Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой Советский патент 1992 года по МПК B21D15/06 H02K15/02 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к области производства тонкостенных замкнутых профилей с гофрированной стенкой. и предназначено для использования преимущественно при изготовлении на профи- легибочных станах замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой.

Известен способ производства трубчатых профилей с продольными гофрами, в соответствии с которым гладкая цилиндрическая труба-заготовка помещается на длинную оправку, рабочая поверхность которой соответствует контуру готового профиля/и обкатывается роликами, имеющими профильную рабочую поверхность, соответствующую наружному контуру готового профиля.

Недостатком этого способа является низкая производительность, а также сложность изготовления инструмента, который

подвержен повышенному износу вследствие значительных удельных давлений металла на инструмент, возникающих в процессе формообразования продольных гофров методом накатки.

Также к недостаткам данного аналога следует отнести некачественную отформов- ку вершин гофров и потерю устойчивости прямолинейных участков гофров при создании схемы изгиб-сжатие в случае превышения длины внутреннего контура трубной заготовки периметра рабочей поверхности оправки и возникновения значительного утонения металла в криволинейных участках в процессе получения гофров за счет вытяжки в случае равенства величин диаметров окружностей, описывающих наружный контур оправки (по вершинам выступов) и внутреннюю поверхность трубной заготовки.

кэ о

ю

Эти недостатки проявляются при изготовлении трубчатых профилей с продольными гофрами из малопластичных сталей. При этом в первом случае происходит искажение поперечного сечения готового профиля, а во втором - возникновение трещин на криволинейных участках за счет создания схемы изгиб-растяжение.

Известен способ изготовления металлической трубы и сварного полого трубчатого теплообменника, согласно которому из металлической полосы с предварительно нанесенным либо односторонним, либо двусторонним рифлением формообразуют трубчатую заготовку и производят сварку кромок профиля.

Недостатком данного способа является невозможность получения больших соотношений высоты рифления (гофров) к толщине профиля, особенно при использовании малопластичных марок сталей. При этом возникающее упрочнение металла затрудняет процесс сворачивания полосы в трубную заготовку, особенно малых диаметров, из-за возможности появления трещин в местах сопротивления впадин с наклонными участками рифлений.

К недостаткам также следует отнести невозможность корректировки конфигурации поперечного сечения готового профиля, претерпевающего искажение в процессе сворачивания в трубную заготовку и сварки кромок.

. Наиболее близким к изобретению является способ изготовления зубцового слоя магнитопровода электрической машины, сущность которого заключается в предварительном гофрировании ленты, последующем ее сворачивании в цилиндр и сварку, согласно которому первоначально получают гофрированный профиль с углами у вершин, равными углам на готовом профиле, а у впадин - отличающихся от соответствующих углов на готовом профиле, а при последующем формоизменении в цилиндр изменяют углы при впадинах до заданных с получением наружного и внутреннего контура замкнутого профиля, образованного вершинами гофров.

Общим для этих способов является предварительное гофрирование исходной заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварки смыкающихся кромок.

К основным недостаткам прототипа следует отнести то, что в ряде случаев при определенных соотношениях величин наружного и внутреннего диаметров, описывающих соответствующие контуры профиля, в процессе формообразования

трубчатого с гофрированной стенкой возможно искривление прямолинейных участков гофров наружу с образованием внутренней полости у вершин гофров, Кроме того, использование для формовки гофров процесса свободной гибки при помощи магнитов не обеспечивает точное расположение вершины на участке образования гофра, что приводит к разновысотности

смыкающихся прямолинейных участков гофров и необходимости осуществления дополнительных операций по калиброванию, что сопряжено с переформовкой мест изгиба у основания гофра и нарушением шага.

К недостаткам указанного способа относится то, что формообразование гофров на полосе происходит в поперечном ее направлении, поэтому длина профилей ограничена шириной заготовки, что сужает

диапазон длин готовых профилей.

Кроме того, используемый для изготовления способ не обеспечивает качественную отформовку мест изгиба при переходе к малопластичным маркам сталей с относительным удлинением дъ 20...23%.

Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей.

Для достижения указанной цели согласно способу изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой из малопластичных сталей, включающему гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварку смыкающихся кромок, первоначально получают гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, после чего последовательно от периферии к центру осуществляют формоизменение заготовки в замкнутый профиль путем уменьшения углов при вершинах гофров до заданных. При изготовлении гнутого замкнутого

профиля с гофрированной стенкой по предлагаемому способу первоначально производится формообразование гофрированного профиля с углами вершин и впадин гофров, равными углам при впадинах, заданным на

готовом профиле, что обеспечивает равномерность деформации в поперечном его сечении, качественную отформовку мест сопряжения прямолинейных участков гофров на заданный радиус кривизны и углов у

тех вершин гофров, которые образуют на готовом профиле внутренний контур, за счет свободного доступа формующих элементов валков к местам изгиба и создания дополнительных тангенциальных напряжений ежатия в местах сопряжения, снижающих пру- жинение металла и исключающих появление трещин на наружной поверхности мест сопряжения, что позволяет получить в первых технологических переходах гофрированный профиль без нарушения сплошности металла при минимальном пружинении, повысить его устойчивость к продольному и поперечному прогибу и точность изготовления профиля из малопластичных сталей.

