UA148969U

UA148969U - METHOD OF PRESSING PIPES

Info

Publication number: UA148969U
Application number: UAU202101943U
Authority: UA
Inventors: Сулейман Рахманович Рахманов; Денис Юрійович Гармашов; Михаїл Іванович Медведєв; Валерій Федорович Балакін; Ариф Тапдиг огли Мамедов; Азім Алігейдар огли Азімов
Original assignee: Національна Металургійна Академія України
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-10-05

Abstract

Спосіб пресування труб включає установку профільованої оправки в центральний отвір заготовки, розміщення заготовки в контейнері пресу і пресування труби в зазор між матрицею і оправкою. Процес пресування ведуть на попередньо стиснутій оправці, зусилля стиснення якої передається упорному стрижню, встановленому в торці оправки проти ходу пресування.The method of pressing the pipes includes installing a profiled mandrel in the Central hole of the workpiece, placing the workpiece in the press container and pressing the pipe into the gap between the die and the mandrel. The pressing process is carried out on a pre-compressed mandrel, the compression force of which is transmitted to the thrust rod mounted at the end of the mandrel against the course of pressing.

Description

Корисна модель належить до галузі обробки металів тиском, а саме до. виробництва труб, і може бути використаний при виробництві труб методом пресування на горизонтальних трубопрофільних пресах.The utility model belongs to the field of pressure metal processing, namely to. production of pipes, and can be used in the production of pipes by the method of pressing on horizontal pipe profile presses.

Відомий спосіб прямого пресування трубного виробу, що включає подачу нагрітої до температури пластичності суцільної заготовки в контейнер до упору, запирання отвору матриці підпорною пробкою, розпресування заготовки прес-штемпелем до беззазорного заповнення металом порожнини контейнера, прошивку заготовки на задану глибину, відкриття отвору матриці шляхом видалення підпорної пробки. Після відкриття отвору матриці завершують прошивку з видаленням випресовки через отвір матриці, подачу на прес-штемпель робочого тиску і видавлювання заготовки в кільцевий зазор між прес-голкою і отвором матриці з формуванням труби (Патент КО Мо 2238161. МПК В21С 23/08. Способ прямого прессования трубопрофильного изделия. Опубл. 20.10.2004. Бюл. Мо 29). Недоліком відомого способу пресування труб, обраного в якості аналога, є те, що під час операції прошивки, крім інтенсивного теплового впливу, пресові оправки відчувають значні розтяжні зусилля і тертя ковзання з боку металу, що стікає в матрицю. Інтенсивний розігрів поверхні оправки істотно знижує її міцнісні характеристики і, внаслідок прикладених великих розтягуючих зусиль сприяє зміні геометричних розмірів і передчасному виходу з ладу самої оправки. При цьому практично неможливо управляти формуванням різностінностю труб, що одержують. Даний технологічний аспект в особливій мірі актуальний при виробництві методом пресування труб і малих типорозмірів при підвищених розтягуваннях, при виробництві тонкостінних труб.There is a known method of direct pressing of a pipe product, which includes feeding a solid workpiece heated to the temperature of plasticity into the container up to the stop, closing the hole of the matrix with a support plug, pressing the workpiece with a press stamp until the cavity of the container is filled with metal without a gap, inserting the workpiece to a given depth, opening the hole of the matrix by removing support plug. After opening the die hole, the insertion is completed by removing the extrusion through the die hole, applying working pressure to the press stamp and squeezing the workpiece into the annular gap between the press needle and the die hole with the formation of a pipe (Patent KO Mo 2238161. MPK B21C 23/08. Direct method pressing of a pipe-profile product. Publ. 10.20.2004. Bull. Mo 29). The disadvantage of the well-known method of pressing pipes, chosen as an analogue, is that during the flashing operation, in addition to intense heat, the press mandrels experience significant tensile forces and sliding friction from the side of the metal flowing into the matrix. Intensive heating of the surface of the mandrel significantly reduces its strength characteristics and, as a result of the applied high tensile forces, contributes to the change of geometric dimensions and premature failure of the mandrel itself. At the same time, it is practically impossible to control the formation of the heterogeneity of the receiving pipes. This technological aspect is particularly relevant in the production of pipes by pressing and small standard sizes with increased stretching, in the production of thin-walled pipes.

