Способ изготовления сварных труб Советский патент 1989 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к (j6|)a6orKc ме тaл;l(JB дав.пением и .u i-;ci 61 вано иа ненре)ьн1пых .. пых стапах с ва,-|кон,о11 форм- /

1 U . ii, и;«)б1)етепия ,, . ва труб и .ско()осгн сва|п,1; , тения в сварном nine ; напряжени.

С.ущность изобретения зак. ночас-i ся в следую тем.

Рулоны штрппса стыкуют в пепрерывную полосу и подают в иаправ.чепин ()и)рмовоч- ного стапа. Перед формовкои полосу подвергают знакопеременному пластнческо.му изгибу в вертикальной п,поскос1И с натяжением (растяжением). Натяжение создают тя- нуншм ycT()oiicT U)M или ||к)рмовочпым станом. Нзгиб по,юсы ocynu4 Tn, в ро,ли- ковом yc ipoiicTBc. По,юса последовательно (п ибает )о, П1К11, при :)том пр()Долыпле юлокпа полосы подвергаются растяжепию- с/ь;: МИ Когда волокна наружных (нижних) с.: I , растянуты, волокна вну1ренних (вер.х- liiiM c.ioeB сжаты и наоборот. Знак напря/г:; ;., I деформаций меняется на каждом ро, 1ике.

Н1гиб осуществляют таким образом, чтобы па последнем ролике выпуклость была в направлении наружных с,1оев полосы. Тогда при выпрямлении нолосы наружные слои в продо.-ibHOM направлении сжимаются, а внут- реппие - растягиваются. Это достигается тем, что полоса огибает последний ролик снизу, т. е. контакт полосы с роликом происходит по внутренней плоскости полосы. ;1опо.1нительно устанав,1ивают ролик, кото- рьи контактпрует с полосой по ее наружной плоскостп, т. е. усилпе продольного изгиба п)ик,1адывают по обеим п;1оскостям полосы.

СП

а

о

Величину пос.педнего продольного изгиба определяют по формуле

К ( - 1)Ш1(Ь--) / -а)

где Л ккривизна продольного изгиба

по.посы; /; - П1ирина но.посы; а - зазор между кромками трубной заготовки в последней (юрмовочной к.тети; JU коэффициент Пуассона; пкоэффициент пружинения, равный 0,001 --0,01; т -- коэффициент механических свойств полосы равный /п /н(1-|- + 6,,), где ft,, -- относительное равномерное удлинение материала полосы.

Коэффициент пружииения п зависит от толщины и механических свойств заготовки. Чем меньн1е толщина и выше ироч- ност) ма гериала полосЬ), тем больше п и наоборот.

.1едствио поперечной деформации на- 1) слои ПОЛОС в ноперечном (тан- епциа.1ьпом I направлении растягиваются, а В)утре1П111е сжимаются. Такая эпюра дефор- NKUuiii возможна только в том случае, ког да за оговка в п()еречиом сечеиии 1ри()б|1етает ()П ук; остью наруж 1 1е слои,

е. .

11)скол)Ку полоса наход 1тся в натяну- гом состоянии и с обеих лоскостей ее удер- )т ро,.ми, это ире 1ятствует ее из- остается г лоской. При этом в ().|осе создают паг ряжения, которые с ремятся ее в нонеречно.м iaiipaB- леипи .остью вниз. Таким образом в наружн 1 х слоях полосы создают растяги- ваюци1е, а во В 1утреннпх сжимаю цие тап- e i UKKib fb e па пряже ни я.

Рассмотрим ()суп1ествлепие c ioco6a ia производства трубы размером 6()Х Х 5,( мм из стали К). Ру.тонь п1Т)ииса риной 1 8(i мм , сваривают в е- 1рерывпую 1о.1Осу п через накоиите;|ь подают ia формовку. Перед формовкой по.мосу подвергают зпако ереме П1ому ил а стп чес кому с патяженпем в пятироликовом гибочпо-натяж 1ом устройстве.

Г1ротя Д1ва 1ие 1олосы осу цествляют формовочным станом с от осительным патяже- 1а выходе по.п()С пз устройства 0,1 0,2 иреде. текучести материала цолось.

Первый ролик олоса огибает , второй сверху, - с}1изу, четвертый - сверху. Пятый и пестой ролик уста 1авливают другим, т. е. так, что их ос-и лежат в вертикальиой п,лос- кости, 1 ериендпкулярной оси формовки. Таким образом, силие на пятом (1юслед 1е.м) изгибе прикладывают к иолосе с наружной и в 1утренией 1лоскостп.

Пятым и 1иестым роликами полосу изгибают внача,:1е выпуклостью впиз, т. е. на наружную поверхность, а затем разгибают и 1 лоской подают в формовочный стан. При такой схеме 1олоса удерживается от распружинивания (в данном случае изгибания) в продольном направлепии клетями формо- вочпого стапа, а от изгибания в поперечном направлении - пятым и шестым роли- ками гибочно-натяжного устройства, валками клетей с открытыми калибрами и разрезными П1айбами валков закрытых калибров.

