RU2299773C1 - Closed shape forming method - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic working of metals, possibly manufacture of shaped tubes.

SUBSTANCE: method comprises steps of forming arc-shaped members of round tube blank by upsetting to flat faces by means of rolls forming grooved passes for receiving flat faces joined by rounding portions of predetermined radius. Upsetting is realized by value △h_Σ. Steel blank having limit strength σ_B equal to or less than 450 MPa is shaped during three passes and steel blank having σ_B more than 450 MPa is shaped during four passes. At such procedures equal angles are formed between adjacent flat faces of shape. At shaping blank during four passes upsetting values are set for different passes equal to △h₁ =(0.03 -0.04)D, △h₂ = △h₃ = (0.08 - 0.07)D and △h₄ = (0.02 - 0.03)D where D - outer diameter of blank. At shaping blank during three passes △h₁ = (0.06 -0.08)D, △h₂ = (0.12 - 0.10)D and △h₃ = (0.03 -0.04)D.

EFFECT: improved quality of triangular shaped tubes due to their enhanced geometry and elimination of cracking at shaping blanks.

3 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству профильных труб.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular the production of shaped pipes.

Такие трубы могут иметь квадратное, прямоугольное, сегментное и другие поперечные сечения. Они широко используются в промышленном и гражданском строительстве, а также в машиностроении, в том числе транспортном. Преимуществом профильных труб перед круглыми, из которых их наиболее целесообразно изготавливать, является более высокая жесткость (несущая способность) и улучшенные эксплутационные свойства, прежде всего наличие плоских элементов, облегчающих монтаж профильных труб.Such pipes may have square, rectangular, segment, and other cross sections. They are widely used in industrial and civil engineering, as well as in mechanical engineering, including transport. The advantage of profile pipes over round ones, of which it is most expedient to make them, is higher rigidity (bearing capacity) and improved operational properties, especially the presence of flat elements that facilitate the installation of profile pipes.

Технология изготовления профильных труб описана, например, в сборнике трудов «Совершенствование технологии в ОАО «ММК», выпуск 5, Магнитогорск, Дом печати, 2001, с.205-208. Трубы могут изготавливаться как методом холодного профилирования, так и переформовкой круглых труб в специальных многовалковых (универсальных) клетях.The technology for manufacturing shaped pipes is described, for example, in the collection of works “Improving the Technology at OJSC MMK, Issue 5, Magnitogorsk, Printing House, 2001, p.205-208. Pipes can be manufactured both by cold profiling and by re-forming round pipes in special multi-roll (universal) stands.

Известен способ изготовления гнутых замкнутых (коробчатых) профилей толщиной 5...8 мм с заданными углами подгибки полосовой заготовки по проходам, при котором максимальное приращение углов подгибки боковых полок делают равным 20° с перегибкой и разгибкой их в чистовых проходах (см. пат. РФ №2103088, кл. B21D 5/06, опубл. в БИ №3, 1998 г.). Однако этот способ неприемлем для формовки замкнутого треугольного профиля из круглой трубы-заготовки.A known method of manufacturing bent closed (box-shaped) profiles with a thickness of 5 ... 8 mm with predetermined bending angles of the strip blank along the aisles, at which the maximum increment of the bending angles of the side shelves is made equal to 20 ° with bending and unbending them in the finishing passages (see US Pat. RF No. 2103088, class B21D 5/06, published in BI No. 3, 1998). However, this method is not acceptable for forming a closed triangular profile from a round billet pipe.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ формовки замкнутого профиля с треугольным сечением, включающий формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки в плоские грани валками, образующими калибры (А.с. СССР №205791 от 02.12.1967).The closest analogue to the claimed method is a method of forming a closed profile with a triangular cross section, including forming arched elements of a round tube billet into flat faces with rolls forming calibers (AS USSR No. 205791 of 02/02/1967).

Недостатком известной технологии является неопределенность количества формующих проходов и величин осадки в каждом из них в зависимости от этого количества, что ухудшает качество профилей и приводит к трещинообразованию.A disadvantage of the known technology is the uncertainty in the number of forming passes and the precipitation values in each of them depending on this quantity, which affects the quality of the profiles and leads to cracking.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества треугольных профильных труб за счет улучшения их геометрии и предотвращение трещинообразования профилей при их формовке.An object of the present invention is to improve the quality of triangular shaped pipes by improving their geometry and preventing cracking of the profiles during molding.

