SU774904A1 - Method of relieving residual strain in tubular blanks - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области технологии машиностроени  и может быть использовано дл  сн ти  в трубных заготовках остаточных напр же- , НИИ после выполнени  таких операций , как калибрование, объемное дорнование и др.The invention relates to the field of mechanical engineering technology and can be used for removing residual stresses and scientific research institutes in tubular billets after performing such operations as calibration, bulk burnishing, etc.

Сн тие остаточных напр жений в холоднодеформированных трубных заготовках  вл етс  самосто тельной технологической операцией, предшествую 1ей механической обработке заготовок фрезерованием, зенкерованием, черновым растачиванием и цр. Сн тие остаточных напр жений обеспечивает повышение точности процессов глеханическойобработки , особенно в трубных заготовках, имеющих переменную продольную и диаметральную жесткость.The removal of residual stresses in cold-formed tubular billets is a self-contained technological operation preceding the first machining of billets by milling, countersinking, rough boring and rot. The removal of residual stresses provides an increase in the accuracy of the processes of glare processing, especially in tubular billets with variable longitudinal and diametral rigidity.

Известен способ сн ти  остаточных напр жений в трубных заготовках путем создани  дополнительных объемных напр жений одновременным воздействием на заготовку вибраций, круговых движений и крутильных колебаний ,There is a known method for removing residual stresses in pipe billets by creating additional volumetric stresses by simultaneously affecting the workpiece with vibrations, circular motions and torsional vibrations,

Основным недостатком известного способа  вл етс  то, что он обеспечивает сн тие остаточных напр жений только на 50-70%, что в р де случаевThe main disadvantage of this method is that it provides for the removal of residual stresses by only 50-70%, which in some cases

(например, при механической обработке разностенных трубных заготовок)  вл  е .тсз. недостаточным.Вторым недостатком известного способа  вл етс  сложность технологии из-за необходимости одновременного воздействи  на заготовку трех совершенно различных идов возмущающих движений, а также тем, что оптимальные рабочие режимы спо10 соба подлежат предварительному экспериментальному определению.(for example, in the machining of differential billets) is e. insufficient. The second disadvantage of the known method is the complexity of the technology due to the necessity of simultaneously affecting the workpiece of three completely different IDs of disturbing movements, as well as the fact that the optimal operating conditions of the method are subject to preliminary experimental determination.

Целью изобретени   вл етс  снижение уровн  остаточных напр жений и упрощение технологии.The aim of the invention is to reduce the level of residual stresses and simplify the technology.

1515

Поставленна  цель достигаетс  тем, что после создани  дополнительных объемных напр жений производ т пластическую осадку заготовки до степени осевой деформации в пределах The goal is achieved by the fact that after creating additional volumetric stresses, the plastic billet is produced to the degree of axial deformation within

20 0,3-3,5%, при этом дополнительные объемные напр жени  создают упругопластической раздачей заготовки по внутренней поверхности на 0,1-5,0%.20 0.3-3.5%, while additional volumetric stresses create elastoplastic distribution of the workpiece along the inner surface by 0.1-5.0%.

На фиг. 1 схематически изображена FIG. 1 is schematically depicted.

25 раздача трубной заготовки путем напрессовки ее на оправку с определенным нат гом; на фиг. 2 - схема осадки заготовки на оправке; на фиг. 3 эпюры окружных напр жений.25 distribution of pipe billet by pressing it onto a mandrel with a certain tension; in fig. 2 is a diagram of the draft precipitation on the mandrel; in fig. 3 epures of circumferential stresses.

