UA21073U - Процес пресування труб - Google Patents

Abstract

Процес пресування труб включає деформацію заготовки через багатокутову систему пересічних каналів шляхом прикладення до її торця осьового деформуючого зусилля від прес-штемпеля. Деформацію здійснюють при сполученні інтенсивного кутового пресування і прямої витяжки з витіканням металу в радіальному й осьовому напрямках через канали, утворені, відповідно, торцем оправки і плоскою ділянкою матриці, поверхнями радіальної частини оправки і пояска порожнини матриці.

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до обробки металів тиском, зокрема до процесів видавлювання із суцільних 2 заготовок порожніх виробів підвищеної якості, обумовленої підвищенням інтенсивності зміцнення.

Широкий сортамент пресування труб, різноманіття їх подовжньої і поперечної геометрії (постійного та плавноперемінного перерізу, перерізу, що періодично змінюється), розрізнення вимог, пред'явлених до труб, прагнення підвищити техніко-економічні показники процесу викликали появу великої кількості способів пресування: пряме і зворотне пресування, пресування з бічним витіканням металу, пресування в ультразвуковому 70 полі, гідростатичне пресування й ін. |Прессование труб из алюминиевьїх сплавов. Ерманок М.3., Каган Л.С.,

Головинов М.Ф. М. Металлургия 1976 248 с.; А.с. СССР 1371732 В21С 23/04 опубл. 07.08.88 Бюл. Мо25; А.с. СССР 627737 В21С23/08 опубл. 05.10.78, Бюл. Мо37|.

В останні роки великий інтерес викликали процеси обробки металів тиском, що дозволяють формувати субмікрокристалічну (СМК) структуру у виробах. Основою обробки при реалізації таких процесів є накопичення 12 деформацій, що приводять до бажаних змін структури і властивостей матеріалу |Меїйоадвз ої Табгісайпу теїаїЇв

Тог папо-есппоіоду. І. ОІеі|пік, А. Козоспомузкі, ВиїІ. РоїЇ. Ас: Тесп. 53(4) 20051.

Одним з найбільш ефективних у цьому відношенні способів обробки є рівноканальне кутове пресування, здійснюване з високою інтенсивністю деформації зсуву, при якій маються 1...3 зони пластичного зсуву заготовки. Авторами цих розробок установлена можливість досягнення аномально високих міцностних і пластичних властивостей при їхньому деформаційному зміцненні.

Разом з тим відомі джерела не висвітлюють процеси обробки й одержання високоміцних порожніх виробів.

Аналіз існуючого рівня рішень в області пресування труб і структурної обробки матеріалу заготовок свідчить про актуальність задачі удосконалення процесів пресування з підвищенням інтенсивності деформаційного зміцнення матеріалу при цьому , пошук нових з метою підвищення експлуатаційних властивостей виробів. шо

Як прототип для корисної моделі, що заявляється, обраний процес рівноканального багатокутового пресування |патент України 62615А, В21С1/00, надрук. 15.12.2003, Бюл. Мо12), головною особливістю якого є наявність декількох осередків (зон) зсувної деформації. Деформація заготовки здійснюється через систему пересічних каналів шляхом прикладення до її торця осьового деформуючого зусилля від пресштемпеля. Величина о накопиченої деформації вибирається з умов формування в деформованому матеріалі СМК-структури. -

До переваг прототипу можна віднести можливість здійснення інтенсивної структурної обробки прутків, складених та трубних заготовок, що забезпечує однорідність і високий рівень міцностних і пластичних о властивостей оброблюваного матеріалу. «--

Недолік прототипу полягає в тому, що він не містить ефективних рішень по застосуванню інтенсивної пластичної деформації в процесі виробництва трубних виробів (труб) пресуванням з масивної заготовки (злитка). сч

Загальними ознаками прототипу і корисної моделі процесу, що заявляється, є деформування заготовки через багатокутову систему пересічних каналів шляхом прикладення до її торця осьового деформуючого зусилля від пресштемпеля. «

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення процесу пресування труб за рахунок застосування інтенсивної пластичної деформації багатокутовим пресуванням у комбінації з прямою витяжкою, що дозволяє З с одержувати трубні вироби з однорідною СМК-структурою, що забезпечує підвищений рівень їхніх експлуатаційних

І» властивостей.

