СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ОТВОДОВ Российский патент 2003 года по МПК B21C37/28 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления крутоизогнутых отводов из трубных заготовок.

Известен способ изготовления крутоизогнутого колена трубопровода по а.с. 539636 с углом гиба α=180^o и радиусом гиба R=D штамповкой трубной заготовки.

Недостатками способа являются.

1. Большой расход металла, исходная трубная заготовка должна иметь диаметр D₀ на 25% больше диаметра отвода D, а толщина стенки S₀ в 1,5 раза больше толщины стенки трубы.

2. Низкое качество детали, максимальная деформация стенки заготовки при обжиме протекает в зоне радиуса гиба R, а не в зонах внутренней R_min и наружной R_max образующих, оценивающих прочность отвода при эксплуатации. Отштампованная деталь существенно отличается по размерам, массе и условиям приварки к прямой трубе от рассчитанного отвода.

3. Высокая трудоемкость изготовления, штампуют в двух штампах. В первом штампе штампуют края заготовки на длине по 0,35L₀, а затем середину - на длине 0,4L₀.

Известен способ изготовления крутоизогнутых отводов по а.с. 1174115 с равнопрочным криволинейным участком из трубных заготовок в одном штампе за один нагрев с минимальными затратами при изготовлении. Способ обеспечивает получение отвода с расчетной толщиной стенки из трубной заготовки с D₀= (1,00-1,02)D и S₀, равной толщине стенки привариваемой трубы.

Недостатком способа являются ограниченные технологические возможности, в частности изготовление отводов только с углом гиба α≤90^o и с радиусом гиба R≥1,2D.

Известен способ изготовления равностенных отводов из трубных заготовок протяжкой по рогообразному сердечнику (А.И. Гальперин, Машины и оборудование для гнутья труб, М.: Машиностроение, 1967, стр. 143-153). Способ обеспечивает изготовление отводов с радиусом гиба R=1,5D и R=1D и с углом гиба α≤90^o.

Недостатком способа являются большие деформации кольцевого растяжения металла трубной заготовки в процессе протяжки по рогообразному сердечнику, которые при малых радиусах гиба превышают механические свойства металлов и сплавов по относительному растяжению δ. Способ не обеспечивает изготовление отводов с углом гиба 180^o и радиусом гиба R<D из марок сталей и сплавов с малой величиной относительного растяжения "δ" при температуре деформации, протяжки (см. А. В. Третьяков, Г.К. Трофимов, М.К. Гурьянова, Механические свойства сталей и сплавов при пластическом деформировании, Справочник, М.: Машиностроение, 1971, стр. 29-31).

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение технологических возможностей способа.

Техническая задача решается за счет того, что в способе изготовления крутоизогнутых отводов из трубных заготовок заданной длины в зависимости от радиуса гиба R и угла гиба α отвод включает протяжку по рогообразному сердечнику в криволинейную заготовку с размером по диаметру, равным диаметру отвода, и расчетным радиусом гиба криволинейной заготовки и догибку криволинейной заготовки в штампе до размеров отвода, при этом определяют радиус гиба криволинейной заготовки при протяжке по формуле

где R₁ - радиус гиба криволинейной заготовки, мм;
D - наружный диаметр отвода (детали), мм;
[δ_T] % - величина относительного удлинения при растяжении конкретного материала трубы при Т^oС,
и угол по формуле

где α₁ - угол гиба криволинейной заготовки;
α - угол гиба отвода;
R - радиус гиба отвода, мм;
R₁ - радиус гиба криволинейной заготовки, мм.

Предлагаемый способ схематично представлен на фиг.1-3. На фиг.1 показана исходная трубная заготовка с размерами D₀, S₀ и L₀=Rα. На фиг.2 показана промежуточная криволинейная заготовка с размерами D, S₀, R₁, α₁ и L=L₀. На фиг. 3 - отвод 1 и привариваемая труба 2 с размерами. Отвод имеет заданные или рассчитанные размеры: заданные d, R, α=180^o, А и рассчитанные - S_вн, S_н, S_m и D, а привариваемая труба - заданные размеры: D_ТР, S_ТР.

Способ осуществляют следующим образом.

На первой операции исходную трубную заготовку с размерами D₀, S₀ и L₀ (см. фиг. 1) надевают на штангу, нагревают до температуры протяжки и протягивают по рогообразному сердечнику в криволинейную заготовку с размерами (см. фиг.2) по наружному диаметру D, равными диаметру отвода, радиусом криволинейной заготовки R₁ в зависимости от механических свойств материала протягиваемой трубы и углом гиба α₁ меньше заданного угла α детали на величину относительного увеличения радиуса криволинейной заготовки R₁ к заданному радиусу отвода R.

