RU2528927C1 - Method to fabricate unequal tees from tubular billet - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method involves making of bevels (4), (5) on the ends (1), (2) of a tubular billet (3), moulding of the tubular billet (3) in split dies by axial setting of its end surfaces (1), (2) with simultaneous application of internal pressure of the filler (6) and supporting of the pipe bend being moulded (10) by a back-up punch (11). The volume of metal removed from the tubular billet ends is optimised due to the fact that prior to the second and the following transitions of tee (12) moulding the shape of each bevel (4), (5) is adjusted so that the lengths of arches' (14) chords of the tubular billet (3) end surfaces (1), (2) being set are equal to the diameter of the tee (12) pipe bend (10) being stamped.

EFFECT: prevention of formation of corrugations on the surface of a tubular billet in the process of moulding an unequal tee from it.

5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам формообразования полых деталей с отводами из трубных заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of forming hollow parts with bends from pipe blanks.

Известен способ формообразования полых деталей с отводами из трубных заготовок [Патент РФ №2392077, МПК B21C 37/29, опубл. в бюл. №17 от 20.06.2010, авт. Голуб В.В., Егоров В.Г., Давыдов А.О., Зубарев В.Ю.], включающий формование трубной заготовки путем силового воздействия на ее торцовые поверхности с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода пуансоном с поворотом опорной поверхности отвода в процессе формообразования при постоянном сечении последнего. Подпор отвода осуществляют пуансоном, выполненным в виде цилиндра со сферической поверхностью на торце и контактирующего с ним по этой поверхности вкладыша в виде сферического сегмента с высотой, превышающей радиус формуемого отвода.A known method of forming hollow parts with bends from pipe blanks [RF Patent No. 2392077, IPC B21C 37/29, publ. in bull. No. 17 dated 06/20/2010, ed. Golub VV, Egorov VG, Davydov A.O., Zubarev V.Yu.], including forming a tube billet by force acting on its end surfaces with the simultaneous application of internal pressure of the filler and the support of the formed bend with a punch with rotation of the support the surface of the tap during shaping with a constant cross section of the latter. The tap is supported by a punch made in the form of a cylinder with a spherical surface at the end and a liner in contact with it on this surface in the form of a spherical segment with a height exceeding the radius of the formed tap.

Недостатком данного способа является то, что в области торцов трубной заготовки отсутствуют скосы, вследствие чего в зоне развитых пластических деформаций возможен избыток материала, что приводит к гофрообразованию на поверхности тройника.The disadvantage of this method is that there are no bevels in the region of the ends of the tube billet, as a result of which an excess of material is possible in the zone of developed plastic deformations, which leads to corrugation on the surface of the tee.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки [Руководящий Технический Материал РТМ 1.4. 1999-90 «Производство сварного высокоресурсного трубопровода». - М.: НИАТ, 1992. - стр.98, 100], включающий формирование скосов на торцах трубной заготовки, формование трубной заготовки в разъемных матрицах путем осевой осадки ее торцовых поверхностей с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of forming unequal tees from a pipe billet [Guiding Technical Material RTM 1.4. 1999-90 “Production of a welded high-resource pipeline”. - M .: NIAT, 1992. - p. 98, 100], including the formation of bevels at the ends of the pipe billet, the molding of the pipe billet in detachable dies by axial settlement of its end surfaces with the simultaneous application of internal pressure of the filler and the backing of the formed bend.

Недостатки: скосы в области торцов трубной заготовки формируются только перед первым переходом формообразования отвода тройника в разъемных матрицах. Если штампуемый тройник неравнопроходный, т.е D/d>1, где D - наружный диаметр трубной заготовки, d - наружный диаметр отвода тройника, одного перехода штамповки недостаточно для получения отвода требуемой высоты. Поэтому после промежуточного отжига осуществляют повторное нагружение трубной заготовки, при котором с торцов трубной заготовки будут смещаться объемы материала, значительно превосходящие объем формуемого отвода. При этом на поверхности трубной заготовки происходит потеря устойчивости в виде гофрообразования, что является признаком брака.Disadvantages: bevels in the area of the ends of the pipe billet are formed only before the first transition of the formation of the outlet of the tee in split dies. If the stamped tee is unequal, i.e. D / d> 1, where D is the outer diameter of the pipe billet, d is the outer diameter of the tee outlet, one stamping transition is not enough to obtain the outlet of the required height. Therefore, after intermediate annealing, reloading of the tube stock is carried out, in which volumes of material significantly exceeding the volume of the formed outlet will be displaced from the ends of the tube blank. Moreover, on the surface of the pipe billet there is a loss of stability in the form of corrugation, which is a sign of marriage.