Поставлена задача вирішується тим, що в процесі пресування труб, що включає деформацію заготовки через багатокутову систему пересічних каналів шляхом прикладення до її торця осьового деформуючого зусилля від пресштемпеля, відповідно до корисної моделі, деформацію при цьому здійснюють при сполученні інтенсивного ді кутового пресування і прямої витяжки з витіканням металу в радіальному й осьовому напрямках через канали, - утворені, відповідно, торцем оправки і плоскою ділянкою матриці, поверхнями радіальної частини оправки і пояска порожнини матриці. о Конкретна відмінність пропонованої корисної моделі процесу полягає в тому, що перевищення діаметра -І 20 оправки над діаметром каналу контейнера вибирають у межах від двох до чотирьох товщин стінки труби.

Інша відмінність полягає в тому, що одночасно з прикладенням до торця заготовки осьового деформуючого с» зусилля від пресштемпеля на інший торцевої поверхні заготовки створюють окружні тангенціальні напруження обертанням оправки.

Причинно-наслідковий зв'язок між відмітними ознаками корисної моделі і результатом, що досягається, а 25 також обгрунтування умов процесу полягає в наступному: с Здійснення деформації суцільної заготовки (злитка) при сполученні інтенсивного кутового пресування і прямої витяжки з витіканням металу в радіальному й осьовому напрямках забезпечує формування труби при високій інтенсивності деформації зсувом і, отже, більш інтенсивному структурному проробленню матеріалу з формуванням однорідної СМК-структури, що обумовлює підвищений рівень експлуатаційних властивостей виробу. 60 Реалізація процесу пресування супроводжується зміною напрямку зсуву в черговій зоні, що украй важливо з погляду структуроутворення, оскільки означає не що інше, як зміну знака деформації, тобто поперемінне розтягання і стиск матеріалу уздовж двох взаємно-перпендикулярних головних осей. Це сприяє ефективному дробленню структурних складових з формуванням їх рівновісності.

Характер плину металу при комбінованій деформації забезпечує мінімальну різницю міцностних і пластичних бо властивостей виробу в подовжньому і поперечному напрямках, тобто ізотропність механічних властивостей, що винятково важливо, якщо використовувати трубу як заготовку для одержання смуги.

Процес характеризується сумарною деформацією високих значень, що забезпечує досягнення високоміцного стану.

Здійснення процесу пресування за умови перевищення діаметра оправки над діаметром каналу контейнера в межах від двох до чотирьох товщин стінки труби, що створює проміжну ділянку між двома зонами інтенсивної деформації, забезпечує ефективність багатокутової інтенсивної деформації при раціональній величині силового режиму пресування. За межами нижньої границі - знижується ефективність структурного пророблення, за межами верхньої границі - різко збільшується тиск пресування, обумовлений збільшенням поверхні контактного тертя. 70 Створення на торцевой поверхні заготовки окружних тангенціальних напружень обертанням оправки дозволяє значно (52 разів) знизити величину пікового тиску пресування і величину пресостатка. Крім того, зниження тиску дає можливість зменшити різнотовщинність стінки готового виробу і підвищити стійкість інструменту.

Обрані прийоми і режими дій, їхня сукупність забезпечує рішення поставленої задачі - одержання якісно нового високоефективного виробу - труби у високоміцному ізотропному стані.

Рішення, що заявляється, відрізняється від прототипу, його відмітні ознаки зв'язані єдиним змістом і забезпечують корисність, тобто воно відповідає критерієві "новизна".

Виявлені в рамках науково-технічного пошуку ознаки відомих рішень в області обробки матеріалів тиском у повному обсязі не збігаються з ознаками, що заявляються.

Пропоноване рішення характеризується новою сукупністю ознак, забезпечує інший позитивний ефект, що дає підставу вважати його відповідному критерієві "корисна модель".

На Фіг. схематично показан пристрій, за допомогою якого реалізують процес пресування труб.

Пристрій для реалізації процесу пресування труб (Фіг.) включає контейнер 1, пресштемпель 2, матрицю 3, оправку 4, виконану з можливістю обертання ( привод обертання не показаний), опору 5. Одна зона інтенсивної пластичної деформації з витіканням метала в радіальному (бічному) напрямку утворена торцем 6 оправки 4 і плоскою ділянкою 7 матриці З, інша зона інтенсивної пластичної деформації із витіканням метала в осьовому напрямку утворена радіальною поверхнею 8 оправки 4 і пояском порожнини 9 матриці 3. Позицією 10 позначена З заготовка, що пресується.

