RU2201828C2 - Method for straightening hollow axially symmetrical products - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely cold straightening of hollow axially symmetrical thin wall parts, possibly manufacture of vessel envelopes operating under inner pressure in different branches of national economy. SUBSTANCE: method comprises steps of rolling out hollow axially symmetrical parts by rolls at applying tension efforts to wall for rotary drawing; fitting part onto mandrel with gap no less than 0.02 of part diameter; centering it on end portions and deforming at deformation rate consisting 0.5 -2.0% by means of rolls with width of calibrating zone no less than 8 mm and at feed no less than 3 mm per one revolution. Such method provides lowered number of curvature rejected parts by 15 -20 % without using special equipment for straightening. EFFECT: enhanced accuracy of straightening hollow axially symmetrical parts, enlarged manufacturing possibilities of equipment. 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к холодной правке полых осесимметричных тонкостенных деталей, и может быть использовано при изготовлении корпусных оболочек, работающих под внутренним давлением, в различных отраслях народного хозяйства. The invention relates to the processing of metals by pressure, namely, cold dressing of hollow axisymmetric thin-walled parts, and can be used in the manufacture of shell casings operating under internal pressure in various sectors of the economy.

Одним из основных требований, предъявляемых к таким деталям, является обеспечение кривизны до 0,25 мм на погонный метр, что связано с функционированием деталей при эксплуатации. Кривизну их устраняют путем пластического изгиба, перегибая ее в направлении, противоположном имеющейся кривизне [см. Яковлев В.В., Ломаченко А.Н., Липкий Я.Н. Подручный вальцовщика станов холодной прокатки труб. М.: Металлургия, 1970, 184 с., стр.114...115]. One of the main requirements for such parts is to provide a curvature of up to 0.25 mm per linear meter, which is associated with the operation of the parts during operation. Their curvature is eliminated by plastic bending, bending it in the direction opposite to the existing curvature [see Yakovlev V.V., Lomachenko A.N., Sticky Y.N. The helper of the mills of cold rolling pipes. M.: Metallurgy, 1970, 184 pp., P. 114 ... 115].

Правка по характеру процесса подразделяется на однократную (периодическую) и многократную (непрерывную). Однократная правка производится на специальных правильных прессах следующим образом. Трубу укладывают на ролики так, чтобы выпуклая часть приходилась под штемпель. Штемпель, совершая возвратно-поступательное движение, надавливает на трубу и выправляет ее. Недостатком этого способа является невысокая точность правки (кривизна не менее 1,5 мм на один погонный метр трубы) и необходимость иметь специальный правильный пресс. Editing by the nature of the process is divided into single (periodic) and multiple (continuous). One-time editing is performed on special correct presses as follows. The pipe is laid on rollers so that the convex part falls under the stamp. The stamp, making a reciprocating motion, presses on the pipe and straightens it. The disadvantage of this method is the low accuracy of editing (curvature of at least 1.5 mm per linear meter of pipe) and the need to have a special correct press.

Многократная правка осуществляется на валковых правильных станах. Труба в процессе правки вращается и передвигаясь в осевом направлении, подвергается многократному упругопластическому изгибу. На этих станах достигается исправление кривизны до 0,5-1,0 мм на один погонный метр трубы, но невозможно осуществить правку труб переменного сечения и тонкостенных осесимметричных изделий. Multiple dressing is carried out on roll straightening mills. The pipe in the process of dressing rotates and moves in the axial direction, is subjected to repeated elastoplastic bending. On these mills, correction of curvature up to 0.5-1.0 mm per linear meter of pipe is achieved, but it is impossible to straighten pipes of variable section and thin-walled axisymmetric products.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ правки цилиндрических изделий [А.С. СССР 1761333, кл. В 21 D 3/02, 1992 г. ] , включающий установку изделия в правильные валки с винтовым профилем, направленным в противоположные стороны от середины валка и вращение его вокруг собственной оси с упругопластическим изгибом. Причем валки выполнены с шагом винтовых выступов, равным 3,5-5,0 и диаметром 4,5-6,0 диаметра обрабатываемого изделия, принятый авторами за прототип. The closest in technical essence and the achieved technical result is the method of editing cylindrical products [A.S. USSR 1761333, class In 21 D 3/02, 1992], including the installation of the product in the right rolls with a screw profile directed in opposite directions from the middle of the roll and rotating it around its own axis with elastoplastic bending. Moreover, the rolls are made with a pitch of screw protrusions equal to 3.5-5.0 and a diameter of 4.5-6.0 of the diameter of the workpiece, adopted by the authors as a prototype.

