Инструмент для волочения труб Советский патент 1988 года по МПК B21C3/06 

1

Изобретение относится к ()Гг)аб(г;-К1 металлов давлением, в частности i инстрх мен- ту для волочения труб.

Цель изобретения -- повышение ючиос - геометрических размеров и сни/ксние I ,:M: визны труб.

На фиг. 1 изображен инструмент, дольный разрез; на фиг. 2 н.ласт1Н а. ч( щий вид; на фиг. 3 и 4 - схемы д,-|я otipe. ie.ie- ния минимального и максимал1 н()го iii;i4 ний угла а наклона нлас 1 ины к DCII n. i пг-к - ния соответственно.

Инструмент для волочения труб жит корнус 1, в котором жестко ycT;b : ii,ii,Miiji нластины 2 с отверстиями, уменыипо.игмкся

вдоль оси волочения, поджаты рС ;i,r.;ii;r)ii

иробкой 3. Образуюи1ие отвср. ш: в:-;;1о, i- нены в форме дуги окружности liiKTO -iiiiioro радиуса. Первая 4 и носледняи .1 1:,1;;стнны установлены нериендикуля)но оси во.юче- ния. Остальные иластины 2 устаиов-лены под углом а к оси волочения в и ютивоио- ложиых нанравлениях. Угол oi о 1реде;1яетея из еоотнои1ения

а resin

А5В...,,,,„ 0|Вг

Di

п

,, 0,5Л), ч -arccosl 1-г--),

1) 25

где В, - - толи1,ина (-Й нластины;

/J, - минимальный диаметр отверстия

/-Й нластины; г, - радиус кривизны образующей отве и тия (-Й нластины;

АО, - разность минимальных диаметров отверетий /- и (/-- 1)-й 1. 1астин. Минимальный диаметр отверстия иластины выбирают из соотнон1ения

D,..,(D, + 2r,icosa,-2г,,(2)

г де DI - минима;1ьный диаметр отверстия /-Й пластины;

г, -- |)адиус кривизиы образующей отверстия /-Й иластишя; а, -- уго, 1 наклона /-и | ластинь: и (КЧ1

волочения.

Каждая н.пастина повернута в плоскости, иериендикулярной оси инструмента на угол |-1, определяемый по формуле

где II - число нластин в инструменте.

Б;1агодаря наклону нластин 2 к оси B(J:IO- чения отверстия н;1астин в п;1оскостях. пер- иендикулярных оси волочения, имеют ()орму эл.чинеа е осями, иоследовате:1ьно новер- нутыми друг относительно друга на угол (т в н.лоскоети, иериендикуляриой оси во.юче- иия и смеп1енным11 вдол() оси волочения относительно друг .чруга на некоторое расстояние в за, и от зиачения угла а.

Выбор . U . yr. ia а обусловлен c:ieД Inlli.iiM.

Л .i:;ii ia, iLii )c i;i;i4eiiiii. vi.ia ()Н|)еделяет- , ., : , л .,1 грап;:: ; иредыдун;е11

ii iiiii оожатия в отверстии иластины волоки . С впадает с задней rpainuic.ii ное. 1е;1.уюн1ей u)iH)i обжатия в I vui омк рстии ини- ма.:П)Н()е З1 ач1ч: н- а .iori.i очно для знако- nepeMetiHfjro х:: р::;-. :iii-i ч мп1адии и обеспечения iioiiciH.- i-rii (1 ; i.viiiiSi металла и, 1Ч м , iioBi iii 0 : -i .- ii геометрических шзмс рои.

Из (|)И1 . 5 с. . 4 i4)

-7. -V. где Y VI4J.1 контакта металла с отверстием

H.iac-iHHbi. очерченным но радиусу

г-(|,Г п. Hi Л и/ч

:). ||,Г)д1)

(4)

411

И|)ИраВИ1:: .;;Ч .) И (3), Г1О.-1 -ЧаЮТ

и 11 L .:).{и

Иодстав. 1яя 1 1; -. (3; i; читывая, что А п

(),Г)«, но. ::

.,.0, 0,5Р

7)

Ус.ювие гиинад ; ; передней границы нред1)1дуи1е11 lOiM.i оп:,;-;/i ия в отверстии пластины с задней грани 11. й нпс.:1едуюп1ей зоны обжатии ).;няется, ее.11 отрезок Ad проходит че)ез и ( |-раница) и d (зад- ияя раиина), тог да в A{ .d

30

Ed.

