RU2638605C2 - Method for manufacturing thin-walled shells of complex form - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be used to form integral sheet thin-walled shells of axially symmetric shape from sheet blanks having constant thickness along the generatrix which is described by sections of second-order curves. The rotational extraction is carried out per one transition for several successive straight and reverse passes without taking into account temperature deformations.

EFFECT: prevention of temperature deformations against heating of process mandrel.

1 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам осуществления процесса ротационного выдавливания, и может быть использовано для формообразования из листовых заготовок цельных тонкостенных оболочек осесимметричной формы, имеющих постоянную толщину по образующей, которая описывается участками кривых второго порядка.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular, to methods for implementing the rotational extrusion process, and can be used for shaping from sheet blanks solid thin-walled shells of an axisymmetric shape having a constant thickness along the generatrix, which is described by sections of second-order curves.

Известен способ изготовления оболочек оживальной формы ротационным выдавливанием с активным регулированием толщины стенки оболочки в процессе изготовления, включающий деформирование путем одно или несколько переходной давильной обработки вращающейся листовой заготовки, установленной на технологической оправке, при продольном перемещении давильного инструмента в виде давильных роликов, установленных с зазором относительно технологической оправки, при этом в процессе изготовления оболочки при выполнении каждого перехода ротационного выдавливания в любой точке профиля для активного регулирования толщины стенки оболочки величину зазора между давильным инструментом и технологической оправкой в процессе изготовления изменяют на величину, определяемую из приведенной зависимости [1].A known method of manufacturing shells of animate form by rotational extrusion with active regulation of the wall thickness of the shell during the manufacturing process, including deformation by one or more transitional pressing processing of a rotating sheet stock mounted on a technological mandrel, with longitudinal movement of the pressing tool in the form of pressure rollers installed with a gap with respect to technological mandrel, while in the process of manufacturing the shell during each transition rotational Nogo extrude anywhere profile for active regulation shell wall thickness value of the gap between the tool and the process davilnjami mandrel in the manufacturing process is changed to the value determined from the reduced dependence of [1].

К основному недостатку данного способа относится необходимость перед началом обработки настройки режимов на натурной детали, которая в дальнейшем может оказаться непригодной и бракуется. Требуется постоянное (после каждого последующего перехода ротационной вытяжки), а то и на каждом переходе (в пределах одной партии деталей) корректирование режимов давления, что дестабилизирует состояние поверхностного слоя материала заготовки и приводит к непроизводительным затратам времени.The main disadvantage of this method is the need before starting processing the settings of the modes on the full-scale parts, which in the future may be unsuitable and defective. Constant (after each subsequent transition of the rotary hood), and even at each transition (within the same batch of parts), correction of pressure regimes is required, which destabilizes the state of the surface layer of the workpiece material and leads to unproductive time expenditures.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ изготовления тонкостенных оболочек сложной формы из нержавеющих жаропрочных сталей путем многопереходной давильной обработки листовой заготовки на технологической оправке при продольном перемещении давильного инструмента, установленного с зазором относительно последней [2].The closest analogue of the claimed method is a method of manufacturing thin-walled shells of complex shape from stainless heat-resistant steels by multi-jaw pressing processing of a sheet billet on a technological mandrel with longitudinal movement of the pressing tool installed with a gap relative to the latter [2].

В этом способе формообразование проводят одновременно двумя давильными роликами, черновым и чистовым, причем черновой ролик настраивают с опережением движения относительно чистового, а траектории движения роликов, исключающие разнотолщинность оболочки за пределами допуска при формообразовании сложного профиля, задают отдельно для каждого ролика с учетом температурных деформаций от нагрева технологической оправки на предыдущем переходе, корректировку температурных деформаций от нагрева технологической оправки по мере формообразования оболочек в пределах одной партии проводят начиная с третьей детали в партии на каждом переходе. Для стабилизации процесса вытяжки и исключения перенаклепа поверхности зазоры для чистовых роликов выбирают в пределах 0,35-0,6 от величины зазора для черновых роликов.In this method, shaping is carried out simultaneously by two pressure rollers, draft and finishing, and the draft roller is set ahead of the movement relative to the finish, and the trajectories of the rollers, excluding the shell thickness outside the tolerance when forming a complex profile, are set separately for each roller, taking into account temperature deformations from heating the technological mandrel at the previous transition, adjusting temperature deformations from heating the technological mandrel as the shape Shelling within one batch is carried out starting from the third part in the batch at each transition. To stabilize the drawing process and to avoid re-hardening of the surface, the clearances for finishing rollers are selected within the range of 0.35-0.6 of the gap for roughing rollers.

Основным недостатком данного способа является то, что осуществляя переходы за один проход, необходимо прилагать значительные усилия, приводящие к нагреву заготовки, инструмента и технологической оправки и вследствие этого к температурным деформациям детали, требующим корректировки.The main disadvantage of this method is that when making transitions in one pass, it is necessary to exert considerable efforts leading to heating of the workpiece, tool and technological mandrel and, as a result, to temperature deformations of the part that require adjustment.