Техническая задача изобретения: повышение качества обрабатываемых трубных заготовок за счет создания благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния в отводе в процессе его формообразования, расширение номенклатуры изготавливаемых полых деталей с отводами.The technical task of the invention: improving the quality of the processed tube blanks by creating a favorable stress-strain state diagram in the branch during its shaping, expanding the range of manufactured hollow parts with bends.

Техническая задача изобретения достигается за счет того, что в способе формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки, включающем формирование скосов на торцах трубной заготовки, формование трубной заготовки в разъемных матрицах путем осевой осадки ее торцовых поверхностей с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода, перед вторым и последующими переходами формообразования тройника форма каждого скоса корректируется таким образом, чтобы длина хорды дуги осаживаемой торцовой поверхности трубной заготовки равнялась диаметру штампуемого отвода тройника.The technical problem of the invention is achieved due to the fact that in the method of forming unequal tees from a tube stock, including forming bevels at the ends of the tube stock, molding the tube stock in detachable dies by axial upsetting of its end surfaces with the simultaneous application of internal pressure of the filler and backing of the formed outlet, before by the second and subsequent transitions of tee forming, the shape of each bevel is adjusted so that the length of the chord of the arc to be deposited t the butt surface of the pipe billet was equal to the diameter of the stamped branch of the tee.

При штамповке неравнопроходного тройника в разъемных матрицах с торцов трубной заготовки смещаются объемы материала, затрачиваемые на формообразование отвода. Скосы, формируемые на торцах, способствуют равномерности пластической деформации на первом переходе. То есть объемы материала, необходимые для формовки отвода, сосредотачиваются в области наибольшей образующей трубной заготовки. На втором переходе формообразования тройника объем материала, заложенный в скосах перед первым переходом, уже является избыточным. Его удалению и способствует корректировка формы скосов перед вторым, а при необходимости, и перед последующими переходами штамповки. При этом длина хорды дуги осаживаемой торцовой поверхности трубной заготовки должна равняться диаметру штампуемого отвода тройника. Только в этом случае создается благоприятная схема напряженно-деформированного состояния в отводе в процессе его формообразования за счет оптимального значения объемов материала, смещаемых с торцов трубной заготовки. Таким образом, повышается качество изготовления изделий из-за исключения гофрообразования на поверхности трубной заготовки и расширяется номенклатура изготавливаемых полых деталей с отводами за счет возможности изготовления тройников с различным соотношением D/d.When stamping an unequal tee in detachable dies from the ends of the pipe billet, the volumes of material spent on the shaping of the branch are shifted. The bevels formed at the ends contribute to the uniformity of plastic deformation at the first transition. That is, the volumes of material necessary for forming the outlet are concentrated in the region of the largest generatrix of the tube billet. At the second transition of tee forming, the volume of material embedded in the bevels before the first transition is already excessive. Its removal is also facilitated by the correction of the shape of the bevels before the second, and, if necessary, before subsequent stamping transitions. In this case, the length of the chord of the arc of the upset end face of the pipe billet should be equal to the diameter of the stamped branch of the tee. Only in this case, a favorable diagram of the stress-strain state in the branch is created during its shaping due to the optimal value of the volumes of material displaced from the ends of the tube billet. Thus, the quality of manufacturing products is improved due to the exclusion of corrugation on the surface of the pipe billet and the range of manufactured hollow parts with bends is expanded due to the possibility of manufacturing tees with different D / d ratios.

