СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБКОЙ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ Российский патент 1997 года по МПК B21D9/12 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, преимущественно к способам гибки элементов трубопровода с наполнителем проталкиванием через ручей матрицы, может быть использовано в самолето- и судостроении, а также в других отраслях народного хозяйства.

Известен способ формирования крутоизогнутых патрубков проталкиванием через фильер трубной заготовки с внутренним давлением эластичного наполнения [1]
В известном способе деформирование трубной заготовки осуществляют при постоянном внутреннем давлении эластичного наполнителя. Внутренний подпор позволяет предотвратить искажение поперечного сечения трубной заготовки в процессе ее гибки. Одновременно наличие внутреннего давления в заготовке приводит к увеличению сил трения между наружной поверхностью заготовки и фильерой, которые в случае особо тонкостенных заготовок, приводят к потере устойчивости материала в виде складок на внутреннем радиусе изгиба и разрывов на внешнем радиусе в готовом патрубке.

Известен способ формовки криволинейных крутоизогнутых трубных переходов, при котором трубную заготовку с давлением эластичного наполнителя, заключенного в ее полости, проталкивают через криволинейный ручей, при этом давление наполнителя по мере проталкивания увеличивают [2]
Известный способ позволяет получать крутоизогнутые патрубки с изменяющимися размерами поперечного сечения.

Параметры изменения давления является изменением объема заготовки, при этом изменение ее механических свойств вследствие упрочнения не учитывается. В результате в процессе гибки возможна потеря устойчивости материала, а следовательно и утонение и гофрообразование стенок заготовки. Таким образом изготавливать особотонкостенные патрубки с измененными размерами поперечного сечения известным способом нельзя. Кроме того известный способ подразумевает использование трубчатых заготовок с дном, а это требует дополнительных затрат.

Заявляемый способ позволяет изготавливать крутоизогнутые патрубки из особотонкостенных трубчатых заготовок с неизменными размерами поперечного сечения и в том числе неизменной толщиной, т.е. без утонения и утолщения.

Достигается это тем, что в известном способе изготовления гибкой крутоизогнутых патрубков, при котором трубную заготовку с давлением наполнителя, заключенного в ее полости, проталкивают через криволинейный ручей, и при этом давление наполнителя по мере проталкивания увеличивают, давление наполнителя по зависимости

где q текущее значение давления наполнителя, соответствующее углу β изгиба заготовки;
b, n параметры кривой упрочнения материала заготовки σ = b•εnи

где σ напряжение текучести,
e_и интенсивность деформации;
r₀ наружный радиус трубной заготовки;
R_ср средний радиус изгиба заготовки;
t толщина трубной заготовки;
μ коэффициент трения между материалом заготовки и материалом криволинейного ручья.

Увеличение давления наполнителя, согласно данной зависимости, позволяет не только снизить отрицательное действие сил трения, но и поскольку в ней учитываются изменения механических свойств материала заготовки, упрочняющегося в процессе проталкивания и испытывающего давление, то изменения поперечного сечения заготовки не происходит и гибка осуществляется в условиях устойчивого деформирования при меньших значениях внутреннего подпора.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображена схема реализации предлагаемого способа (фиг.1 начальное положение, фиг.2 конечное положение).

Способ осуществляется следующим образом.

В трубную заготовку 1 устанавливают эластичный наполнитель 2 и размещают ее в гильзе 3 цилиндра проталкивания пресса (не показан) вместе с эластичным буфером 4. К переднему торцу заготовки 1 со стороны буфера 4 подводят пуансон подпора 5, к противоположному торцу пуасон проталкивания 6. Изгибают заготовку 1 ее проталкиванием с усилием P₁ через криволинейный ручей 7 штампа 8. Пуансоном подпора 5 сжимают усилием P₂ контактирующий с наполнителем 2, буфер 4, создавая в заготовке 1 давление g.

По мере проталкивания заготовки и изменения положения переднего торца, определяемого углом b′ давление g в заготовке создают равным

где b, n параметры кривой упрочнения материала заготовки вида σ = b•εnи

где σ напряжение текучести;
e_и интенсивность деформации;
r₀ наружный радиус трубной заготовки;
R_ср средний радиус изгиба заготовки;
t толщина трубной заготовки;
μ коэффициент трения между заготовкой и материалом криволинейного ручья.

Согласно данной зависимости внутреннее давление q_O в заготовке увеличивается по мере ее проталкивания по ручью с учетом упрочнения материала заготовки, вследствие этого не происходит изменение размеров поперечного сечения, а деформирование заготовки устойчивое без утонения и гофрообразования. При этом силы трения интенсивно возрастают в конечный момент проталкивания и их отрицательное влияние значительно снижается.

Пример. Из трубной заготовки наружным радиусом r₀ 50 мм, толщиной стенки t 1,0 мм из титанового сплава Вт 1 0, у которого упрочнения σ = 1047ε0,187и

, b 1047 МПа изготавливали крутоизогнутый патрубок с радиусом гиба R_ср 100 мм и углом гиба α 90^o. Коэффициент трения m между заготовкой и ручьем принимали равным m 0,1.

Устанавливали трубную заготовку в гильзу цилиндра проталкивания пресса. По мере изменения угла изгиба b_i, определяемого начальным к текущим положением переднего торца заготовки, внутреннее давление q_i в заготовке увеличивали. Для расчетов шаг для изменения выбирали 5^o (0,09 рад).

На каждом шаге величину внутреннего давления наполнителя рассчитывали по формуле:

и поддерживали соответственно равными (табл.1).

При этом усилие проталкивания P₁ и подпор P₂ определяли по формулам:

и поддерживали соответственно на каждом шаге по мере проталкивания (табл.2).

Готовые патрубки в зоне внутреннего радиуса изгиба имели утолщение не более 5^o.

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, преимущественно, к способам гибки элементов трубопровода с наполнителем проталкиванием через ручей матрицы и может быть использовано в самолето- и судостроении, а также в других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: трубную заготовку с давлением наполнителя проталкивают через криволинейный ручей, при этом давление наполнителя по мере проталкивания увеличивают по зависимости:
,
где q - текущее значение давления наполнителя, соответствующее текущему углу изгиба β^° заготовки, МПа: 6, n - параметры кривой упрочнения материала заготовки вида: σ = b•εnи

, где σ - напряжение текучести, ε_и - интенсивность деформации, r₀ - наружный радиус трубной заготовки, мм; R_ср. - средней радиус изгиба заготовки, мм; t - толщина трубной заготовки, мм; μ - коэффициент трения между заготовкой и материалом криволинейного ручья. 2 ил., 2 табл.

Способ изготовления гибкой крутоизогнутых патрубков, преимущественно, особотонкостенных, при котором трубную заготовку с давлением наполнителя, заключенного в ее полости, проталкивают через криволинейный ручей, при этом давление наполнителя по мере проталкивания увеличивают, отличающийся тем, что увеличивают давление наполнителя согласно зависимости

где q текущее значение давления наполнителя, соответствующее текущему углу изгиба заготовки, МПа;
β - текущее значение угла изгиба, град;
b, n параметры кривой упрочнения материала заготовки вида G = b•εnи

, где G напряжение текучести;
ε_и - интенсивность деформации;
r_o наружный радиус трубной заготовки, мм;
R_с р средний радиус изгиба заготовки, мм;
t толщина трубной заготовки, мм;
μ - коэффициент трения между заготовкой и материалом криволинейного ручья.