Діаметр оправки 4 (До) виконаний по величині, що перевищує діаметр каналу контейнера 1 (Ду) у межах:

Дкн2б«ДохДкт456, с де 5 - товщина стінки труби

Як генератор зусилля (тиску) пресування використовується вертикальний гідравлічний прес (прес на Фіг. не - показаний), при цьому пресштемпель 2 кріпиться на верхній рухливій траверсі преса, а опора 5 встановлюється (ав) на нижній нерухомій траверсі преса. -

Процес пресування труб реалізують у такий спосіб. Попередньо готують заготовку (обточують, наносять підмастильне покриття і змащення, при необхідності, виходячи з деформуюмості матеріалу, нагрівають). с

Підготовлену суцільну заготовку 10 розміщають у робочу порожнину контейнера 1, включають прес і пресштемпелем 2 здійснюють распресовку заготовки в каналі контейнера, прикладаючи до торця осьове деформуюче зусилля. Одночасно на інший торцевой поверхні, зверненої до оправки, обертанням оправки « створюють окружні тангенціальні напруження, що приводять до зміни контактних сил тертя і зниженню зусилля пресування. З с При досягненні робочих тисків пресування матеріал заготовки перетерплює інтенсивну пластичну деформацію у» в двох зонах кутового пресування з кутами перетинання каналів 902, сполучену з прямою витяжкою, обумовленою співвідношенням перерізів вихідної заготовки і готової труби. Витікання металу з порожнини контейнера в початковій стадії відбувається в бічному (радіальному) напрямку через канал, утворений торцевою поверхнею 6 оправки 4 і плоскою ділянкою 7 матриці 3. Зусилля пресштемпеля 2 діє на заготовку в напрямку її подовжньої іме) осі, а пресуюмий метал виходить через згаданий канал під кутом 902 до напрямку зусилля пресштемпеля. Потім - витікання металу, зі зміною напрямку зсуву в Черговій зоні на протилежне, відбувається в каналі, розташованому також під кутом 902, утвореному поверхнею радіальної частини 8 оправки 4 і пояска порожнини 9 о матриці 3. -і 20 Як варіант реалізації процесу пресування труб , для зменшення значень робочих тисків, процес проводять у дрібних режимах пресування через відповідні деформуючі канали, виконані під кутом пересічення менш 90 9. с» Однак при цьому знижується ефективність структурної проробки матеріалу виробів.

Сполучення інтенсивного кутового пресування і прямої витяжки, що забезпечує високі значення деформації, підвищує ефективність структурного пророблення деформуюмого матеріалу, формуючи при цьому 59 дрібнодисперсну однорідну (СМК) структуру, що обумовлює високоміцний ізотропний стан матеріалу готової с труби.

Таким чином, за рахунок своїх відмітних ознак пропонована корисна модель процесу дозволяє одержувати трубні вироби з підвищеним рівнем їхніх експлуатаційних властивостей.

Пропонований процес доцільно використовувати для виготовлення труб і смуг з них відповідального 60 призначення для потреб нафтогазовидобувної, нафтопереробної і хімічної галузей промисловості, у суднобудуванні, машинобудуванні й атомній техніці.

Claims (3)

Формула винаходу б5

1. Процес пресування труб, що включає деформацію заготовки через багатокутову систему пересічених каналів шляхом прикладення до її торця осьового деформуючого зусилля від прес-штемпеля, який відрізняється тим, що деформацію здійснюють при сполученні інтенсивного кутового пресування і прямої витяжки з витіканням Металу в радіальному й осьовому напрямках через канали, утворені, відповідно, торцем оправки і плоскою ділянкою матриці, поверхнями радіальної частини оправки і пояска порожнини матриці.

2. Процес пресування труб за п. 1, який відрізняється тим, що перевищення діаметра оправки над діаметром каналу контейнера вибирають у межах від двох до чотирьох товщин стінки труби.

3. Процес пресування труб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що одночасно з прикладенням до торця 7/о заготовки осьового деформуючого зусилля від прес-штемпеля на іншій торцевій поверхні заготовки створюють обводові тангенціальні напруження обертанням оправки. що з (зе) їч- «в) «- с - і» іме) - («в) -і сю» 60 б5