На фиг.1 представлена трубная заготовка с сформированными в области торцов скосами перед первым переходом формообразования тройника;Figure 1 presents a pipe billet with bevels formed in the region of the ends before the first transition of tee forming;

На фиг.2 представлена трубная заготовка с наполнителем в нижней полуматрице штампа перед первым переходом формообразования тройника;Figure 2 presents a pipe billet with a filler in the lower die matrix before the first transition of the tee;

На фиг.3 представлен конечный момент формообразования тройника на первом переходе формообразования;Figure 3 presents the final moment of tee shaping at the first transition of the shaping;

На фиг.4 представлена схема корректировки формы скосов в области торцов полуфабриката тройника перед вторым и последующими переходами формообразования;Figure 4 presents a diagram of the correction of the shape of the bevels in the region of the ends of the semi-finished tee before the second and subsequent transitions of shaping;

На фиг.5 представлен полуфабрикат тройника с наполнителем в нижней полуматрице штампа перед вторым и последующими переходами формообразования.Figure 5 presents a semi-finished tee with a filler in the lower die matrix before the second and subsequent transitions of forming.

Способ осуществляют следующим образом. В области торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 формируют скосы 4, 5. Устанавливают трубную заготовку 3 с наполнителем 6 в нижнюю полуматрицу 7 штампа (на чертеже не показан). Смыкают нижнюю полуматрицу 7 с верхней полуматрицей (на чертеже не показана) и формуют трубную заготовку 3 путем осевой осадки ее торцовых поверхностей 1, 2 пуансонами осевого сжатия 8, 9 с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя 6 и подпором формуемого отвода 10 пуансоном подпора 11. По окончании первого перехода формообразования тройника 12 сбрасывают давление наполнителя 6, раскрывают полуматрицы и извлекают полуфабрикат 13 тройника 12. Перед вторым и последующими переходами формообразования тройника 12 корректируют форму скосов 4, 5 таким образом, чтобы длины хорд b дуг 14 осаживаемых торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 равнялись диаметру d штампуемого отвода 10 тройника 12.The method is as follows. In the area of the end surfaces 1, 2 of the tube billet 3, bevels 4, 5 are formed. Install the tube billet 3 with filler 6 in the lower die half matrix 7 (not shown in the drawing). The lower half-matrix 7 is joined with the upper half-matrix (not shown in the drawing) and the tube stock 3 is formed by axial settlement of its end surfaces 1, 2 by axial compression punches 8, 9 with the simultaneous application of internal pressure of the filler 6 and the backing of the formed branch 10 by the back-up punch 11. at the end of the first transition of forming the tee 12, the pressure of the filler 6 is released, half-matrices are opened and the semi-finished product 13 of the tee 12 is removed. Before the second and subsequent transitions of forming the tee 12, the shape is adjusted bevels 4, 5 so that the lengths of the chords b of the arcs 14 of the upset end surfaces 1, 2 of the tube stock 3 are equal to the diameter d of the stamped branch 10 of the tee 12.

