Методът за формиране на тръбна заготовка
Употреба: в производството на тръби. Същността на изобретението: последователни преходи огъване на елементите на детайла, като първо се огъват периферните участъци с радиус, равен на 0,9 1,1 от радиуса на тръбата, и ъгъл на огъване 45 65 °. След това секциите се огъват по криви от четвърти ред от овалния тип на Касини с монотонно намаляващо междуфокално разстояние. Това подобрява качеството чрез намаляване на неравномерността на деформацията. 3 болен. 3 табл.
Изобретението се отнася до производството на тръби, главно до методи за формоване на надлъжно заварени тръби.
Известен метод за формоване на тръби, който се състои в това, че в началото на формоването средната част на оригиналната лента се огъва в посока, обратна на кривината на заготовката на тръбата, а страничните секции на лентата се формоват с радиус, равен на малкия радиус на овала с голямата ос на овалната заготовка на тръбата вертикално и с последващо напречно огъване, лентата се огъва само в средната част, запазвайки страничните секции в недеформирано състояние.
Известен е и метод за формоване на надлъжно заварени тръби, който се състои в това, че в началото на формоването средната част на оригиналната лента се огъва в посока, обратна на кривината на заготовката на тръбата, а страничните секции на лентата се формоват с радиуса на готовата тръба и по време на последващо напречно огъване, противоположно на първоначалната лента, се огъва само в средната част, запазвайки страничните секции в недеформирано състояние. Този метод на формоване, подобно на предишния, има присъщи недостатъци, които се състоят във факта, че не е определена възможността за получаване на плавен преход от едно напречно сечение към друго и не е определена необходимата зона за прилагане на сили на огъване в началото на формоването на тръбната заготовка. Всичко това води до намаляване на качеството на заварените тръби.
Най-близо доСпоред техническата същност и постигнатия технически резултат е известен метод за непрекъснато формоване на тръбна заготовка в последователно монтирани формовъчни щандове, при които оригиналната лента се огъва в напречна посока до ъгъл от 180 ° с прилагане на огъващи сили в средната част на лентата и след това се формоват периферните секции, докато в първата формовъчна стойка силите на огъване се прилагат строго в средата на лентата, от вътрешната страна на лентата. тръбна заготовка (TP) и на разстояние 0,05-0,1 ширина на лентата от всеки ръб извън TZ, а в останалите формовъчни стойки лентата се огъва по криви от втори ред с монотонно променящ се фокусен параметър. Този метод се счита за най-близък аналог. Като се има предвид сложната геометрия на промяната на формата на TZ с този метод на формоване, не е определена възможността за получаване на плавен преход от едно напречно сечение към друго, което води до неравномерна деформация по ширината на лентата и дължината на центъра на сгъване.
Целта на изобретението е да се разработи метод за формоване на тръбна заготовка, насочен към подобряване на качеството на формоване на TK чрез намаляване на неравномерността на неговата деформация.
Посоченият технически резултат се постига благодарение на факта, че при метода на формоване на TZ, който включва операции последователни в преходите: при първия преход периферните участъци на напречното сечение TZ се огъват с радиус, равен на 0,9-1,1 от радиуса на готовата тръба, и ъгъл на огъване 45-65 o , а при следващите преходи всички елементи на напречното сечение TZ се огъват под формата на криви от четвърти ред на елипсовиден овал на Касини с монотонно намаляващо интерф локално разстояние.
Разликата между описания метод и прототипа се определя от последователността на преходните операции, първоначалното огъване на периферните секции на TK с радиус, равен на0,9-1,1 радиус на тръбата и ъгъл на огъване 45-65 о и последващо огъване на всички елементи по кривите от четвъртия ред на елиптичния овал на Касини доказва съответствието на изобретението с критерия за "новост".
На фиг. 1 са показани технологичните преходи при формиране на ТЗ по криви от четвърти ред от типа на елипсовиден овал на Касини с монотонно намаляващо междуфокално разстояние; фигура 2 промяна на параметрите на уравнението на линиите на Касини по дължината на формовъчния център; фигура 3 диаграма на промяната при първия технологичен преход.