На второй операции криволинейную заготовку догибают в штампе до получения детали (отвода) с заданными радиусом гиба R и углом гиба α=180^o (см. фиг.3).

Пример. Требуется изготовить отвод с углом гиба α=180^o, радиусом гиба R= 63.5 мм, межцентровым расстоянием A=127 мм, с внутренним диаметром d=63 мм из стали 12Х18Н10Т для приварки к трубе диаметром D_TP=73 мм с толщиной стенки 4 мм.

1. Рассчитывают размеры толщины стенки отвода в зависимости от толщины стенки привариваемой трубы по формуле а.с. 1464616:
S_i=S_TP(1+n_Rn_α).

На торцах отвода при n_α=0 толщина стенки S_T≥S_TP=4 мм.

В середине угла гиба при βi = 0,5•α ==0,5•180^o=90^o; n_α ==sin90^o=1; n_R=m_R и S_i=S_ТР•m_R;

По внутренней стороне отвода при R_min sinϕ_i=-1 при D_cp=d+S_TP;

По наружной стороне отвода при R_max sinϕ_i=1 и

а

2. Определяют радиус гиба R₁ криволинейной заготовки при протяжке трубной заготовки из стали 12Х18Н10Т в зависимости от величины допустимого относительного удлинения при растяжении [δ_T]% по формуле

принимаем R₁=100 мм, где D=73 мм - наружный диаметр отвода, мм;
= 75% - для стали 1Х18Н9Т при Т=1200^oС по Справочнику Г.К. Трофимов и др., стр. 31.

3. Рассчитывают толщину стенки S₀ (см. фиг.1 и фиг.2) в зависимости от увеличения толщины стенки S₀ до S_вн при догибке криволинейной заготовки с R₁ до R (см. фиг.2 и фиг.3) из выражения:

Принимаем S₀=5 мм.

4. Рассчитывают размеры D₀ и L₀ прямой трубной заготовки (см. фиг.1) при ее протягивании на радиус R₁=100 мм из уточненного выражения А.И. Гальперина, стр. 148.

Принимаем трубу по ГОСТ с D₀=57 мм и S₀=5 мм.

L₀=π[R+0,5(d+2S₀)]•К=3,14[63,5+0,5(63+2•5)]•1,1=3,14•100•1,1=345 мм
5. Уточняют фактическую величину относительного удлинения при протяжке трубной заготовки и промежуточный угол α₁


Предложенный способ изготовления отводов расширяет технологические возможности известных способов изготовления отводов в части увеличения угла гиба α с 90^o до 180^o, радиуса гиба R с 1,5D и 1D до R=0.87D (63,5:73=0.87), обеспечивает изготовление из различных сталей и сплавов в зависимости от их механических свойств и позволяет применять рогообразные сердечники для ГОСТовских отводов, например для отвода 90^o-76x6-R100 мм по ГОСТ 17375-83 при изготовлении нашего отвода 115^o-73x5-R100 мм (d=76-12=64 мм и d=73-10=63 мм) с последующей догибкой в штампе.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления крутоизогнутых отводов. Данный способ изготовления крутоизогнутых отводов из трубных заготовок заданной длины включает протяжку по рогообразному сердечнику в криволинейную заготовку с размерами по диаметру, равными диаметру отвода, и радиусом гиба криволинейной заготовки и догибку криволинейной заготовки в штампе до размеров отвода, при этом радиус гиба криволинейной заготовки при протяжке и угол гиба определяют по зависимостям, приведенным в формуле изобретения. Изобретение расширяет технические возможности известных способов изготовления отводов, обеспечивается возможность их изготовления из различных сталей и сплавов, позволяет применять разнообразные сердечники. 3 ил.

Способ изготовления крутоизогнутых отводов из трубных заготовок заданной длины в зависимости от радиуса гиба и угла гиба отвода, включающий протяжку по рогообразному сердечнику в криволинейную заготовку с размером по диаметру, равным диаметру отвода, и радиусом гиба криволинейной заготовки и догиба криволинейной заготовки в штампе до размеров отвода, отличающийся тем, что определяют радиус гиба криволинейной заготовки при протяжке по формуле

где R₁ - радиус гиба криволинейной заготовки, мм;
D - наружный диаметр отвода, мм;
[δ_T]%- величина относительного удлинения при растяжении конкретного материала трубы при Т^oС,
и угол гиба по формуле

где α₁- угол гиба криволинейной заготовки;
α - угол гиба отвода;
R - радиус гиба отвода, мм;
R₁ - радиус гиба криволинейной заготовки, мм.