Найближчим аналогом корисної моделі, є спосіб виготовлення безшовних труб з циліндричних заготовок з металів і сплавів, що важко деформуються (Патент КИ 2 650 474 С2,The closest analogue of the useful model is the method of manufacturing seamless pipes from cylindrical blanks from metals and alloys that are difficult to deform (Patent KI 2 650 474 C2,

МПК В21С 23/08. Способ изготовления бесшовньх труб из цилиндрических заготовок из труднрдеформируемьїх металлов и сплавов. Опубл. 13.04.2018. Бюл. Мо 4), який включає в себе свердління циліндричної заготовки, нанесення технологічного мастила, нагрів порожнистої заготовки, завантаження заготовки в контейнер, послідовні операції експандування заготовки в контейнері преса і пресування труби, відділення труби від прес-залишку. Відповідно до винаходу експандування заготовки здійснюють експандером, діаметр якого виконаний відповідно з співвідношеннямIPC B21C 23/08. The method of manufacturing seamless pipes from cylindrical blanks from hard-to-deformable metals and alloys. Publ. 04/13/2018. Bul. Mo 4), which includes drilling a cylindrical workpiece, applying process lubricant, heating the hollow workpiece, loading the workpiece into the container, successive operations of expanding the workpiece in the container of the press and pressing the pipe, separating the pipe from the press residue. According to the invention, the blanks are expanded by an expander, the diameter of which is made in accordance with the ratio

Юексп - Ювнутр.заг х Кексп, де Оексп - діаметр експандера, мм;Yuexp - Yuvnutr.zag x Kexp, where Oexp - diameter of the expander, mm;

Ювнутрзаг - ВНутрішній діаметр заготовки, мм;Inner diameter - inner diameter of the workpiece, mm;

Кексп - коефіцієнт експандування (Кексп - 1,5-3,5).Kexp - expansion coefficient (Kexp - 1.5-3.5).

При цьому на передньому кінці експандера співвісно закріплена прошивна голка довжиною, що становить 1,2-3,0 довжини свердління заготовки, і діаметром оправки, що становить 0,980- 0,995 внутрішнього діаметра направляючого кільця, встановленого в тримачі інструментальної дошки. Після експандування контейнер з прес-штемпелем відводять у вихідне положення, а інструментальну дошку переміщують на наступну позицію з попередньо встановленою прес- матрицею, при чому між пресс-матрицею і заготовкою що експандована розміщують мастильну шайбу і подальшим ходом преса здійснюють пресування труби. Заявлені співвідношення розмірів оправок дозволяють отримувати високоякісні труби з низьким рівнем різнотовщинності готових труб.At the same time, a piercing needle with a length equal to 1.2-3.0 of the length of drilling the workpiece and a mandrel diameter equal to 0.980-0.995 of the inner diameter of the guide ring installed in the tool board holder is coaxially fixed to the front end of the expander. After expansion, the container with the press stamp is moved to the starting position, and the tool board is moved to the next position with a pre-installed press matrix, and a lubricating washer is placed between the press matrix and the expanded workpiece, and the pipe is pressed by the further movement of the press. The declared mandrel size ratios allow obtaining high-quality pipes with a low level of variation in the thickness of the finished pipes.

