СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕЦИЗИОННЫХ ТРУБ Российский патент 2008 года по МПК B21C1/00 

Изобретение относится к способам обработки металлов давлением, а именно к производству труб волочением трубной заготовки, и может быть использовано для производства прецизионных капиллярных труб.

Трубы, предназначенные для изготовления оболочек для тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), должны быть идентичными в каждой кассете и отвечать повышенным по сравнению с другой подобной продукцией требованиям ТУ 14-159-264-97 и иметь следующие показатели точности размеров: по наружному диаметру +/-0,015 мм, по толщине стенки +/-0,015 мм.

Шероховатость наружной поверхности Ra должна быть не более 0,63 мкм.

Шероховатость внутренней поверхности Ra должна быть не более 0,80 мкм.

Кроме того, они должны иметь высокую точность и стабильность размеров по длине каждой трубы, труб в партии и между партиями труб.

Известен [1] способ производства прецизионных капиллярных труб волочением на оправке через вращающиеся волоки. Сущность изобретения состоит в деформации полой заготовки на оправке рядом последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения с постоянным отношением удельной энергии по очагам деформации.

Основным недостатком данного способа является невозможность обеспечения высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенок, что приводит к снижению выхода годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97, на 35-40%.

В качестве прототипа принят способ получения прецизионных капиллярных труб [2], который включает волочение на оправке с коэффициентом вытяжки, равным 4.

Основным недостатком данного способа является невозможность обеспечения высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенок, одинаково высокого качества внутренней и наружной поверхностей труб, что приводит к снижению выхода годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97, на 35-40%.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является обеспечение высокой точности и стабильности размеров трубы по диаметру и толщине стенки, одинаково высокого качества внутренней и наружной поверхностей труб и вследствие этого повышение выхода годного продукта.

Задача решается тем, что в способе производства прецизионных труб, включающем волочение трубной заготовки на оправке, заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7.

Сочетание прокатки и безоправочного волочения с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0 на первом этапе, безоправочного волочения по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0 на втором этапе; и волочения на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, обработки трубы с оправкой телами качения, а затем безоправочного волочения трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7 на последнем этапе позволяет добиваться на каждом этапе максимально возможной деформации трубной заготовки по диаметру и толщине стенки при высоких качественных характеристиках ее поверхностей. Высокая точность и стабильность размеров капиллярных труб с одновременной субмикронной чистотой наружной и внутренней поверхностей труб, снижение количества брака, обеспечиваемых предлагаемой технологией, повышают выход годного продукта, отвечающего ТУ 14-159-264-97.

Коэффициенты вытяжки и количество проходов на каждой операции лимитируются требованиями получения необходимых размеров при одновременно высоком качестве поверхностей. Поэтому волочение в один проход на втором этапе не позволит добиться поставленной задачи.

При коэффициентах вытяжки: менее 7,0 - на первом этапе; менее 1,4 - на втором этапе; менее 1,2 - на длинной оправке; менее 1,2 - б/о волочения на последнем этапе - не будут достигнуты нужные размеры с необходимой степенью шероховатости наружной поверхности, не будет проработана структура металла. Вследствие чего снизится выход годного продукта.

При коэффициентах вытяжки: более 10,0 - на первом этапе; более 3.0 - на втором этапе; более 2,4 - на длинной оправке; более 1,7 для б\о волочения на последнем этапе - не будут достигнуты нужные размеры с необходимой степенью шероховатости внутренней поверхности. Снизится выход годного продукта.

Испытания предложенной технологии проводились по нижеуказанному маршруту (по основным операциям, без упоминания вспомогательных термообработки, обезжиривания, правки и т.п.). Маршрут включал:

1. Подготовку заготовки

2. Прокатку трубной заготовки на стане ХПТ-55

3. Прокатку на стане ХПТ-32

4. Прокатку на стане ХПТР-15-30

5. Безоправочное (б/о) волочение

6. Прокатку на стане ХПТР-8-15

7. Б/о волочение

8. Прокатку на стане ХПТР-8 -15

9. Б/о волочение

10. Б/о волочение

11. Волочение на длинной оправке на предготовый размер

12. Обкатка трубы с оправкой

13. Б/о волочение на готовый размер 2,3×0,30

В таблице 1 приведены результаты осуществления производства прецизионных труб в режимах предлагаемой технологии.

Анализ приведенных примеров показывает, что использование предлагаемого изобретения позволяет достичь нового технического результата - обеспечить высокую точность и стабильность размеров трубы по диаметру и толщине стенки, одинаково высокое качество внутренней и наружной поверхностей труб.

Отбраковка по несоответствию требованиям ТУ 14-159-264-97 на трубы, применяемые в атомной промышленности, снизилась с 35-40 до 10-12%.

Таблица 1Результаты осуществления производства прецизионных труб в режимах предлагаемой технологии№№Коэффициент вытяжки на этапе варьирования прокатки и безоправочного волоченияКоэффициент вытяжки 2-х проходного безоправочного волоченияКоэффициент вытяжки волочения на оправке на предготовый размерКоэффициент вытяжки б/о волочения на готовый размерКоличество брака по ТУ 14-159-264-97 % от общей массы продукции17.03,01.201.701227.02.01.22.1,561137.01.451.24.1.251047.01,411.801.221257.01.402.401.201268.53,01.201.701278.52.01.22.1.561288.51.451.241.251098.51.411.801.2211108.51.402.401.20121110.03.01.201.70121210.02.01.22.1.56111310.01.451.241.25111410.01.411.801.22101510.01.402.401.2012

Список использованной литературы

1. Патент РФ №2025161 кл. В21С 3/08. Способ производства тонкостенных труб, И.И.Казакевич, Д.И.Казакевич, В.А.Шелементьев, Н.П.Рябихин, заявитель Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения», опубл. 1994.12.30., заявка. №5060729/27, з. 1992.07.07.

2. Особенности производства прецизионных труб малых размеров в условиях современных мини-производств. Ю.Н.Стасовский, А.А.Верещагин, М.: Сталь, 2004 г., №10, с.56.

Способ предназначен для производства прецизионных капиллярных труб волочением. Высокая точность и стабильность размеров трубы по диаметру и толщине стенки, качество поверхности и повышение выхода годного продукта достигается за счет того, что в способе, включающем волочение трубной заготовки на оправке, заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7. 1 табл.

Способ производства прецизионных труб, включающий волочение трубной заготовки, отличающийся тем, что заготовку попеременно подвергают прокатке и безоправочному волочению с коэффициентом вытяжки, равным 7,0-10,0, после чего трубную заготовку подвергают безоправочному волочению по меньшей мере в 2 прохода с коэффициентом вытяжки, равным 1,4-3,0, затем осуществляют волочение на длинной оправке с коэффициентом вытяжки 1,2-2,4, далее трубу с оправкой обрабатывают телами качения, а затем проводят безоправочное волочение трубы с коэффициентом вытяжки 1,2-1,7.