.ЛЕ

sina sinj 180°--а-(у -а)| Учитывая, что ( 0,55, AE D-{-2r,

sin| 180° -а -(Y -a). Иодстав.чяя значение 7, ио.мучают точную формулу для определения а:

sina

.,n 2arcs,

(8)

ircsin

0,5В

..sin

2arcsint2M (9)

iD+2r Lr

Учитывая, что в реальных условиях максимальное значение составляет примерно ().5г, а , получают с некоторым завы- и 1 е н и е м

a aresin

0,5fi D

0

5

Имея в виду, что технологически прош.е изготовлять иластины е отверстием при г 0,5S, а обжатие в каждой из пластин ,5r, можно увеличить угол наклона и;1астин об. В этом елучае максимальное значение угла а определяется те.м, чтобы де- ;|)ормируемый металл контактировал е крайней точкой рабочей поверхности отверстия H.iacTUHbi (фиг. 4 ):

а (11)

r.ie ц.ЕАЬ.

л&АЬс,,-д

,Ьс„0,оВ

SH1,,: (12)

Из Abd

COS(|

f, 2-().5fl Ab Ab 2

(i-K(i-M )

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к инструменту для волочения труб. Цель - повышение точности геометрических размеров и снижение кривизны труб. Инструмент выполнен в виде установленных в корпусе пластин с отверстиями, образующие которых выполнены в форме дуги окружности постоянного радиуса. Оси первой и iioe.-i.e.uieii по ходу волочения пластин совпадают с огмо волочения. Остальные пластины установ.1. под регламентированным углом а к оси волочения в противоположных направлениях. В плоскости, перпендикулярной оси волочения, эти отверстия образуют эллипс. Каждая пластина повернута относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной оси волочения, на угол р 180/п-2, где п - число пластин. Установка пластин под углом л к оси волочения обеспечивает обжатие металла в зонах, прилегающих к малым осям эллипсов. Но зоны смещены вдоль оси волочения относительно друг друга на некоторое расстояние в зависимости от величины угла айв плоскости, перпендикулярной оси волочения, на угол р. Это обуславливает повышенное поперечное течение и знакопеременный характер деформации металла при волочении. Повыщенное поперечное течение металла обуславливает точность геометрических размеров. Знакопеременный многоциклический характер деформации определяет равенство остаточных напряжений по периметру трубы. 4 ил. Q сл 4 о о о со

Тогда, гк)дстаЕ5ляя значения (( и v из формул (12) и (13)

c arcsin--S - arccos(l D

г

14:

При дальнеЙ1ием увеличении угла а происходит контакт металла с нерабочей поверхностью плаетины.

Угол поворота пластин (5 в плоскости, перпендикулярной оси волочения, выбирается из условия, что из п иластин, размещенных в корпусе, первая и последняя пластины являются направляющими для трубы и их оси совпадают с осью волочения. Остальные п-2 пластины для деформации каждого элемента периметра трубы в идентичных условиях, т. е. по направлению ма.лых осей пластин, развернуты одна относительно дру180°гои на угол -

Форма поперечного сечения инст)умента меняется от круга в первой по ходу волочения пластины, ось отверстия которой совпадает с осью волочения, до э;1липсов, осп которых последовательно повернуты друг отпосительпо друга на угол (3, что обеспечивает последовате:1ьпое обжатпе участков стенки трубы по виптовой линии, форма поперечного сечения последней по ходу волочения нластины готовой трубы.

Инструмент разом.

В отверстии первой по ходу волочения пластины 4 задается труба, происходит ее осадка до контакта внутренней поверхности трубы с оправкой, в последующих наклонных пластинах 2 происходит циклическое обжатие частей периметра трубы в зонах, прилегающих к малым осям эллипсов.