След получаване на първоначалната кривина TK се извършва напречно огъване по кривите от четвърти ред на елиптичния овал на Касини (фигура 1), при което междуфокалното разстояние намалява монотонно. Овалът на Касини или линията на Касини е геометричното място на точките M, за които произведението MF1 x MF2 от разстоянията до краищата на дадения сегмент F1F2 2c (интерфокално разстояние) е равно на квадрата на дадения сегмент "a": MF1 x MF2 a 2 2 +y 2 ) 2 -2c(x 2 -y 2 ) a 4 -c 4 (1) 2 , уравнението ще приеме формата: x 2 + y 2 Rtr. 2, което съответства на цилиндрична тръба.
По време на процеса на формоване параметрите на линията на Касини "a" и "c" плавно се променят от съответните стойности в началото на центъра на сгъване до съответните стойности в зоната на заваряване. Фигура 2 показва една от възможните опции за промяна на тези параметри на линиите на Касини.
За този метод на формоване основното условие за уникалността на формата на напречните сечения на TZ по дължината на центъра на сгъване е по-голямата стойност на параметъра "a" над параметъра "c".
Предложените параметри на чупката в първия технологичен преход осигуряватстабилност на профила и неговата строга симетрия в началото на центъра на сгъване на TZ поради получаването на двурадиусен профил с плоско сечение, което от своя страна е по-стабилно от еднорадиусния профил, тъй като за да се премести на срязване в напречна посока, е необходимо да се преодолеят не само силите на триене, но и допълнителна деформация на плоските участъци на профила.
Радиусът на огъване R и ъгълът на огъване на периферните секции са взаимосвързани, тъй като те определят ширината на периферната секция и зависят от асортимента на произвежданите тръби. Колкото по-тънък е асортиментът, толкова по-силно е еластичното пружиниране на TK след излизане от огнището на ролката, което ще наруши както напречната геометрия, така и модела на надлъжната деформация, като по този начин ще увеличи неравномерната деформация. Следователно интензитетът на огъване е максимален при тънкостенен асортимент и постепенно намалява с увеличаване на дебелината на TZ.
Таблица 3 показва съотношението на радиуса на огъване и ъгъла на огъване от асортимента. Това съотношение позволява да се постигне висококачествена конвергенция на периферните секции, да се стабилизира ъгълът на конвергенция в началото на сгъваемия фокус, да се елиминира пружинирането на формованите периферни секции, което ще намали неравномерността на деформацията и следователно ще гарантира липсата на гофри и изместване. Посоченият технически резултат се постига чрез използване на традиционен ролков инструмент в диапазона на радиуса на огъване, равен на 0,9-1,1 от радиуса на готовата тръба, и ъгъла на огъване от 45-65°, съответстващ на диапазона от тръби с дебелина 1-3 mm.
За стойности на радиуса на огъване от 65 o, за да се елиминира страничното изместване поради много интензивно огъване на голяма периферна секция, е необходимо да се използва допълнително сложно устройство.
За радиуси на огъване >1.1 от радиуса на готовата тръба и ъгъла на огъване o, дължината на периферния участък е малка, което не позволява ефективно качество на формоване и равномерно разпределение на деформациите в периферното сечение, което не изключва появата на гофри и размествания.
Промяната на формата на заготовките в следващите технологични преходи по криви от четвърти ред от овалния тип на Касини с монотонно намаляващо междуфокално разстояние позволява да се получат необходимите геометрични параметри на TZ с оптимално за тази схема състояние на напрежение и деформация.
Предложените параметри на формоване на заготовка по време на производствения процес могат да бъдат определени чрез геометричното място на точките на всяка материална точка от профила TZ във всяка секция на формовъчния център, т.е. може да се определи чрез калибриране на технологичния инструмент. От своя страна, точността на предложеното калибриране зависи от правилния избор на междуфокални разстояния. Този доста сложен процес се извършва по следния начин.
Първоначално геометричните параметри, близки до необходимата калибровка (един радиус или два радиуса), бяха зададени в експерименталната част.