Таким образом, задачей данного решения (прототипа) являлось повышение качества правки цилиндрических изделий. Недостаток способа заключается в необходимости иметь для правки специальный стан с определенным соотношением валков и диаметра изделия. Thus, the objective of this solution (prototype) was to improve the quality of editing cylindrical products. The disadvantage of this method is the need to have a special mill for dressing with a certain ratio of rolls and diameter of the product.

Общими признаками, с предлагаемым авторами способом правки, являются обкатка в валках с приложением растягивающих усилий. В отличии от прототипа, в предлагаемом авторами способе, правку производят на станке для ротационной вытяжки, при этом деталь надевают на оправку с зазором не менее 0,02 диаметра детали, центрируют на концевых участках и деформируют со степенью деформации 0,5...2,0 процента валками с шириной калибрующего пояска не менее 8 мм с подачей не менее 3 мм на оборот. Common features, with the editing method proposed by the authors, are running in rolls with the application of tensile forces. In contrast to the prototype, in the method proposed by the authors, the dressing is performed on a rotary hood, and the part is put on a mandrel with a clearance of at least 0.02 part diameters, centered on the end sections and deformed with a degree of deformation of 0.5 ... 2 , 0 percent rolls with a gauge belt width of at least 8 mm with a feed of at least 3 mm per revolution.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом. It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.

Указанные признаки, отличительные от прототипа, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны. These signs, distinctive from the prototype, to which the requested amount of legal protection applies, in all cases are sufficient.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности правки полых осесимметричных деталей и расширение технологических возможностей оборудования для ротационной вытяжки. The task of the invention is to increase the accuracy of dressing of hollow axisymmetric parts and the expansion of technological capabilities of equipment for rotary drawing.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем обкатку в валках с приложением растягивающих усилий, особенность заключается в том, что правку производят на станке для ротационной вытяжки, при этом деталь надевают на оправку с зазором не менее 0,02 диаметра детали, центрируют на концевых участках и деформируют со степенью деформации 0,5...2,0 процента валками с шириной калибрующего пояска не менее 8 мм с подачей не менее 3 мм наоборот. The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method, including running in the rolls with the application of tensile forces, the feature is that the dressing is done on a rotary hood, and the part is put on the mandrel with a gap of at least 0.02 the diameter of the part, center at the end sections and deform with a degree of deformation of 0.5 ... 2.0 percent by rolls with a gauge belt width of at least 8 mm with a feed of at least 3 mm vice versa.

Применение ротационной вытяжки позволило осуществлять правку полых осесимметричных деталей на том же оборудовании, что и для изготовления этих же деталей и тем самым расширить его технологические возможности. The use of rotary hoods made it possible to edit hollow axisymmetric parts on the same equipment as for the manufacture of the same parts and thereby expand its technological capabilities.

Установка детали на оправку с зазором не менее 0,02 ее диаметра позволяет осуществлять перераспределение внутренних напряжений при правке без пластического деформирования, т.е. в диапазоне упругих деформаций. При величине зазора менее 0,02 диаметра возможно соприкосновение детали с оправкой и ее пластическое деформирование. The installation of a part on a mandrel with a gap of at least 0.02 of its diameter allows the redistribution of internal stresses during dressing without plastic deformation, i.e. in the range of elastic deformations. With a gap value of less than 0.02 diameter, the part may come into contact with the mandrel and its plastic deformation.

