SU1726092A1 - Способ изготовлени гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовлени  замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой в валках профиле- гибочного стана. Целью изобретени   вл етс  повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей . Первоначально формообразуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах гофров, равными заданным на готовом профиле углам при впадинах. Затем последовательно по переходам от периферии к центру заготовки осуществл ют до- формовку гофров, образующих наружный контур готового профил  путем уменьшени  углов при вершинах гофров до заданных . 2 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением, в частности к области производства тонкостенных замкнутых профилей с гофрированной стенкой. и предназначено дл  использовани  преимущественно при изготовлении на профи- легибочных станах замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой.

Известен способ производства трубчатых профилей с продольными гофрами, в соответствии с которым гладка  цилиндрическа  труба-заготовка помещаетс  на длинную оправку, рабоча  поверхность которой соответствует контуру готового профил /и обкатываетс  роликами, имеющими профильную рабочую поверхность, соответствующую наружному контуру готового профил .

Недостатком этого способа  вл етс  низка  производительность, а также сложность изготовлени  инструмента, который

подвержен повышенному износу вследствие значительных удельных давлений металла на инструмент, возникающих в процессе формообразовани  продольных гофров методом накатки.

Также к недостаткам данного аналога следует отнести некачественную отформов- ку вершин гофров и потерю устойчивости пр молинейных участков гофров при создании схемы изгиб-сжатие в случае превышени  длины внутреннего контура трубной заготовки периметра рабочей поверхности оправки и возникновени  значительного утонени  металла в криволинейных участках в процессе получени  гофров за счет выт жки в случае равенства величин диаметров окружностей, описывающих наружный контур оправки (по вершинам выступов) и внутреннюю поверхность трубной заготовки.

кэ о

ю

Эти недостатки про вл ютс  при изготовлении трубчатых профилей с продольными гофрами из малопластичных сталей. При этом в первом случае происходит искажение поперечного сечени  готового профил , а во втором - возникновение трещин на криволинейных участках за счет создани  схемы изгиб-раст жение.

Известен способ изготовлени  металлической трубы и сварного полого трубчатого теплообменника, согласно которому из металлической полосы с предварительно нанесенным либо односторонним, либо двусторонним рифлением формообразуют трубчатую заготовку и производ т сварку кромок профил .

Недостатком данного способа  вл етс  невозможность получени  больших соотношений высоты рифлени  (гофров) к толщине профил , особенно при использовании малопластичных марок сталей. При этом возникающее упрочнение металла затрудн ет процесс сворачивани  полосы в трубную заготовку , особенно малых диаметров, из-за возможности по влени  трещин в местах сопротивлени  впадин с наклонными участками рифлений.

К недостаткам также следует отнести невозможность корректировки конфигурации поперечного сечени  готового профил , претерпевающего искажение в процессе сворачивани  в трубную заготовку и сварки кромок.

. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ изготовлени  зубцового сло  магнитопровода электрической машины, сущность которого заключаетс  в предварительном гофрировании ленты, последующем ее сворачивании в цилиндр и сварку, согласно которому первоначально получают гофрированный профиль с углами у вершин , равными углам на готовом профиле, а у впадин - отличающихс  от соответствующих углов на готовом профиле, а при последующем формоизменении в цилиндр измен ют углы при впадинах до заданных с получением наружного и внутреннего контура замкнутого профил , образованного вершинами гофров.

Общим дл  этих способов  вл етс  предварительное гофрирование исходной заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профил  и сварки смыкающихс  кромок.

К основным недостаткам прототипа следует отнести то, что в р де случаев при определенных соотношени х величин наружного и внутреннего диаметров, описывающих соответствующие контуры профил , в процессе формообразовани 

трубчатого с гофрированной стенкой возможно искривление пр молинейных участков гофров наружу с образованием внутренней полости у вершин гофров, Кроме того, использование дл  формовки гофров процесса свободной гибки при помощи магнитов не обеспечивает точное расположение вершины на участке образовани  гофра, что приводит к разновысотности

смыкающихс  пр молинейных участков гофров и необходимости осуществлени  дополнительных операций по калиброванию, что сопр жено с переформовкой мест изгиба у основани  гофра и нарушением шага.

К недостаткам указанного способа относитс  то, что формообразование гофров на полосе происходит в поперечном ее направлении , поэтому длина профилей ограничена шириной заготовки, что сужает

диапазон длин готовых профилей.

Кроме того, используемый дл  изготовлени  способ не обеспечивает качественную отформовку мест изгиба при переходе к малопластичным маркам сталей с относительным удлинением дъ 20...23%.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей.