30 Основным приемом предлагаемого способа  вл етс  пластическа  осадк трубной заготовки, обеспечивающа  согласно теоретическим и экспериментальным исследовани м значительн меньшую величину остаточных напр же ний, чем,например, объемное дорнование . Однако, при пластической оса ке тонкостенных заготовок типа гиль и длинных цилиндров неравномерное увеличение диаметра отверсти  заготовок приводит к потере их продоль устойчивости что исключает использо вание процесса в чистом виде дл  сй ти  остаточн з х напр жений, Дл  устранени  этого недостатка предлагаетс  использовать окружные напр жени  раст жени , предваритель наведенные в стенках заготовки при деформации упруго-пластической раздачи. Эту деформацию осуществл ю например, напрессовкой заготовки на оправку с определенным нат гом или путем создани  в полости заготовки определенного гидравлического давлени  и др. В процессе после дующей осадки эти напр жени  раст жени  преп тствуют.радиальному течению металла до тех пор, пока они не будут полностью компенсированы окружи-JMH напр жени ми сжати  от осевого нагружени  заготовки. Таким образом, предлагаемый спо соб состоит в пластической осадке заготовки до степени осевой деформ 1ДИИ в пределах 0,3-3,5% с предвари тельным созданием дополнительных объемных напр жений упруго-пластической раздачей заготовки по внутренней поверхности на 0,1-5,0%. Осева  деформаци  свыше 3,5% приводит к потере осевой устойчиво и по влению бочкообразности загото вок. Упруго-пластическа  деформаци  раздачи заготовки свыт.ие 5% может привести к по влению микротр щин и разрывам заготовок труб. Способ осуществл етс  следующи образом. Обработанную дорном трубную заготовку 1 (см, фиг. 1) напрессовывают с усилием Р на оправку 2 с определенным нат гом, обеспечивающ деформацию раздачи заготовки по внутренней поверхности на 0,1-5,0% Эпюра возникающих при этом дополни тельных окружных напр жений раст ж ни  6 показана на фиг. 3, Затем напрессованную на оправку 2 загото ку 1 подвергают пластической осадк ( см. фип. 2) под действием усили  осадки Р до осевой деформации 0,3 3,5%. При этом в заготовке возника окружные напр жени  сжати  о , благодар  которым суммарна  эпюра окрух ных напр жений приобретает ви 6 (см. фиг, 3). Дальнейша  осева  деформаци  заготовки 1 приводи к по влению пластических деформаци сначала у отверсти , а потом по всейстенке заготовки. Эпюра соответствующих этому состо нию напр жений показана на фиг. 3 штриховой линией. При этом дл  предотвращени  неравномерного радиального течени  и отрыва металла от поверхности оправки,, привод щих к потере продольной устойчивости деформируемой заготовки, осевое деформирование прекращают в тот момент , когда осева  деформаци  достигает предела (0,3-3,5%). Пример, Парти  трубных образцов из стали 45 в количестве 25 штук, имеющих отверстие со средним диаметром 3,2,105 мм и относительную толщину стенки 1,25, была предварительно обработана многозубым дорном с общим нат гом 1,6 мм. Измеренные в средней части образцов отверсти  имели после дорновани  средний диаметр 33,539 мм с полем рассе ни  0,0366 мм, соответствующим 2а классу точности. Напрессовка образцов на оправку осуществл лась с нат гом 0,5 мм, обеспечивающим деформацию раздачи по внутренней поверхности на 2,5%, Усилие напрессовки составл ло 18,5 тс, Пластическа  осадка образцов осуществл лась на гидравли-. ческом прессе по упорам с усилием осадки 35 тс. .Осевое деформировнние прекращалосьпри осевых деформаци х бразцов, составл ющих 2%, Исходный уровень остаточных осевых и окружных напр жений в образцах составл л соответственно 18 и 21 кГс/мм ,После применени  способа уровень напр жений был снижен до 2,5 кГс/мм, что сотавило 12-14% от исходного уровн  остаточных напр жений. Эти напр жени  возникли в результате пластической осадки образцов. Кроме того, после сн ти  остаточных напр жений описанным сцособом средний диаметр отверстий образцов в тех же сечени х увеличилс  до 33,574 мм с одновременным уменьшением пол  рассе ни  до 0,0234 мм, что соответствует 2 классу точности. После сн ти  остаточных напр жений согласно предлагаемому способу с наружных поверхностей образцов снимались слои металла в виде лысок глубиной до 3,5 мм. При этом искажений геометрии отверстий образцов практически не наблюдалось, тогда как некруглость образцов после дорновани  составл ла 0,05 мм. Предлагаемый способ позвол ет снизить уровень остаточных напр жений на 85-100%, Кроме того, способ обеспечивает повышение точности отверстий заготовок при некотором увеличении их внутреннего диаметра, а также способствует повышению точности при выполнении последующих операций30 The main method of the proposed method is plastic sediment of pipe billet, which, according to theoretical and experimental studies, provides a much smaller amount of residual stresses than, for example, bulk drowning. However, when