Для решения этой задачи в способе формовки замкнутого профиля с треугольным поперечным сечением, включающем формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки осадкой в плоские грани валками, образующими калибры, в отличие от ближайшего аналога образуют плоские грани, сопряженные закруглениями заданного радиуса, осадку осуществляют на заданную величину Δh_∑, при этом заготовку из стали с пределом прочности σ_в≤450 МПа формообразуют за три прохода, а с σ_в>450 МПа - через четыре прохода с образованием равных углов между получаемыми смежными плоскими гранями профиля; при формовке заготовки за четыре прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам равной: Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D, где D - наружный диаметр заготовки, а при формовке за три прохода: Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D.To solve this problem, in a method for forming a closed profile with a triangular cross section, including forming arcuate elements of a round tube billet with a draft into flat faces with rolls forming gauges, in contrast to the closest analogue, they form flat faces conjugated with roundings of a given radius, the draft is carried out by a predetermined value Δh _∑ , while a steel billet with a tensile strength σ _of ≤450 MPa is formed in three passes, and with σ _of > 450 MPa - through four passes with the formation of equal angles between the floor learnable adjacent flat profile faces; when forming the workpiece in four passes, the amount of draft by each roll is taken along the passes equal to: Δh ₁ = (0.03 ... 0.04) D, Δh ₂ = Δh ₃ = (0.08 ... 0.07) D and Δh ₄ = (0.02 ... 0.03) D, where D is the outer diameter of the workpiece, and when forming in three passes: Δh ₁ = (0.03 ... 0.04) D, Δh ₂ = Δh ₃ = (0.08 ... 0.07) D and Δh ₄ = (0.02 ... 0.03) D.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации количества формующих проходов и величин осадки валками дугообразных элементов круглой трубы - заготовки, что, во-первых, предотвращает прогиб получаемых стенок треугольной трубы внутрь (т.е. улучшает ее геометрию) и, во-вторых, исключает трещинообразование в местах изгиба этой трубы при ее формовке и последующей эксплуатации.The essence of the proposed technical solution is to optimize the number of forming passes and the amount of upsetting by rolls of arched elements of a round pipe - workpiece, which, firstly, prevents the resulting walls of the triangular pipe from bending inward (i.e. improves its geometry) and, secondly, eliminates cracking in the places of bending of this pipe during its molding and subsequent operation.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.The proposed method is implemented as follows.

Перед формовкой треугольной трубы определяют величину σ_в материала трубы-заготовки (например, по сертификату ее годности). После этого устанавливают необходимое число формующих проходов и величину осадки валками в каждом из них. При этом за осадку Δh каждым из трех валков универсальной клети принимается расстояние от наружной поверхности круглой трубы (если это первый проход) до наружной поверхности получаемого профиля либо расстояние от двух наружных плоских поверхностей задаваемого и получаемого профилей (во втором и последующем проходах).Before molding a triangular pipe, determine the value of σ _{in the} material of the pipe billet (for example, according to the certificate of its suitability). After that, the necessary number of forming passes and the amount of draft by the rolls in each of them are set. In this case, for the draft Δh by each of the three rolls of the universal stand, the distance from the outer surface of the round pipe (if this is the first pass) to the outer surface of the obtained profile or the distance from the two outer flat surfaces of the given and received profiles (in the second and subsequent passes) is taken.

Опытную проверку заявляемого способа осуществляли на трубоформовочном стане «40...140» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», производящем прямошовные электросварные трубы. Для получения треугольных профильных труб на этом стане были дополнительно установлены четыре универсальные трехвалковые клети.Experimental verification of the proposed method was carried out on a pipe forming mill "40 ... 140" of OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works", producing longitudinal welded pipes. To obtain triangular profile pipes, four universal three-roll stands were additionally installed on this mill.

При формовке треугольных труб различного сортамента из сталей с σ_в≤530 мПа варьировали количество формующих проходов и величины осадки Δh в каждом из них.When forming triangular pipes of a different assortment from steels with σ _at ≤530 mPa, the number of forming passes and the draft Δh in each of them varied.

Наилучшие результаты (отсутствие недопустимого прогиба внутрь стенок получаемых профилей и трещинообразования в местах изгиба) получены при реализации рекомендуемой технологии. Отклонения от вышеприведенных ее параметров ухудшали качественные показатели производства.The best results (the absence of unacceptable deflection inside the walls of the resulting profiles and crack formation in the bend) were obtained with the implementation of the recommended technology. Deviations from its above parameters worsened the quality indicators of production.

Так при формовке профилей из заготовок с σ_в>450 МПа за три прохода до 30% готовых треугольных труб имели прогиб их стенок и на 8...15% профилей отмечены случаи трещинообразования. К аналогичным результатам приводило и увеличение Δh (сверх рекомендуемых норм) по отдельным проходам, а уменьшение величин осадки Δh не позволяло получать профили заданных размеров за 3 (или 4) прохода.So, when forming profiles from workpieces with σ _in > 450 MPa in three passes, up to 30% of finished triangular pipes had a deflection of their walls and cases of cracking were noted in 8 ... 15% of profiles. The increase in Δh (in excess of the recommended norms) for individual passes led to similar results, and the decrease in the precipitation Δh did not allow obtaining profiles of specified sizes in 3 (or 4) passes.

