СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК Советский патент 1995 года по МПК B21D53/16 B21D5/10 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления кольцевых заготовок для деталей газотурбинных двигателей и может найти применение в других отраслях промышленности, где изготавливаются различные кольцеобразные изделия с использованием контактно-стыковой сварки гнутых полос.

Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовления.

Это достигается за счет обеспечения калибровки без правки-раскатки.

На фиг. 1 показана заготовка, согнутая по предложенному способу; на фиг. 2 стык перед сваркой; на фиг. 3 сваренный стык.

Все операции, кроме гибки, предлагаемого способа изготовления кольцевых заготовок осуществляются так же, как и в способе-прототипе. Гибку осуществляют следующим образом. Исходные полосы размечают на участки, соответствующие по длине прямолинейной зоне и зонам различной кривизны по линии нейтрального слоя. Затем размеченные полосы гнут в кольцо в валках гибочного станка по обычной технологии, контролируя кривизну шаблоном. Однако наиболее предпочтительным способом является гибка намоткой на специальную отправку, которая имеет форму и размеры согнутых кольцевых заготовок по внутренней поверхности.

Примером реализации способа является изготовление кольцевых заготовок диаметром по внутренней поверхности D 325 мм из листа титанового сплава ОТ4-1 толщиной t 12 мм.

Ширина сечения заготовки b 80 мм.

Припуск на сварку А 28 мм.

Ширина зажимных губок сварочной машины К 20 мм.

Конечный раствор губок после сварки Г 26 мм.

Диаметр готовой кольцевой заготовки по линии нейтрального слоя
D_o^k= D + t 325 + 12 337 мм
Радиус нейтрального слоя готовой (калиброванной на ε≈1,5%) заготовки
R_o^k= D_o^k/2 337 2 168,5 мм.

Радиус нейтрального слоя заготовки до калибровки
R_o 166 мм.

Длина прямолинейного участка
l K + 0,5 A + 0,5 Г 20 + 14 + 13 47 мм.

Расстояние между центром кривизны расчетной кольцевой заготовки и центром кривизны первой (средней) зоны
В 1,04 х l 30,92 1,04 х
x47 30,92 ≈18 мм.

Радиус первой (средней) зоны
R₁ R_o + 0,705 x l 21,0 166 + 0,706 х 47 21 1782 мм.

Радиус двух зон, примыкающих к первой
R₂ R_o 166 мм.

Радиус двух зон, примыкающих к прямолинейным участкам
R₃ R_o 0,706 x l 21,0 166 0,706 х 47 21 111,8 мм.

Разбивка заготовок на зоны проведена исходя из допущения, что зона с радиусом R₁ в процессе сварки (когда часть заготовки по периметру в зоне прямых участков оплавляется и высаживается в виде грата) упруго догибается с изменением радиуса R₁ до величины, близкой к R₂, кривизна зон с радиусом R₂ практически не изменяется, а в зонах с радиусом R₃ происходит упругое разгибание, приводящее к некоторому увеличению R₃ (из-за того, что небольшой прямой участок в периметре заготовки после сварки все еще сохраняется, радиус зон, примыкающих к этим участкам после сварки, увеличивается, но остается существенно меньшим, чем R₂). При этом дугам с радиусами R₁ и R₂ соответствуют центральные углы, равные , а дугам с радиусом R₃ центральные углы, равные .

Радиусы R₁, R₂ и R₃, а также центральные углы, соответствующие дугам с указанной кривизной, подобраны так, что при заданной величине прямых участков суммарная длина этих дуг и прямых участков независимо от диаметра по нейтральному слою численно равна сумме длины развертки расчетной кольцевой заготовки и припуска на сварку: 2 ˙π˙R_o + A.

Длина исходной полосы:
L_o=2·l + R₁+2 R₂+2 R₃=2πR_o+A
L_o 2,47 + 1,57˙178 ˙2 + 3,14 х 166 +
+1,57 ˙111,8 2 ˙3,14 ˙166 + 28;
L_o 94 + 278,8 + 521,2 + 175,5 1042,5 + 28 1070,5 мм.

Полосы длиной 1070,5 мм были размечены на участки
47 + 87,75 + 260,6 + 279,8 + 260,6 +
+ 87,75 + 47. Размеченные полосы согнуты в кольцо с контролем кривизны по шаблону. Малая ось кольцевой заготовки после гибки по внутренней поверхности:
С_м^г ≈R₁ + 0,7 ˙R₂ + 0,3 R₃ B t 178,2 + 116,2 + 33,6 18 12298 мм Большая ось кольцевой заготовки после гибки по внутренней поверхности
С_б^г ≈2R₂ + B t 2˙ 166 + 18 12338 мм.

Овальность кольцевой заготовки после гибки
Э ^г= С_б^г С_н^г 338 298 40 мм.

Малая ось кольцевой заготовки после сварки по внутренней поверхности
С_м^с ≈1,7 ˙R₂ + 0,3 R t 282,2 + 33,6 12 303,8 мм.

Большая ось кольцевой заготовки после сварки по внутренней поверхности
С_б^с ≈0,2 R₂ + B 0,5 A t 332 +
+18 14 12 324 мм.

Овальность кольцевой заготовки после сварки
Э^с= С_б^с С_м^с 324 303,8≈ 20 мм.

Таким образом, полученные кольцевые заготовки после сварки имели овальность порядка 20 мм, что составляло ≈6% от диаметра. Такие кольцевые заготовки свободно одевались на калибровочную оснастку без раскатки.

Использование данного способа изготовления сварных кольцевых заготовок из листа обеспечивает получение формы сваренных заготовок, максимально приближенной к форме круга; калибровку сваренных заготовок без предварительной правки-раскатки прямолинейных участков; снижение брака при гибке и правке-раскатке; повышение точности кольцевых заготовок; снижение трудоемкости изготовления кольцевых заготовок за счет исключения из технологического процесса операции правки-раскатки.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК преимущественно диаметром 300 500 мм, включающий резку листа на полосы, гибку в кольцо, контактно-стыковую сварку, калибровку по диаметру и окончательную термообработку, отличающийся тем, что с целью снижения трудоемкости изготовления за счет калибровки без правки-раскатки, заготовке в процессе гибки, кроме прямолинейных участков под сварку, придают пять зон кривизны, первая из которых расположена напротив прямолинейных участков, две другие прилегают к ней, а остальные две примыкают к прямолинейным участкам, при этом
R₁ R₀ + 0,261l;
R₂ R₀;
R₃ R₀ 1,153l;
B 0,369l;


где R₀ радиус расчетной кольцевой заготовки;
R₁ радиус первой зоны;
R₂ радиус двух зон, примыкающих к первой;
R₃ радиус двух зон, примыкающих к прямолинейным участкам;
B расстояние между центром кривизны расчетной кольцевой заготовки и центром кривизны первой зоны;
l длина прямолинейного участка, равная 1,67 припуска под сварку;
α центральные углы, соответствующие дугам двух зон, примыкающих к прямолинейным участкам;
b центральные углы, соответствующие дугам всех остальных зон.