В основу изобретения положена задача разработать способ ротационного выдавливания тонкостенных оболочек с равномерной толщиной стенки, обеспечивающий отсутствие существенных температурных деформаций детали.The basis of the invention is the task of developing a method of rotational extrusion of thin-walled shells with a uniform wall thickness, ensuring the absence of significant temperature deformations of the part.

Технический результат достигается тем, что при изготовлении тонкостенных оболочек сложной формы из нержавеющих жаропрочных сталей путем многопереходной давильной обработки листовой заготовки при продольном перемещении давильного инструмента, установленного с зазором относительно последней, согласно изобретению формообразование проводят одновременно двумя давильными роликами, черновым и чистовым, причем черновой ролик настраивается с опережением движения относительно чистового, а траектории движения роликов, исключающие разнотолщинность оболочки за пределами допуска при формообразовании сложного профиля, задают отдельно для каждого ролика, и зазоры для чистовых роликов выбирают в пределах 0,35-0,6 от величины зазора для черновых роликов, а для исключения перенаклепа поверхности процесс вытяжки осуществляют в один переход за несколько прямых и обратных проходов, постепенно укладывая заготовку на технологическую оправку, при этом корректировка температурных деформаций от нагрева технологической оправки не требуется, поскольку многопроходный процесс проводят с меньшими усилиями, и нагрев при этом несущественен.The technical result is achieved by the fact that in the manufacture of thin-walled shells of complex shape from stainless heat-resistant steels by means of multi-jaw pressing processing of a sheet stock with longitudinal movement of the pressing tool installed with a gap relative to the latter, according to the invention, the forming is carried out simultaneously by two pressure rollers, draft and finishing, and a rough roller it is set ahead of the movement relative to the finish, and the trajectories of the rollers excluding the difference The shell thickness outside the tolerance when forming a complex profile is set separately for each roller, and the clearances for finishing rollers are selected within 0.35-0.6 of the gap for roughing rollers, and to prevent re-hardening of the surface, the drawing process is carried out in one transition per several direct and return passages, gradually laying the workpiece on the technological mandrel, while the correction of temperature deformations from heating the technological mandrel is not required, since the multi-pass process is carried out with less effort, and the heating is not significant.

Сущность изобретения в том, что процесс вытяжки осуществляют в один переход за несколько прямых и обратных проходов, постепенно укладывающих заготовку на оправу, при этом нагрев оправки незначителен и температурных деформаций детали от нагрева оправки не происходит.The essence of the invention is that the drawing process is carried out in one transition for several direct and reverse passages, gradually stacking the workpiece on the frame, while the mandrel is insignificant and there is no thermal deformation of the part from heating the mandrel.

Описываемый способ поясняется схемой (Фиг. 1), на которой представлены: шпиндель станка 1, технологическая оправка 2, заготовка 3, прижим 4, инструмент (давильные ролики) 5 и 6, траектории движения роликов 7 и 8.The described method is illustrated by the diagram (Fig. 1), which shows: the spindle of the machine 1, the technological mandrel 2, the workpiece 3, the clamp 4, the tool (pressure rollers) 5 and 6, the trajectory of the rollers 7 and 8.

Способ осуществляют в следующей последовательности: на шпиндель 1 давильного станка устанавливают технологическую оправку 2. К технологической оправке прижимают плоскую заготовку 3 и фиксируют прижимом 4. Устанавливают давильные ролики 5, 6. Включают вращение шпинделя стана с технологической оправкой, подачу роликов и выполняют формообразование, последовательно выполняя прямые 7 (к шпинделю) и обратные (от шпинделя) проходы 8. Поскольку процесс вытяжки осуществляют в один переход за несколько прямых и обратных проходов, постепенно укладывающих заготовку на технологическую оправку, многопроходный процесс проводят с меньшими усилиями, и нагрев при этом несущественен. Таким образом, корректировка температурных деформаций от нагрева технологической оправки не требуется.The method is carried out in the following sequence: a technological mandrel is installed on the spindle 1 of the press machine 2. A flat workpiece 3 is pressed against the technological mandrel and fixed with a clamp 4. The pressure rollers 5, 6 are installed. The spindle of the mill with the technological mandrel is turned on, the rollers are fed and formed, sequentially performing straight 7 (to the spindle) and reverse (from the spindle) passages 8. Since the drawing process is carried out in one transition for several direct and reverse passages, gradually laying guides the workpiece to process the mandrel, the multipass process is carried out with less effort, and wherein the heating is insignificant. Thus, the correction of temperature deformations from heating the technological mandrel is not required.

Пример осуществления способаAn example of the method

Проводят ротационную вытяжку тонкостенной оболочки из нержавеющего жаропрочного никелевого сплава с сопряжениями сложного (оживального) профиля толщиной 1,8 мм, диаметром 925 мм и высотой 400 мм.A thin-walled shell of stainless heat-resistant nickel alloy is rotationally drawn with mates of a complex (animated) profile 1.8 mm thick, 925 mm in diameter and 400 mm high.