Центрирование на концевых участках и деформирование со степенью деформации 0,5...2,0 процента позволяет обеспечить равномерный зазор между деталью и оправкой. При нарушении центрирования детали изменяется зазор и деформирование в пределах 0,5...2,0 процента. При деформировании со степенью деформации более 2,0 процентов происходит пластическое деформирование детали, а со степенью деформации менее 0,5 процента процесс правки не осуществляется. Centering at the end sections and deformation with a degree of deformation of 0.5 ... 2.0 percent allows for uniform clearance between the part and the mandrel. If the centering of the part is violated, the clearance and deformation changes within 0.5 ... 2.0 percent. During deformation with a degree of deformation of more than 2.0 percent, plastic deformation of the part occurs, and with a degree of deformation of less than 0.5 percent, the dressing process is not carried out.

Деформирование валками с шириной калибрующего пояска не менее 8 мм и подачей не менее 3 мм на оборот позволяет создать необходимые растягивающие усилия без ухудшения качества поверхности детали. При ширине калибрующего пояска менее 8 мм и подаче менее 3 мм на оборот растягивающие усилия не достаточны для перераспределения напряжений в детали. Deformation by rolls with a gage band width of at least 8 mm and a feed of at least 3 mm per revolution allows you to create the necessary tensile forces without compromising the surface quality of the part. With a gauge belt width of less than 8 mm and a feed of less than 3 mm per revolution, tensile forces are not sufficient to redistribute stresses in the part.

Таким образом новая совокупность приемов и операций позволяет повысить точность правки полых осесимметричных деталей и расширить технологические возможности оборудования для ротационной вытяжки. Thus, a new set of techniques and operations can improve the accuracy of dressing of hollow axisymmetric parts and expand the technological capabilities of equipment for rotary drawing.

Сущность изобретения заключается в том, что правку осуществляют обкаткой в валках с приложением растягивающих усилий на станке для ротационной вытяжки, при этом деталь надевают на оправку с зазором не менее 0,02 диаметра детали, центрируют на концевых участках и деформируют со степенью деформации 0,5...2,0 процента валками с шириной калибрующего пояска не менее 8 мм с подачей не менее 3 мм на оборот. The essence of the invention lies in the fact that dressing is carried out by rolling in rolls with the application of tensile forces on a machine for rotational drawing, while the part is put on a mandrel with a gap of at least 0.02 of the diameter of the part, centered on the end sections and deformed with a degree of deformation of 0.5 ... 2.0 percent rolls with a gage band width of at least 8 mm with a feed of at least 3 mm per revolution.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема процесса правки, на фиг.2 - схема расположения роликов, оправки и детали в сечении А-А. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of the editing process, Fig.2 is a diagram of the location of the rollers, mandrel and part in section AA.

На фиг.1 и фиг.2 приняты следующие обозначения: 1 - оправка, 2 - деталь, 3, 4, 5 - валки, а, b - концевые участки для центрирования детали на оправке, Z - зазор между оправкой и деталью, t - ширина калибрующего пояска, S - осевая подача валков, n - обороты оправки. In Fig. 1 and Fig. 2, the following designations are adopted: 1 - mandrel, 2 - part, 3, 4, 5 - rolls, a, b - end sections for centering the part on the mandrel, Z - gap between the mandrel and the part, t - the width of the calibrating belt, S is the axial feed of the rolls, n is the speed of the mandrel.