Недоліком найближчого аналога є те, що під час операції прошивки, підвищується можливість відхилення профільованої оправки від горизонтальної осі і подальшого подовження і вигину прошивного інструменту через великі напруження, що розтягують та можливого руйнування оправки. При цьому недолік мастильного матеріалу між прошивним інструментом і металом заготовки підвищує знос прошивного інструменту. Вище перераховані фактори, що сприяють додатковому утворенню наведеної різнотовщинності готових труб. За час, що витрачається на операції відкриття очка матриці і видалення підпорної пробки, заготовка охолоджується і стає менш пластичною, отже, для отримання труби готового профілю потрібно більше енерговитрат. Другим наслідком охолодження є структурні зміни в металі заготовки, що особливо характерно для титанових і високолегованих марок сталей. Це також може стати причиною зростання опору металу пластичній деформації. До того ж, структурна зміна металу заготовки може стати причиною зміни необхідних механічних властивостей труби готового профілю.The disadvantage of the closest analogue is that during the piercing operation, the possibility of deviation of the profiled mandrel from the horizontal axis and further elongation and bending of the piercing tool due to high tensile stresses and possible destruction of the mandrel increases. At the same time, the lack of lubricant between the piercing tool and the metal of the workpiece increases the wear of the piercing tool. Above are the factors that contribute to the additional formation of the specified thickness of the finished pipes. During the time spent on the operations of opening the matrix point and removing the support plug, the workpiece cools and becomes less plastic, therefore, more energy is required to obtain a finished profile pipe. The second consequence of cooling is structural changes in the metal of the workpiece, which is especially characteristic of titanium and high-alloy grades of steel. This can also cause an increase in the metal's resistance to plastic deformation. In addition, a structural change in the metal of the workpiece can cause a change in the required mechanical properties of the pipe of the finished profile.

Задачею корисної моделі є виняток поздовжньої деформації оправки (її розтягування) і забезпечення надійного центрування оправки щодо осі пресування за рахунок створення умови стиснення оправки, що дозволяє знизити різнотовщинність готових виробів та підвищити вихід придатного і, відповідно, стійкість оправок.The task of a useful model is to exclude the longitudinal deformation of the mandrel (its stretching) and ensure reliable centering of the mandrel with respect to the axis of pressing by creating a condition of compression of the mandrel, which allows to reduce the thickness variation of the finished products and increase the output of suitable and, accordingly, the stability of the mandrels.

Поставлена задача вирішується тим, що способу пресування труб, що заявляється та включає установку профільованої оправки в центральний отвір заготовки, розміщення заготовки в контейнері преса і пресування труби в зазор між матрицею і оправкою, пресування ведуть на попередньо стиснутій оправці. Такий стан оправки забезпечується підпором за допомогою додаткового стержня, що встановлюється в передній торець оправки (проти ходу пресування), який впливає на оправку зусиллям, що дорівнює горизонтальній складовій сили пресування трубиThe problem is solved by the fact that the method of pipe pressing, which is claimed and includes installing a profiled mandrel in the central hole of the workpiece, placing the workpiece in the container of the press and pressing the pipe into the gap between the matrix and the mandrel, pressing is carried out on a pre-compressed mandrel. This condition of the mandrel is supported by an additional rod installed in the front end of the mandrel (against the direction of pressing), which affects the mandrel with a force equal to the horizontal component of the pipe pressing force

РАМ, де, Р - зусилля стиснення оправки, МН;RAM, where, P is the compression force of the mandrel, MN;

М - горизонтальна складова сили пресування труби, МН.M is the horizontal component of the pipe pressing force, MN.

При такій схемі роботи оправки забезпечується підвищення стабільності процесу шляхом підбору необхідних геометричних параметрів оправки і упорного стрижня, тобто певним співвідношенням геометричних параметрів інструменту. Для підвищення стійкості процесу пресування діаметр упорного стрижня вибирають меншим на величину 3,5-5,0 мм діаметра оправки. Діаметр стрижня вибирається залежно від співвідношення 0/5 для труб, що пресуються (0 - діаметр, мм и 5 - товщина стінки, мм; великі значення для тонкостінних труб).With such a mandrel operation scheme, the stability of the process is increased by selecting the necessary geometric parameters of the mandrel and the thrust rod, that is, by a certain ratio of the geometric parameters of the tool. To increase the stability of the pressing process, the diameter of the thrust rod is chosen to be 3.5-5.0 mm smaller than the diameter of the mandrel. The diameter of the rod is selected depending on the ratio 0/5 for pressed pipes (0 - diameter, mm and 5 - wall thickness, mm; large values for thin-walled pipes).