Повьпиепие точности труб в процессе оправочпого волочения достигается тем, что при обжатии зоны утолщенной стенки периметра трубы па и ряжен не передпего подпора со стороны пеобжи.мной части периметра

круглая, равная работает

диаметру следующим об

К (I -S t) 6 (4-S4) Е

:15)

()( + Л)

- доля периметра трубы обжимная в отверстии, /(0,5 нри ее, ограниченном известнымп пределами (1) и (2);

средняя толщина стенки трубы; отклонение толщины стенки

трубы; обжатие стенки трубы, равное

„.Л/+5/

t + s/)-. + , модуль упругости материала

трубы,

апряже П1Я переднего подпора в жатпя то.пценной стенки трубы

оожатис труо1 1 с минусовым отклопением, паппое

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

так как

Л/-5

5 (Л/4

-S/1

i

о - зг, (M - Sn а передний нодиор ушмичивает Н1)пе|к чн()с течение Mt Ta. i. ia.

Последовате.пьиое обжатпе степки по впптовой , 1ПП11и обеспечивает обжатие мета. кпа по всему периметру T), в отверстии пос.медпей по ходу |и). 1очения n.iac- тины происходит ка. щбровка трубы по диаметру и стенке. калибру1ОП1их отверстий может быть несколько.

При исиользованип иред.чагаемого инструмента д. 1я безоправочного волочения труб в первом по ходу во.чочепия отверстии осуществляется предварительная осадк; трубы п фиксируются сечения трубы, входящие в инструмент отпоспте.|ьно оси ю.моче- пия, в нос.чедующем наклонном отверстпп обжимается участок трубы, ири.1е1 аюпи1Й к малой оси эл,1ипса отверстия, при этом ось трубы смепитется относительно оси во.ло- ки, что увеличивает редуцирование участка трубы в иоследующей пластине п приводит к повышению точности трубы. Кроме того, вследствие переднего подпора со стороны необжатой части периметра трубы как и нри оиравочном волочении, возрастает поперечное течение металла и происходит более интенсивное выравнивание толщины степки трубы и повышается точность гео.метрпче- ских размеров. Апалогичная деформаипя осуществляется в последуюпи1х отверстиях иластин. В отверстии последней но ходу волочения пластины происходит ка, 1ибровка трубы по диаметру. Многократное цпк.чиче- ское растяжение обеспечивает равенство остаточных панряжений, а устранепие раз- ностенности трубы - равенство п,чощадей, чем достигается снижение кривизны труб при волочении на оправке и волочении без оправки.

Наклонные пластины по ходу волочения могут иметь различное значение углов а в пределах, ограниченных форму. юй (1). При постоянном значении yiMOB а сюеснечп- вается примерное постоянство умепьп1еппя диаметра отверстий п абсо.чютпых обжатий в пластинах но ход волочения.

При перемещюм значении уг.юв а по ходу во.:|очения. уменьшающегося линепнч от максн.мального до минима. 1ьно1Ч) значения, определяе.мого но форму.че, обеспечивается падаюни1Й закон абсо.1ютных и отно- снте, 1ьных обжатий метал.ча но xo.u воло чения.

Таки.м образом, н{)| ыщенное понеречноо течение метал.ча об слав:п1вает ючность

геометрических размеров, а знакоиеремеи- 1Ш1Й миогоинкличеекий аракте) деформации определяет равенетво оетаточных иапряже- пий по периметру трубы и, тем самым, снижение кривизны трубы.

Формула изобретения

Инструмент для волочения труб, содержащий волоку с рабочей поверхностью из набора жестко установленных в корпусе Пластин с отверстиями, образукмцие которых направлены по форме дугп окружности, нри том ось первой и последней пластин совпадает с осью волочения и каждая последующая нла-стина повернута относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной Оси волочения, отличающийся тем, что, с Целью повышении точности геометрических размеров и снижения кривизны труб, нлас- Тины, начиная с второй и до (;/- 1)-й, установлены под углом а к оси во,лоче1и1Я в противоположных направлениях, выбираемым в пределах

. /

arcs,,arcsinO- - О,-«

arccosCl -

О,SAD,

-),

0

5

0

где В/толщина ;-й пластины;

D: --- минимальный диаметр отверстия

/-и нластины;

ДО, - разность минимальных диаметров отверстий г -й и (/-Г)-й пластины;г,радиус кривизны образующей

отверстия (-Й пластины; п- число пластин,

а уго.1 (i поворота каждой последующей пластип1 1 относительно предыдущей в плоскости, перпендикулярной оси волочения, состав. я ет

.

причем минимальный диаметр отверстия п.1астнны

D,4 ,(D, + 2r,)cosa, -2г,.

о(.

фиг.. 2

(риг,3

фиг.