Правку детали предлагаемым способом осуществляют следующим образом. На оправку 1 надевают деталь 2 с определенным зазором Z и центрируют на концевых участках "а" и "b". Для исключения проворота детали на оправке, она в торец поджимается специальным центром (на фиг. не показан). Затем дают вращение оправке, деформирующие валки 3; 4; 5 с калибрующим пояском "t" сводят в радиальном направлении. При осевом перемещении валков с подачей "S" мм на оборот осуществляют деформирование по наружному диаметру со степенью деформации 0,5-2,0 процента. После окончания правки выключают осевую подачу валков, разводят их в исходное положение, отводят центр и снимают деталь с оправки. Затем устанавливают на оправку следующую деталь и цикл правки повторяется. Editing details of the proposed method is as follows. On the mandrel 1 put on part 2 with a certain clearance Z and center on the end sections "a" and "b". To avoid turning the part on the mandrel, it is pressed into the end by a special center (not shown in Fig.). Then the mandrel is rotated, deforming rolls 3; 4; 5 with a calibrating girdle "t" are reduced in the radial direction. When the axial movement of the rolls with a feed of "S" mm per revolution, deformation is carried out along the outer diameter with a degree of deformation of 0.5-2.0 percent. After the editing is completed, the axial feed of the rolls is turned off, they are bred to their original position, the center is withdrawn, and the part is removed from the mandrel. Then the next part is mounted on the mandrel and the dressing cycle is repeated.

Так как в процессе правки размеры готовой детали (диаметр, толщина стенки, линейные размеры) не должны изменяться, то она осуществляется в пределах упругой деформации металла. Для выполнения этого условия по предлагаемому способу обеспечивается необходимый зазор "Z" между деталью и оправкой, который зависит от размеров и кривизны детали и принимается не менее 0,02 ее диаметра. При правке вращающейся детали в пределах упругой деформации валками, перемещающимися в осевом направлении, происходит перераспределение напряжений, имеющихся в ней после холодной пластической деформации. В результате перераспределения напряжений в сечениях по длине детали уменьшается ее кривизна. Since during the editing process the dimensions of the finished part (diameter, wall thickness, linear dimensions) should not change, it is carried out within the elastic deformation of the metal. To fulfill this condition, the proposed method provides the necessary clearance "Z" between the part and the mandrel, which depends on the size and curvature of the part and is taken at least 0.02 of its diameter. When editing a rotating part within the limits of elastic deformation by rolls moving in the axial direction, a redistribution of the stresses present in it after cold plastic deformation occurs. As a result of the redistribution of stresses in sections along the length of the part, its curvature decreases.

Приведенные пределы ширины калибрующего пояска валков "t", величины их подачи на оборот детали "S", получены при проведении опытных работ и зависят от диаметра детали и ее кривизны. Причем величина калибрующего пояска валка "t" не должна быть меньше величины его подачи "S" в осевом направлении, что приводит к появлению на поверхности детали винтового следа. The given limits of the width of the calibrating belt rolls "t", the values of their feed per part "S", were obtained during experimental work and depend on the diameter of the part and its curvature. Moreover, the size of the calibrating belt of the roll "t" should not be less than the value of its feed "S" in the axial direction, which leads to the appearance of a screw trace on the surface of the part.

Таким образом приведенные интервалы ширины калибрующего пояска валков, величины его осевой подачи и степени деформации детали по диаметру являются оптимальными, так как обеспечивают высокую точность правки и достижение поставленной задачи предлагаемого способа. Thus, the above intervals of the width of the calibrating belt of the rolls, the values of its axial feed and the degree of deformation of the part in diameter are optimal, as they provide high accuracy of dressing and the achievement of the task of the proposed method.

Предлагаемый способ опробован при правке полых стальных тонкостенных осесимметричных деталей и реализуется следующим образом. The proposed method is tested when editing hollow steel thin-walled axisymmetric parts and is implemented as follows.