Технология формовки, выбранная в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялась из-за ее непригодности для получения качественных треугольных профильных труб.The molding technology, chosen as the closest analogue (see above), was not tested in the experiments because of its unsuitability for obtaining high-quality triangular profile pipes.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.Thus, an experimental verification confirmed the acceptability of the technical solution found to achieve the goal and its advantage over a known object.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», использование заявляемого способа при производстве треугольных труб позволит изготавливать качественные профили при минимальных трудозатратах, а эксплуатация их у потребителей позволит уменьшить расход металла (за счет повышенной несущей способности треугольных профилей по сравнению с круглыми, квадратными и прямоугольными) в среднем на 25%.According to the technical and economic studies conducted at OJSC MMK, the use of the proposed method in the manufacture of triangular pipes will make it possible to produce high-quality profiles with minimal labor, and their use by consumers will reduce metal consumption (due to the increased bearing capacity of triangular profiles compared to round , square and rectangular) by an average of 25%.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Из круглой трубы-заготовки σ_в=500 МПа и с D=100 мм формуется за четыре прохода треугольная профильная труба с поперечным сечением в виде равностороннего треугольника (т.е. с углами 60° между смежными плоскими гранями профиля).From a round billet pipe, σ _in = 500 MPa and with D = 100 mm, a triangular profile pipe with a cross section in the form of an equilateral triangle (i.e. with angles of 60 ° between adjacent flat profile faces) is formed in four passes.

Толщина стенок профиля - 6 мм, а его ширина - 104 мм.The profile wall thickness is 6 mm and its width is 104 mm.

Величины осадки по проходам: Δh₁=0,035·D=0,035·100=3,5 мм; Δh₂=Δh₃=0,075·D=0,075·100=7,5 мм и Δh₄=0,025·D=0,025·100=2,5 мм.The values of precipitation in the passages: Δh ₁ = 0.035 · D = 0.035 · 100 = 3.5 mm; Δh ₂ = Δh ₃ = 0.075 D = 0.075100 = 7.5 mm and Δh ₄ = 0.025 D = 0.025100 = 2.5 mm.

Суммарная величина осадки каждым валком: Δh_∑=Δh₁+Δh₂+Δh₃+Δh₄=3,5+7,5+7,5+2,5=21 мм.The total precipitation value for each roll: Δh _∑ = Δh ₁ + Δh ₂ + Δh ₃ + Δh ₄ = 3.5 + 7.5 + 7.5 + 2.5 = 21 mm.

Claims (3)

1. Способ формовки замкнутого профиля с треугольным поперечным сечением, включающий формообразование дугообразных элементов круглой трубной заготовки осадкой в плоские грани валками, образующими калибры, отличающийся тем, что образуют плоские грани, сопряженные закруглениями заданного радиуса, осадку осуществляют на заданную величину Δh_∑, при этом заготовку из стали с пределом прочности σ_в≤450 МПа формообразуют за три прохода, а с σ_в>450 МПа - за четыре прохода с образованием равных углов между получаемыми смежными плоскими гранями профиля.1. A method of forming a closed profile with a triangular cross section, including forming arcuate elements of a round tube billet by draft into flat faces with rolls forming gauges, characterized in that they form flat faces conjugated with roundings of a given radius, the draft is carried out by a predetermined value Δh _∑ , while billet of steel with a tensile strength σ ≤450 MPa _in the molding in three passes, and with _a σ> 450 MPa - in four passes to form equal angles between adjacent flat faces obtainable etc. Phil. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формовке заготовки за четыре прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам, равной 2. The method according to claim 1, characterized in that when forming the workpiece in four passes, the amount of precipitation by each roll is taken in passes equal to Δh₁=(0,03...0,04)D, Δh₂=Δh₃=(0,08...0,07)D и Δh₄=(0,02...0,03)D, Δh ₁ = (0.03 ... 0.04) D, Δh ₂ = Δh ₃ = (0.08 ... 0.07) D and Δh ₄ = (0.02 ... 0.03) D , где D - наружный диаметр заготовки.where D is the outer diameter of the workpiece. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формовке заготовки за три прохода величину осадки каждым валком принимают по проходам, равной3. The method according to claim 1, characterized in that when forming the workpiece in three passes, the amount of precipitation by each roll is taken in passes equal to Δh₁=(0,06...0,08)D, Δh₂=(0,12...0,10)D и Δh₃=(0,03...0,04)D.Δh ₁ = (0.06 ... 0.08) D, Δh ₂ = (0.12 ... 0.10) D and Δh ₃ = (0.03 ... 0.04) D.