При пресуванні труб з тонкою стінкою можлива втрата стійкості профілю і локальне охоплення стержня при проходженні труби по опорному стрижню під дією транспортуючих роликів центрователів, розташованих на вихідний стороні преса. При пресуванні порівняно товстостінних труб такий ефект відбувається рідше. З цієї причини діаметр стержня повинен бути менше діаметра оправки, чим вище 0/5, тим більше різниця діаметрів оправки і упорного стрижня.When pressing thin-walled pipes, a loss of profile stability and local coverage of the rod is possible when the pipe passes along the support rod under the action of the transport rollers of the centerers located on the output side of the press. When pressing relatively thick-walled pipes, this effect occurs less often. For this reason, the diameter of the rod should be smaller than the diameter of the mandrel, the higher the 0/5, the greater the difference between the diameters of the mandrel and the stop rod.

Довжина упорного стержня вибирається рівною або більше довжини чорнових труб, що прокочуються.The length of the thrust rod is chosen to be equal to or greater than the length of the rolling draft pipes.

Попереднє стиснення оправки створюють із зусиллям, що дорівнює горизонтальній складовій сили пресування трубиPreliminary compression of the mandrel is created with a force equal to the horizontal component of the pipe pressing force

Зо При цьому для підвищення стабільності процесу пресування геометричні параметри оправки пов'язані співвідношенням:At the same time, to increase the stability of the pressing process, the geometric parameters of the mandrel are related by the ratio:

Г/0-0,15-0,275, де, І - довжина профільованої оправки, мм; р - діаметр профільованої оправки, мм.G/0-0.15-0.275, where I is the length of the profiled mandrel, mm; p - diameter of the profiled mandrel, mm.

Вибір діапазону співвідношення 1/0-0,15-0,275 залежний від розміру пресованих труб, точніше від співвідношення 0/5. Великі значення співвідношення І /О відповідають тонкостінним трубам, малі - для товстостінних труб. При цьому, при недотриманні зазначеного співвідношення, забезпечуються умови для утворення високих розтягуючих зусиль в оправці і неможливості забезпечення протидіючого впливу упорного стрижня. В такому випадку можливий вигин голки і оправки, руйнування самої оправки і критичне викривлення упорного стержня, що в свою чергу забезпечує зростання різностінності пресованих труб.The selection of the ratio range 1/0-0.15-0.275 depends on the size of the pressed pipes, more precisely on the ratio 0/5. Large values of the I/O ratio correspond to thin-walled pipes, small values to thick-walled pipes. At the same time, if the specified ratio is not observed, conditions are provided for the formation of high tensile forces in the mandrel and the impossibility of ensuring the opposing effect of the thrust rod. In this case, bending of the needle and mandrel, destruction of the mandrel itself, and critical distortion of the thrust rod are possible, which in turn ensures an increase in the variety of pressed pipes.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено:The essence of the invention is explained by the drawings, which show:

На фіг. 1а) зображена початкова стадія процесу пресування по заявленому способу. На фіг. 16) зображена фінальна стадія процесу пресування по заявленому способу: 1 - контейнер, 2 - просвердлена гільза (експандована гільза), З - матриця, 4 - матрице-утримувач, 5 - прес- штемпель, 6 - прес-шайба, 7 - прес-голка з оправкою, 8 - упорний стрижень, 9 - триколісні цетрователі упорного стрижня, 10 - транспортуючі ролики, 11- фіксатор упорного стрижня, 12 - чорнова труба.In fig. 1a) shows the initial stage of the pressing process according to the claimed method. In fig. 16) shows the final stage of the pressing process according to the claimed method: 1 - container, 2 - drilled sleeve (expanded sleeve), C - matrix, 4 - matrix holder, 5 - press stamp, 6 - press washer, 7 - press a needle with a mandrel, 8 - thrust rod, 9 - three-wheel centering rods of the thrust rod, 10 - transport rollers, 11 - a fastener of the thrust rod, 12 - draft pipe.