Деформиращите (оформящи) елементи на тази инсталация имат способността да се движат и да се монтират в най-благоприятното положение на огнището за получаване на висококачествена тръбна заготовка. Във фиксирания фокус бяха взети координатите в деформиращите сечения, които бяха обработени с помощта на компютър по метода на най-малките квадрати, за да се получи окончателната геометрия на напречните сечения, определена по аналитичен или геометричен метод.
Такъв експеримент и последваща обработка показаха, че в този случай не е приложима известна геометрия (калибриране) на оформяне. Самата заготовка, съгласно принципа на минималната вътрешна енергия, отнемагеометрични параметри с оптималното напрегнато-деформирано състояние за тази схема. Компютърната обработка позволи да се определи най-подходящото семейство криви, четвъртият ред на елиптичния овал на Касини, и да се определи за тях естеството на промяната в междуфокалните разстояния по фокуса на гънката. Известна сложност на това аналитично описание се крие във факта, че е невъзможно да се изразят крайните параметри (геометрични) за всяко от желаните сечения, за разлика от габаритите с един или два радиуса. Но като се има предвид, че в момента почти всички технологични инструменти се произвеждат в заводи на машини с ЦПУ, това не създава значителни трудности при практическото прилагане на предложения метод.
Така разработеният метод под формата на криви от четвърти ред и таблични данни за междуфокалните разстояния се въвежда в CNC машина със специална програма. На CNC машини се изработват калибрирани ролкови профили с необходимата точност, както и шаблони и контрашаблони за тях. Необходими са шаблони за контрол на степента на износване на ролките при производството на партида от тръби и контра шаблони за контрол на точността на геометричните параметри на шаблоните.
За TESA 20-76 АД "Електростал" бяха проведени експерименти за два размера на тръбите 21 mm и 60 mm, т.е. практически в експериментите беше покрит целият стандартен размер на TESA.
Параметрите за 1-ва формовъчна стойка, в съответствие с предложения метод са обобщени в табл.1.
В експерименталната инсталация MISIS беше разкрита оптималната форма на тръбната заготовка, взети са параметрите на напречните сечения в фиксирани места (деформационни сечения) и са получени зависимостите на разпределението на интерфокалните параметри "a" и "c" по протежение на центъра на навиване. Тези данни бяха в основатакомпилиране на програма за изчисляване на геометричните параметри на калибриране от криви от четвърти ред на компютър. Получените данни за параметрите "а" и "в" са обобщени в табл. 2. Съгласно таблици 1 и 2 е изработен набор от сменяеми технологични инструменти за два стандартни размера 21 и 60 mm за схема на формоване с шест стойки, комплекти шаблони и контрашаблони за целия комплект инструменти са инсталирани на TESA 20-76, след което е извършено формоване на пилотна тръба.
Анализът на готовия продукт потвърди липсата на вълни и гофри по ръбовете на заготовката на тръбата, което се обяснява с новите геометрични параметри на зоната на навиване, по-специално намалената траектория на ръбовете и, следователно, намалените надлъжни деформации на ръбовете. Освен това, в съответствие с разработените геометрични параметри, се извършва плавен преход на радиуса на кривината по ширината на лентата от секция към секция, което стабилизира процеса на сгъване и следователно се елиминират дефекти като странично изместване на ръба преди заваряване и изместване на ръба по височина.
По този начин е експериментално и теоретично потвърдено, че описаният метод позволява да се подобри качеството на формоването на ТЗ чрез намаляване на неравномерността на неговата деформация.
МЕТОД ЗА ФОРМОВАНЕ НА ТРУБНА ЗАГОТОВКА, включващ последователни преходи на огъване и огъване на профила на детайла в напречна посока, характеризиращ се с това, че огъването на периферните секции на напречното сечение на детайла се извършва в първите преходи с радиус, равен на 0,9-1,1 от радиуса на готовата тръба, и ъгъл на огъване 45-65 o , и огъване на всички елементи на напречното сечение на детайла детайлът се извършва в последващи преходи под формата на криви от четвърти ред елиптичен овал на Касини с монотонно намаляващ интерфокаленразстояние.