величину изгиба на последнем ролике определяют по формуле (1). Коэффициент пружииения п для полосы толщиной 3,0 MIVI из стали 10 принимаем равным 0,004, коэффициент т равен 0,24; коэффициент Пуассона 0,4, зазор между кромками в последней формовочной клети 3,5 мм. При таких 5 исходных данных полоса в продольном направлении должна быть изогнута радиусом око. ю 50 мм, а значит диаметр пятого ролика устанавливают равным 100 мм. Другие ролики с целью унификации также Q выполпяют диаметром 100 мм. При необходимости величина тянущего усилия может быть отрегулирована путем вертикального перемещения второго и четверто 0 роликов.

Если бы полоса не удерживалась внещ- пи.ми усилиями, она бы изогнулась в про- 5 дольном направлении на радиус при.мерно 600 мм.

Поскольку изгиб в направлении является следствием поперечной деформации от продольного изгиба, кривизна заготовки в поперечном сечении определяется 1утем ум 1ожения 1родольной остаточной кривизн з1 на коэффициент поперечной деформации д, 1я ластической деформации, равный 0,3 - 0,5 (здесь равным 0,4).

Это з 1ачит, что )цпальн з е напряжения, которые возникают в ionepe4hiOM сече- ии заготовки, при снятп пагруз- кп изгибают заготовку выпуклостью вниз радиусо.м около 1500 мм.

В формовочном стане заг отовку изгибают валками. При этом состояние, 0 которое было создано i оперечном сечении по, от продольного изгиба, сохраняется, поскольку формовочные клети устанавливают так, что деформирования iepe- кр.таются. Пз 1ос.| едией формовочиой клети с |)азрез 1ой 1 1айбой за отовка ВЕЛХОДИТ с - зазором 3,5 мм, равным 1 ирине разрезной пайбь 1.

Па участке между юследней формовочной к.четью и сварочной к.четью 1ие усилия к заготовке не приложены, 1оэтому та П енциа; ьные , кото- ранее наведены в полосе ее про- изгибом, до 1олп 1тельно изгибают заготовку. Величина . Ьпого изгиба равна величине изгиба, на которую изогнулась бы плоская полоса гибочно- 55 натяжного устройства, еслп бы ее не удерживали усилия.

Эта величина может быть охарактеризована углом изгиба, который определяется

0

5

0

делением сиирины полосы (186 мм) на радиус (1500 мм) и равен примерно 7°.

Примерно такой же величине равен зазор между кромками заготовки, выходящей из последней формовочной клети. За счет дополнительного изгиба остаточными тангенциальными напряжениями кромки заготовки сходятся без внешнего воздействия (или с минимальным воздействием) со стороны сварочной клети. В сварочной клети осуществляют только осадку нагретых кромок, поэтому распружинивания заготовки-трубы на выходе не происходит.

После сварки труба калибруется в калибровочном стане.

Способ позволяет существенно уменьшить в щве растягивающие напряжения, возникающие вследствие распружинивания трубы после сварки. Следовательно, вероятность образования трещин существенно уменьшается и появляется возможность увеличить скорость сварки труб.

Формула изобретения

Способ изготовления сварных труб, включающий подачу непрерывной полосы, ее знакопеременный пластический изгиб с растяжением, формовку трубной заготовки в формовочном стане, нагрев кромок заготовки, доформовку заготовки и сварку кромок в сва0

рочной клети, калибровку трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества труб и скорости сварки за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений, перед формовкой, изгибая полосу в продольном направлении, последний продольный изгиб осуществляют выпуклостью в сторону наружных слоев полосы и устанавливают равным

л- ()tA.

Ьцп(Ь+а)

где Ли- кривизна продольного изгиба полосы;

b - ширина полосы;

а - зазор между кромками трубной заготовки в последней формовочной клети;

ц - коэффициент Пуассона;

п - 0,001-0,01, коэффищкмп пружи- нения;

т - коэффициент механических свойств полосы, равный

т /п(1+6,,),

0

где 6р - относительное равномерное удлинение материала полосы,

а изгибающее усилие для последнего продольного изгиба прикладывают но обеим плоскостям полосы.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении электросварных труб на непрерывных трубоэлектросварочных станах с валковой формовкой. Цель изобретения - повышение качества труб и скорости сварки за счет уменьшения в сварном шве растягивающих напряжений. Перед формовкой в наружных слоях полосы создают растягивающие, а во внутренних - сжимающие тангенциальные напряжения, изгибая полосу в продольном направлении. Для этого последний продольный изгиб осуществляют выпуклостью на наружные слои полосы, имеющей и заданную кривизну. Изгибающее усилие для последнего продольного изгиба прикладывают по обеим плоскостям полосы. Этим достигают такого состояния сформованной трубной заготовки, при котором зазор на входе в сварочную клеть автоматически устраняется без приложения каких-либо внешних сил. Это устраняет появление горячих трещин в сварном шве и позволяет увеличить скорость сварки.