У процесі здійснення пресування по заявленому способу при установці профільованої оправки 7 в матрице-утримувач 4, зі зворотного його боку вводиться упорний стрижень 8, який передньою торцевою частиною впирається в торець оправки 7, створюючи при цьому стискаючі зусилля протягом всього процесу пресування виробу 12.In the process of pressing according to the claimed method, when the profiled mandrel 7 is installed in the matrix-holder 4, a thrust rod 8 is inserted from its reverse side, which rests with the front end part of the mandrel 7, creating compressive forces during the entire process of pressing the product 12.

Задній кінець упорного стрижня 8 фіксується від осьового переміщення упором 11, розташованим на задньому кінці стержня. Від поперечного переміщення, внаслідок вигину стержня в процесі пресування, він фіксується двома або трьома парами роликових цетрователів 9 з в різними калібрами, механізм роботи яких подібний до тих, що встановлюються на прошивних станах гвинтової прокатки.The rear end of the thrust rod 8 is fixed from axial movement by the stop 11 located at the rear end of the rod. From the transverse movement, due to the bending of the rod during the pressing process, it is fixed by two or three pairs of roller setters 9 with different calibers, the mechanism of which is similar to those installed on screw rolling mills.

По мірі здійснення процесу пресування, чорнова труба 12 безперешкодно просувається по упорному стрижню 8 завдяки послідовному розкриттю цетрователів 9. Для виключення викривлення чорновий труби 12 вона центрується на вихідний стороні пресу за допомогою транспортуючих циліндричних роликів 10, які розташовані в цетрователях 9.As the pressing process is carried out, the draft pipe 12 moves smoothly along the stop rod 8 due to the sequential opening of the trunnions 9. To exclude the distortion of the draft pipe 12, it is centered on the output side of the press with the help of transporting cylindrical rollers 10, which are located in the trunnions 9.

Після закінчення пресування, відділення прес залишку і відведення упорної головки стержня 11 за допомогою транспортуючих роликів У, труба 12 безперешкодно переміщується на вихідний стіл пресу.After the end of pressing, the separation of the press residue and the removal of the stop head of the rod 11 with the help of transport rollers U, the pipe 12 is smoothly moved to the output table of the press.

Технічний результат корисної моделі полягає в зниженні різнотовщинності менш 4-7 95 готових гарячепресованих труб, що виготовляються на горизонтальних трубопрофільних пресах і, як наслідок, підвищення їх якості та продуктивності процесу пресування в цілому.The technical result of the useful model consists in reducing the thickness difference of less than 4-7 95 finished hot-pressed pipes manufactured on horizontal pipe-profile presses and, as a result, increasing their quality and productivity of the pressing process as a whole.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. The method of pressing pipes, which includes installing a profiled mandrel in the central hole of the workpiece, placing the workpiece in the container of the press and pressing the pipe into the gap between the matrix and the mandrel, which is characterized by the fact that the pressing process is carried out on a pre-compressed mandrel, the compression force of which is transmitted to the thrust rod , installed at the end of the mandrel against the direction of pressing.

2. The method according to claim 1, which differs in that the preliminary compression of the mandrel is created with a force equal to the horizontal component of the pressing force of the RAM pipe, where: P is the compression force of the mandrel, МН; M is the horizontal component of the pipe pressing force, MN.

3. The method according to claim 1, which differs in that, in order to increase the stability of the pressing process, the geometric parameters of the mandrel are related by the ratio: I /0-0.15-0.275, where: It is the length of the profiled mandrel, mm; O - diameter of the profiled mandrel, mm. Kk i z i Re go 5" KK u oyu p min OH DYN IY i i- R | I og pom shishchyn sho 1 vy SELI jus cars with MO x se | li Yam, I 4 3 and Gi. I s) for tk x i B 5 M g S she she schi K-t Ka in x Po -- lower shi A S i i Z khk zh is tires

Fig.