Размеры исходной плоской заготовки: толщина 2,5 мм, диаметр 1000 мм. В качестве формообразующего инструмента используют комплект стальных закаленных роликов с радиусом рабочей поверхности 16 мм. Черновой ролик настраивают с опережением движения относительно чистового ролика на 4 мм. Обработку производят за один переход, содержащий по 12 прямых и обратных проходов. Скорость вращения технологической оправки 230 об/мин, подача прямого прохода 2,1 мм/об, подача обратного - 1,8 мм/об. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости используют индустриальное масло. Толщину стенки оболочки измерили по четырем образующим с шагом измерений 30 мм. Профиль проверили на контрольно-измерительной машине.The dimensions of the initial flat billet: thickness 2.5 mm, diameter 1000 mm. As a forming tool, a set of hardened steel rollers with a radius of the working surface of 16 mm is used. The draft roller is adjusted ahead of the movement relative to the finishing roller by 4 mm. Processing is performed in one transition, containing 12 forward and reverse passages. The technological mandrel has a rotation speed of 230 rpm, a direct feed of 2.1 mm / rev, a reverse feed of 1.8 mm / rev. As a cutting fluid, industrial oil is used. The wall thickness of the shell was measured by four generators with a measurement step of 30 mm. The profile was checked on a control and measuring machine.

Результаты формообразования оболочки следующие:The shell forming results are as follows:

- профиль оболочки соответствует расчетному;- the shell profile corresponds to the calculated one;

- поверхностные дефекты в виде микротрещин отсутствуют;- surface defects in the form of microcracks are absent;

- разнотолщинность стенки в пределах допуска 0,3 мм.- wall thickness within the tolerance of 0.3 mm.

Использование способа позволит расширить технологические возможности для формообразования оболочек сложного профиля, повысить производительность и качество обработки при ротационном выдавливании осесимметричных деталей, таким образом, обеспечить снижение себестоимости изделий.Using the method will expand the technological capabilities for the formation of shells of a complex profile, increase productivity and quality of processing during rotational extrusion of axisymmetric parts, thus ensuring a reduction in the cost of products.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2438820 C1 Российская Федерация, МПК 7 B21D 22/16. Способ изготовления оболочек оживальной формы / А.В. Бондарь, А.В. Гребенщиков, Н.Н. Родюков, В.Н. Борисов, А.Н. Некрасов, Г.В. Тюрин, B.C. Аксенов // Опубликовано: 10.01.2012.1. Patent RU 2438820 C1 Russian Federation, IPC 7 B21D 22/16. A method of manufacturing shells of a lively form / A.V. Bondar, A.V. Grebenshchikov, N.N. Rodyukov, V.N. Borisov, A.N. Nekrasov, G.V. Tyurin, B.C. Aksenov // Published: 01/10/2012.

2. Патент RU 2511166 C1 Российская Федерация, МПК 7 B21D 22/16, B21D 51/16. Способ ротационной вытяжки тонкостенных деталей сложного профиля / В.В. Горлищев, С.Н. Коденцев, Г.А. Сухочев // Опубликовано: 10.04.2014 - прототип.2. Patent RU 2511166 C1 Russian Federation, IPC 7 B21D 22/16, B21D 51/16. The method of rotational drawing of thin-walled parts of a complex profile / V.V. Gorlishchev, S.N. Kodentsev, G.A. Sukhochev // Published: 04/10/2014 - prototype.

Claims (1)

Способ изготовления тонкостенных оболочек сложной формы из нержавеющих жаропрочных сталей, включающий формообразование вытяжкой листовой заготовки на технологической оправке продольным перемещением, установленных с зазором относительно последней, одновременно чернового и чистового давильных роликов с опережением движения чернового ролика относительно чистового, при этом для исключения разнотолщинности оболочки за пределами допуска при формообразовании сложного профиля траекторию движения роликов задают отдельно для каждого ролика, а зазоры для чистовых роликов выбирают в пределах 0,35-0,6 от величины зазора для черновых роликов, отличающийся тем, что вытяжку осуществляют в один переход за несколько последовательно выполняемых прямых и обратных проходов, постепенно укладывая заготовку на оправку, без корректировки температурных деформаций детали от нагрева оправки.A method of manufacturing thin-walled shells of complex shape from stainless heat-resistant steels, including shaping by drawing a sheet blank on a technological mandrel by longitudinal movement, installed with a gap relative to the last, at the same time rough and finishing pressure rollers with the advance of the rough roller moving relative to the finish roller, while eliminating the shell different thickness outside tolerance for forming a complex profile, the trajectory of the rollers is set separately for each face, and the clearances for the finishing rollers are selected within 0.35-0.6 of the gap for roughing rollers, characterized in that the hood is carried out in one transition for several successively performed forward and reverse passages, gradually laying the workpiece on the mandrel, without adjustment thermal deformation of the part from heating the mandrel.

Images