Пример. Осуществляли формообразование тройника 12 с диаметром отвода d=63 мм из трубной заготовки 3. Заготовкой служил отрезок трубы из стали 12X18H10T (ГОСТ 5632-72) диаметром D=100 мм с толщиной стенки t=1,0 мм и длиной L_заг=270 мм. В области торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 формировали скосы 4, 5 с размерами а=25 мм, с=15 мм. Устанавливали трубную заготовку 3 с эластичным наполнителем 6 марки СКУ - 7Л в нижнюю полуматрицу 7 установки для формообразования элементов трубной арматуры (на чертеже не показана). Смыкали нижнюю полуматрицу 7 с верхней полуматрицей (на чертеже не показана) с усилием 1600 кН и формовали трубную заготовку 3 путем осевой осадки ее торцовых поверхностей 1,2 с усилием P=1000 кН пуансонами осевого сжатия 8, 9 с одновременным приложением внутреннего давления q=115 МПа эластичного наполнителя 6 и подпором формуемого отвода 10 пуансоном подпора 11 с усилием P₁=200 кН. По окончании первого перехода формообразования тройника 12 сбрасывали давление эластичного наполнителя 6, раскрывали полуматрицы и извлекали полуфабрикат 13 тройника 12, имеющий высоту отвода H=10 мм, недостаточную для последующего применения автоматической сварки при сборке тройника 12 в трассу трубопровода. Из полуфабриката 13 тройника 12 извлекался эластичный наполнитель 6. Перед вторым переходом формообразования тройника 12 корректировали форму скосов 4, 5 таким образом, чтобы длины хорд b дуг 14 осаживаемых торцовых поверхностей 1,2 трубной заготовки 3 равнялись диаметру d штампуемого отвода 10 тройника 12, т.е. b=d=63 мм. После этого осуществляли второй переход формообразования с последовательностью операций, описанных для первого перехода. В результате отвод 10 тройника 12 имел высоту H₁=18 мм (на чертеже не показано), достаточную для применения автоматической сварки.Example. Tee 12 was formed with an outlet diameter d = 63 mm from tube billet 3. A piece of pipe made of 12X18H10T steel (GOST 5632-72) with a diameter of D = 100 mm with a wall thickness t = 1.0 mm and a length L _zag = 270 mm was used as a blank. . In the area of end surfaces 1, 2 of the tube billet 3, bevels 4, 5 were formed with dimensions a = 25 mm, s = 15 mm. A pipe billet 3 with elastic filler 6 of the SKU - 7L grade was installed in the lower half-matrix of the installation 7 for forming pipe fittings (not shown in the drawing). The lower half-matrix 7 was joined with the upper half-matrix (not shown) with a force of 1600 kN and the tube billet 3 was formed by axial upsetting of its end surfaces 1.2 with a force of P = 1000 kN by axial compression punches 8, 9 with simultaneous application of internal pressure q = 115 MPa of the elastic filler 6 and the support of the moldable outlet 10 by the punch of the support 11 with a force P ₁ = 200 kN. At the end of the first transition of the formation of the tee 12, the pressure of the elastic filler 6 was relieved, half-matrices were opened and the semi-finished product 13 of the tee 12 was removed, having a tap height H = 10 mm, insufficient for the subsequent use of automatic welding when assembling the tee 12 into the pipeline route. Elastic filler 6 was removed from the semi-finished product 13 of the tee 12. Before the second transition of the forming of the tee 12, the shape of the bevels 4, 5 was adjusted so that the lengths of the chords b of the arcs 14 of the upset end surfaces 1.2 of the tube billet 3 were equal to the diameter d of the formed branch 10 of the tee 12, t .e. b = d = 63 mm. After this, the second transition of forming was carried out with the sequence of operations described for the first transition. As a result, the branch 10 of the tee 12 had a height H ₁ = 18 mm (not shown in the drawing), sufficient for the use of automatic welding.

Представленный способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки позволяет:The presented method of forming unequal tees from a pipe billet allows you to:

- уменьшить количество бракованных деталей в 1,5 раза за счет создания благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния в отводе тройника;- reduce the number of defective parts by 1.5 times due to the creation of a favorable scheme of the stress-strain state in the branch of the tee;

- расширить номенклатуру изготавливаемых полых деталей с отводами на 70%.- expand the range of manufactured hollow parts with bends by 70%.

Claims (1)

Способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки, включающий формирование скосов на торцах трубной заготовки, многопереходное формование трубной заготовки в разъемных матрицах штампа путем осевой осадки ее торцовых поверхностей с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода тройника, отличающийся тем, что перед вторым и последующими переходами формования форму каждого скоса корректируют с обеспечением длины хорды дуги осаживаемой торцовой поверхности трубной заготовки равной диаметру штампуемого отвода тройника. A method of forming unequal tees from a tube stock, including forming bevels on the ends of the tube stock, multi-junction molding of the tube stock in detachable die matrices by axial upsetting of its end surfaces with the simultaneous application of internal pressure of the filler and back-up of the formed tee outlet, characterized in that before the second and subsequent by molding transitions, the shape of each bevel is adjusted to ensure the length of the chord of the arc of the upset end face of the pipe forging equal to the diameter of the stamped branch of the tee.

Images