Дл  достижени  указанной цели согласно способу изготовлени  гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой из малопластичных сталей, включающему гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профил  и сварку смыкающихс  кромок, первоначально получают гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, после чего последовательно от периферии к центру осуществл ют формоизменение заготовки в замкнутый профиль путем уменьшени  углов при вершинах гофров до заданных. При изготовлении гнутого замкнутого

профил  с гофрированной стенкой по предлагаемому способу первоначально производитс  формообразование гофрированного профил  с углами вершин и впадин гофров, равными углам при впадинах, заданным на

готовом профиле, что обеспечивает равномерность деформации в поперечном его сечении , качественную отформовку мест сопр жени  пр молинейных участков гофров на заданный радиус кривизны и углов у

тех вершин гофров, которые образуют на готовом профиле внутренний контур, за счет свободного доступа формующих элементов валков к местам изгиба и создани  дополнительных тангенциальных напр жений ежати  в местах сопр жени , снижающих пру- жинение металла и исключающих по вление трещин на наружной поверхности мест сопр жени , что позвол ет получить в первых технологических переходах гофрированный профиль без нарушени  сплошности металла при минимальном пружинении, повысить его устойчивость к продольному и поперечному прогибу и точность изготовлени  профил  из малопластичных сталей.

Последующа  доформовка гофров осуществл етс  последовательно по переходам от периферии к центру за счет уменьшени  углов у вершин этих гофров до заданных, исключа  тем самым возникновение знакопеременных деформаций в местах изгиба упом нутых гофров и нарушение .сплошности в наружных сло х предварительно деформированного металла в процессе формообразовани  гофрированного профил . Одновременно в процессе дофор- мовки гофров профиль приобретает необходимую жесткость в поперечном сечении, исключающую продольное скручивание относительно центра т жести сечени  и обеспечивающую заданную точность геометрических размеров и точное схождение кромок профил  в процессе их сварки при заданном качестве готового профил .

Кроме того, при использовании такого способа изготовлени  гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой методом профилировани  улучшаютс  энергосиловые параметры процесса формовки за счет равномерного распределени  нагрузки по клет м профилегибочного стана и повышени  стабильности процесса, что при применении простой конструкции рабочих элементов формующих валков снижает трудоемкость изготовлени  профилей в целом.

Таким образом, прин та  последовательность операций, заключающа с  в предварительном формообразовании гофрированного профил  с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществл ют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществл ют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных обеспечивает получение гнутого замкнутого профил  с гофрированной стенкой из малопластичных сталей заданного качества и конфигурации поперечного сечени .

В последних клет х стана после формообразовани  гофрированного профил  с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый

контур осуществл ют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществл ют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных.

Положительный эффект при осуществлении изобретени  получают благодар  тому, что при первоначальном формообразовании гофрированного профил  с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впа0 динах, заданным на готовом профиле, обеспечиваетс  точна  и качественна  от- формовка мест сопр жени  пр молинейных участков гофров на заданный радиус и угол подгибки упом нутых вершин гофров, кото5 рые при последующей доформовке профил  остаютс  неизменными, а также исключаетс  по вление трещин на наружной поверхности мест сопр жени , повышаетс  устойчивость к продольному и поперечному

0 прогибу и смещению относительно оси профилировани , повышаетс  стабильность процесса и точность получени  заданных геометрических размеров профил  в целом. Дальнейша  последовательна  по пере5 ходам доформовка гофров путем уменьшени  углов у вершины этих гофров до заданных исключает знакопеременные деформации в местах изгиба, расположенных в вершинах этих гофров, привод щие к воз0 никновению трещин в наружных сло х при формовке профил  из малопластичной стали , а также повышает жесткость поперечного сечени  профил , исключает продольное . скручивание и обеспечивает заданную точ5 ность геометрических размеров и точное схождение кромок профил  в процессе их сварки и получении при этом заданного качества готового профил .

Таким образом, прин та  последова0 тельность операций подгибки элементов профил  позвол ет осуществить качественную отформовку мест изгиба, повысить точность геометрических размеров и стабильность процесса формообразовани 

5 профил  из малопластичных сталей.

На фиг.1 изображена схема формовки гнутого замкнутого профил  с гофрированной стенкой; на фиг.2 - узел I на фиг. 1, схема к определению наружного и внутреннего

0 контуров готового профил  с гофрированной стенкой.

Предлагаемый способ может быть реализован на профилегибочном стане с использованием двухвалковых калибров на

5 первых переходах и четырех валковых универсальных клет х в чистовой группе.

