  и к конусному участку на заготовке. Таким образом, при превышении угла конусности выше 6° процесс прошивки нарушаетс  из-за нарушени  условий захзата заготовки.

Минимальный угол входного конуса 1°30 имеют валки прошивного стана ТПА 140. Уменьшение угла конусности заготовки менее 1°30 приводит к существенному сокращению прироста площади контакта металла с валками (чем меньше угол входного конуса валка, тем существеннее действие от отклонений угла конусности заготовки в меньшем направлении) и снижении эффекта профил  заготовки.

Дл  определени  особенностей формоизменени  и эффективности действи  при прошивке заготовок предложенной конструкции проведены исследовани  на прошивном лабораторном стане ПНТЗ. Согласно полученным данным при прошивке заготовок количество циклов частных обжатий в период вторичного захвата уменьшаетс  в сравнении с контрольными заготовками с 13 до 6, средний шаг подачи

увеличиваетс  с 3,8 до 7,5 мм, и величина его выше значений среднего шага осевой подачи при установившемс  режиме прошивки (4,3 мм).

Практическое применение предлагаемой конструкции заготовки рассмотрим на примере производства труб размером 89 х 3,5 из стали ОХ23Н18 на ТПА 140-1 ПНТЗ. Дл  прошивки используют обычно

заготовку диаметром 90 мм. Процесс прошивки в гильзу размером 94 х 6,5 мм осуществл ют на оправке диаметром 75 мм при обжатии в пережиме, равном 12%, и перед носком оправки 5,0%. При величине угла

входного конуса валка, равном 2°30 , длина безоправочного участка очага деформации составл ет 65 мм или 0,8 диаметра заготовки , Принимают длину утолщенного участка заготовки равной 100 мм при длине конического участка передней части заготовки 50 мм и прот женности цилиндрического участка утолщенной части 25 мм, При условии равенства образующих входного конуса валка и конуса переднего

участка утолщенной части диаметр утолщенного участка заготовки составл ет 94 мм. Нагретую до 1150°С заготовку задают в прошивной стан. Период заполнени  очага деформации до сечени  носка оправки происходит аналогично процессу обычной цилиндрической заготовки. Затем в момент вторичного захвата длина контакта металла с валками возрастает вдвое, увеличиваетс  обжатие, при этом возрастают т нущие силы трени , способствующие преодолению лобового сопротивлени  оправки . В результате средние величины осевой скорости на участке вторичного захвата и шага осевой подачи наход тс  а пределахблизких или выше, чем при установившемс  режиме, что исключает образование осевых разрушений металла заготовки на внутренней поверхности гильз и труб и наличие дефектов .

Кроме повышени  качества внутренней поверхности труб, при прошивке заготовки предложенной конструкции уменьшаетс  врем  прошивки на 10% и соответственно повышаетс  износостойкость

прокатного инструмента валков, оправок и линеек.

Процесс прошивки предложенной конструкции заготовки предполагаетс  внедрить на ТПА 140-1 и 220 ПНТЗ, а также

ТПА 160 и 50-200 ВТЗ.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Заготовка дл  винтовой прошивки гильз, имеюща  основную цилиндрическую часть и цилиндрическо-конический концевой участок, отличающа с  тем, что. с целью расширени  технологических возможностей и повышени  качества по-, верхности гильз путем создани  дополнительных т нущих сил трени  в период вторичного захвата, она выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка, равным диаметру основной, и его длиной 0,4-2,0 диаметра, с присоединен0

   ным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилиндрическим участком большего диаметра, равным 1,01-1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом, при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двум  конусами составл ет 0,5-2,0 диаметра основной части

   &ие.З

   foj-zfa r /04-гсЬ

   Фаг. 4

   Фиг 6.

   Ф(/9.5