plastic thinning of thin-walled billets such as Gil and long cylinders, an uneven increase in the bore diameter of the blanks leads to a loss of their longitudinal stability, which eliminates the use of the process in its pure form for the residual stresses. stretching, the precursor induced in the walls of the workpiece during deformation of the elastic-plastic distribution. This deformation was carried out, for example, by pressing a billet onto a mandrel with a certain tension or by creating a certain hydraulic pressure in the billet cavity, etc. In the process of subsequent precipitation, these stresses in tensile stress prevent the radial flow of the metal until fully compensated for surrounding-JMH compressive stresses from axial loading of the workpiece. Thus, the proposed method consists in plastic slug of the billet to the degree of axial deformity of DII within 0.3–3.5% with preliminary creation of additional volumetric stresses of elastic-plastic distribution of the billet on the inner surface by 0.1–5.0 % An axial strain of more than 3.5% leads to a loss of axial stability and the appearance of barrel-shaped billets. Elastic-plastic deformation of the distribution of billets with a lead of 5% can lead to the appearance of microstructures and rupture of billet pipes. The method is carried out as follows. The downhole-machined tubular billet 1 (see Fig. 1) is pressed with a force P onto the mandrel 2 with a certain tension, ensuring the deformation of the billet distribution on the inner surface by 0.1-5.0% of the piping resulting from this additional circumferential stresses 6 and 6 are shown in FIG. 3 Then, the tread 1 pressed on the mandrel 2 is subjected to plastic sediment (see Fig. 2) under the action of a slump force P to an axial deformation of 0.3–3.5%. In this case, circumferential compressive stresses о, due to which the total diagram of the surrounding stresses acquires vi 6, arise in the workpiece (see Fig. 3). Further axial deformation of the workpiece 1 leads to the appearance of plastic deformation, first at the hole, and then throughout the wall of the workpiece. The diagram of the stresses corresponding to this state is shown in FIG. 3 dashed line. At the same time, in order to prevent uneven radial flow and metal detachment from the surface of the mandrel, resulting in loss of the longitudinal stability of the deformable workpiece, axial deformation is stopped at the moment when the axial deformation reaches the limit (0.3-3.5%). Example: A batch of 25 steel pipe specimens in the amount of 25 pieces, having a hole with an average diameter of 3.2.105 mm and a relative wall thickness of 1.25, was pretreated with a multi-tooth mandrel with a total tension of 1.6 mm. The holes measured in the middle part of the specimens had an average diameter of 33.539 mm after coring, with a field scattering of 0.0366 mm, corresponding to the 2a accuracy class. The pressing of the samples onto the mandrel was carried out with a tension of 0.5 mm, which ensured the deformation of the distribution along the inner surface by 2.5%. The pressing force was 18.5 tf. ches press on stops with a force of up to 35 tf. The axial deformation stopped at axial deformations of the samples of 2%. The initial level of residual axial and circumferential stresses in the samples was 18 and 21 kGs / mm, respectively. After applying the method, the voltage level was reduced to 2.5 kG / mm, which is 12–14% of the initial level of residual stresses. These stresses resulted from plastic precipitation of the samples. In addition, after the residual stresses were removed by the method described, the average diameter of the sample holes in the same sections increased to 33.574 mm with a simultaneous decrease in the scattering field to 0.0234 mm, which corresponds to grade 2 accuracy. After removal of residual stresses according to the proposed method, metal layers were removed in the form of bald spots up to 3.5 mm in depth from the external surfaces of the samples. At the same time, there were practically no distortions in the geometry of the sample openings, while the non-circularity of the specimens after the cornea was 0.05 mm. The proposed method allows to reduce the level of residual stresses by 85-100%. In addition, the method provides an increase in the accuracy of the holes of the blanks with a certain increase in their internal diameter, and also contributes to an increase in accuracy when performing subsequent operations

механической обработки заготовок, Способ характеризуетс  простотой технологии.machining of workpieces, the Method is characterized by simplicity of technology.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 403530, кл. В 23 Р 25/00, 1971,1. USSR author's certificate No. 403530, cl. B 23 P 25/00, 1971, PZPz тt .f.f