Так, например, по данному способу в процессе формовки специального замкнутого профил  с гофрированной стенкой ф 38x1 мм дл  воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов первоначально из заготовки 1 (фиг. 1) во II-VII технологических переходах формообразовывали гофрированный профиль 2 с углами % у вершин гофров 3 и 4, равными заданным углам Оо у вершин гофров 3, которые образовывают внутренний контур 5 готового профил  6, описанный окружностью диаметра Оь (фиг.2). Затем последовательно по переходам от периферии к центру гофрированного профил  2 в VIII-XIII технологических переходах осуществл ли доформовку гофров, образующих наружный контур 7 готового профил  6, описанного окружностью диаметра DH путем уменьшени  углов а у вершин гофров 4 до заданного, равного конечному углу Д у вершин этих гофров на готовом профиле 6. После этого в XIV-XV технологических переходах одновременно с формовкой профил  производили сварку кромок с образованием продольного сварного шва 8, расположенного в вершине гофра , образующего наружный контур готового профил .

Такой способ может быть реализован с помощью калибровки валков, разработанной в соответствии с за вл емым способом изготовлени  гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой на профилегибоч- ном стане.

Так, по предлагаемому способу осуществл лось изготовление специального замкнутого профил  с гофрированной стенкой мм дл  воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов,

В качестве материала заготовки использовалась теплостойка  сталь 15ХМ ГОСТ 4543-71.

Дл  изготовлени  профил  по данному способу потребовалось 15 технологических переходов. Режим формообразовани  профил  представлен в таблице.

Как показали данные расчетов и опытной проверки в результате использовани  предлагаемого способа, при изготовлении специального замкнутого профил  с гофрированной стенкой 038x1 мм обеспечиваютс  точные геометрические размеры тфофил  при значении диаметра внутреннего контура22±0,5ммидиаметра наружного контура 38±0,5 мм; угол при вершинах гофров , образующих наружный диаметр, не превышал 40°± 30 , угол при вершинах гофров , образующих внутренний контур, не превышал 85° ± 30 ; предельное скручивание составило не более 0°45 на 1 м длины профил ; продольный прогиб и трещины на наружной поверхности мест изгиба не наблюдались , что находитс  в пределах технических требований, предъ вл емых к данным профил м.

Согласно данным расчетов и опытного профилировани  на стане 0,5...1,5 х 50...300

УкрНИИмета использование изобретени  позвол ет изготавливать указанные профили требуемого качества и обеспечивает повышение точности изготовлени  профил ; диаметр внутреннего контура профил  составил 22± 0,5 мм, диаметр наружного контура профил  составил 38± 0,5 мм при заданных значени х 22 и 38 мм соответственно; угол при вершинах гофров, образующих наружный контур, 40°± 30; угол при

вершинах гофров, образующих внутренний контур, 85°± ЗО ; требуемую кривизну мест изгиба, уменьшение продольного скручивани , составившего не более 0°45 на 1 м длины профил , отсутствие продольного прогиба и трещин на наружной поверхности мест изгиба, в то врем  как при изготовлении аналогичных профилей по способу-прототипу имеет место отклонение величин диаметров наружного и внутреннего контуров

профил  ± (2...2,5)мм углов у вершин гофров ± 2°30 , продольное скручивание профил  до 1°30 на 1 мм длины, а также наличие трещин на наружных поверхност х мест изгиба , расположенных в вершинах гофров,

образующих наружный контур готового профил .

Применение данного способа в технологии производства гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позвол ет

расширить сортамент изготовлени  такого типа профилей дл  воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов, повысить стабильность процесса формовки, снизить энергосиловые параметры и трудоемкость изготовлени  таких профилей.

Способ изготовлени  гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позвол ет организовать производство широкого сортамента замкнутых профилей с гофрированной стенкой заданного качества из малопластичных сталей.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой, включающий гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профил  и сварку смыкающихс  кромок, согласно которому первоначально получают гофрированный профиль с разными углами при вершинах и впадинах, часть из которых равна углам на готовом профиле, а при формоизменении в замкнутый контур соответствующие углы доформовывают до требуемых(о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с целью повышени  точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей, первоначально формуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам Режим формообразовани  специального стенкой #38x1 мм.

   при впадинах,заданным на готовом профиле , формоизменение в замкнутый контур осуществл ют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществл ют уменьше- 5 нием углов при вершинах гофров до заданных замкнутого профил  с гофрированной

   Продолжение таблицы

   Угол подгибки и угол у вершин гофров, град Номера вершин гофров

   у / l80°-yjjf р 180°-у

   У

   117 140

   63 40

   У |р 180°-у

   117 140

   63

   40

   117

   140

   63 40

   117

   140

   63 40

   J nepeyo9

   фие.1

   сриг.2