Пример. Осесимметричную тонкостенную деталь, полученную методом ротационной вытяжки с наружным диаметром 120 мм, толщиной стенки 1,7 мм на цилиндрическом участке длиной 1600 мм и имеющую утолщения на концевых участках, правили на станке для ротационной вытяжки. Максимальная кривизна образующей перед началом правки 3 мм, требуемая точность правки - кривизна образующей не более 0,25 мм на погонный метр. Исправляемую деталь надевали на специально изготовленную оправку, позволяющую центрировать ее по концевым участкам "а" и "b", и обеспечить зазор для ведения процесса правки в пределах упругой деформации. Зазор между оправкой и внутренней поверхностью детали составлял 3 мм. Затем деталь для исключения проворота на оправке поджималась специальным центром (на фиг.1 не показан). Далее включали вращение оправки с частотой вращения n=100 мин^-1, валки с шириной калибрующего пояска 8 мм сводили в радиальном направлении до диаметра 118,0 мм, включали осевое перемещение валков с подачей S=4 мм на оборот и начинался процесс правки детали. Деформирование по диаметру на приведенной детали осуществлялось со степенью деформации 1,5 процента. После прохождения участка с толщиной стенки 1,7 мм выключали осевую подачу валков, вращение оправки, разводили валки в исходное положение, отводили центр, снимали деталь с оправки и проверяли кривизну детали.Example. An axisymmetric thin-walled part obtained by rotational drawing with an external diameter of 120 mm, a wall thickness of 1.7 mm in a cylindrical section 1600 mm long and having thickenings at the end sections was corrected on a rotary drawing machine. The maximum curvature of the generatrix before starting dressing is 3 mm, the required accuracy of dressing is the curvature of the generatrix not more than 0.25 mm per linear meter. The corrected part was put on a specially made mandrel, which allows you to center it along the end sections "a" and "b", and to provide a gap for conducting the dressing process within the elastic deformation. The gap between the mandrel and the inner surface of the part was 3 mm. Then the part to exclude the rotation on the mandrel was pressed by a special center (not shown in Fig. 1). Then, the rotation of the mandrel with a rotation speed of n = 100 min ^-1 was turned on, rolls with a gauge belt 8 mm wide were reduced in the radial direction to a diameter of 118.0 mm, the axial movement of the rolls with a feed of S = 4 mm per revolution was turned on and the dressing process of the part began. The diameter deformation on the detail was carried out with a degree of deformation of 1.5 percent. After passing the section with a wall thickness of 1.7 mm, the axial feed of the rolls, the rotation of the mandrel were turned off, the rolls were bred to their original position, the center was withdrawn, the part was removed from the mandrel, and the curvature of the part was checked.

После правки кривизна детали составила 0,4 мм на длине 1600 мм. After editing, the curvature of the part was 0.4 mm over a length of 1600 mm.

Использование предлагаемого способа обеспечивает снижение брака по кривизне на 15...20 процентов без применения специального оборудования для правки. Using the proposed method provides a reduction in marriage by curvature by 15 ... 20 percent without the use of special equipment for dressing.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных деталей переменного сечения. The invention can be used in the manufacture of thin-walled axisymmetric parts of variable cross section.

Указанный положительный эффект подтвержден при изготовлении опытной партии тонкостенных изделий по способу в соответствии с изобретением. The specified positive effect is confirmed in the manufacture of an experimental batch of thin-walled products by the method in accordance with the invention.

В настоящее время разработана технологическая документация, проведены испытания, намечено производство изделий по предлагаемому способу. Currently, technological documentation has been developed, tests have been carried out, production of products by the proposed method is scheduled.

Claims (1)

Способ правки полых осесимметричных деталей, включающий обкатку в валках с приложением растягивающих усилий, отличающийся тем, что правку производят на станке для ротационной вытяжки, при этом деталь надевают на оправку с зазором не менее 0,02 диаметра детали, центрируют на концевых участках и деформируют со степенью деформации 0,5...2,0% валками с шириной калибрующего пояска не менее 8 мм с подачей не менее 3 мм на оборот. A method of dressing hollow axisymmetric parts, including rolling in rolls with tensile forces, characterized in that the dressing is performed on a rotary hood, and the part is put on a mandrel with a clearance of at least 0.02 of the diameter of the part, centered on the end sections and deform with a degree of deformation of 0.5 ... 2.0% by rolls with a gauge belt width of at least 8 mm with a feed of at least 3 mm per revolution.

Images