Последующая доформовка гофров осуществляется последовательно по переходам от периферии к центру за счет уменьшения углов у вершин этих гофров до заданных, исключая тем самым возникновение знакопеременных деформаций в местах изгиба упомянутых гофров и нарушение .сплошности в наружных слоях предварительно деформированного металла в процессе формообразования гофрированного профиля. Одновременно в процессе дофор- мовки гофров профиль приобретает необходимую жесткость в поперечном сечении, исключающую продольное скручивание относительно центра тяжести сечения и обеспечивающую заданную точность геометрических размеров и точное схождение кромок профиля в процессе их сварки при заданном качестве готового профиля.

Кроме того, при использовании такого способа изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой методом профилирования улучшаются энергосиловые параметры процесса формовки за счет равномерного распределения нагрузки по клетям профилегибочного стана и повышения стабильности процесса, что при применении простой конструкции рабочих элементов формующих валков снижает трудоемкость изготовления профилей в целом.

Таким образом, принятая последовательность операций, заключающаяся в предварительном формообразовании гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных обеспечивает получение гнутого замкнутого профиля с гофрированной стенкой из малопластичных сталей заданного качества и конфигурации поперечного сечения.

В последних клетях стана после формообразования гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впадинах, заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый

контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьшением углов при вершинах гофров до заданных.

Положительный эффект при осуществлении изобретения получают благодаря тому, что при первоначальном формообразовании гофрированного профиля с углами при вершинах и впадинах, равными углам при впа0 динах, заданным на готовом профиле, обеспечивается точная и качественная от- формовка мест сопряжения прямолинейных участков гофров на заданный радиус и угол подгибки упомянутых вершин гофров, кото5 рые при последующей доформовке профиля остаются неизменными, а также исключается появление трещин на наружной поверхности мест сопряжения, повышается устойчивость к продольному и поперечному

0 прогибу и смещению относительно оси профилирования, повышается стабильность процесса и точность получения заданных геометрических размеров профиля в целом. Дальнейшая последовательная по пере5 ходам доформовка гофров путем уменьшения углов у вершины этих гофров до заданных исключает знакопеременные деформации в местах изгиба, расположенных в вершинах этих гофров, приводящие к воз0 никновению трещин в наружных слоях при формовке профиля из малопластичной стали, а также повышает жесткость поперечного сечения профиля, исключает продольное . скручивание и обеспечивает заданную точ5 ность геометрических размеров и точное схождение кромок профиля в процессе их сварки и получении при этом заданного качества готового профиля.

Таким образом, принятая последова0 тельность операций подгибки элементов профиля позволяет осуществить качественную отформовку мест изгиба, повысить точность геометрических размеров и стабильность процесса формообразования

5 профиля из малопластичных сталей.

На фиг.1 изображена схема формовки гнутого замкнутого профиля с гофрированной стенкой; на фиг.2 - узел I на фиг. 1, схема к определению наружного и внутреннего

0 контуров готового профиля с гофрированной стенкой.

Предлагаемый способ может быть реализован на профилегибочном стане с использованием двухвалковых калибров на

5 первых переходах и четырех валковых универсальных клетях в чистовой группе.

Так, например, по данному способу в процессе формовки специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой ф 38x1 мм для воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов первоначально из заготовки 1 (фиг. 1) во II-VII технологических переходах формообразовывали гофрированный профиль 2 с углами % у вершин гофров 3 и 4, равными заданным углам Оо у вершин гофров 3, которые образовывают внутренний контур 5 готового профиля 6, описанный окружностью диаметра Оь (фиг.2). Затем последовательно по переходам от периферии к центру гофрированного профиля 2 в VIII-XIII технологических переходах осуществляли доформовку гофров, образующих наружный контур 7 готового профиля 6, описанного окружностью диаметра DH путем уменьшения углов а у вершин гофров 4 до заданного, равного конечному углу Д у вершин этих гофров на готовом профиле 6. После этого в XIV-XV технологических переходах одновременно с формовкой профиля производили сварку кромок с образованием продольного сварного шва 8, расположенного в вершине гофра, образующего наружный контур готового профиля.

Такой способ может быть реализован с помощью калибровки валков, разработанной в соответствии с заявляемым способом изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой на профилегибоч- ном стане.

Так, по предлагаемому способу осуществлялось изготовление специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой мм для воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов,

В качестве материала заготовки использовалась теплостойкая сталь 15ХМ ГОСТ 4543-71.

Для изготовления профиля по данному способу потребовалось 15 технологических переходов. Режим формообразования профиля представлен в таблице.

Как показали данные расчетов и опытной проверки в результате использования предлагаемого способа, при изготовлении специального замкнутого профиля с гофрированной стенкой 038x1 мм обеспечиваются точные геометрические размеры тфофиля при значении диаметра внутреннего контура22±0,5ммидиаметра наружного контура 38±0,5 мм; угол при вершинах гофров, образующих наружный диаметр, не превышал 40°± 30 , угол при вершинах гофров, образующих внутренний контур, не превышал 85° ± 30 ; предельное скручивание составило не более 0°45 на 1 м длины профиля; продольный прогиб и трещины на наружной поверхности мест изгиба не наблюдались, что находится в пределах технических требований, предъявляемых к данным профилям.

Согласно данным расчетов и опытного профилирования на стане 0,5...1,5 х 50...300

УкрНИИмета использование изобретения позволяет изготавливать указанные профили требуемого качества и обеспечивает повышение точности изготовления профиля; диаметр внутреннего контура профиля составил 22± 0,5 мм, диаметр наружного контура профиля составил 38± 0,5 мм при заданных значениях 22 и 38 мм соответственно; угол при вершинах гофров, образующих наружный контур, 40°± 30; угол при

вершинах гофров, образующих внутренний контур, 85°± ЗО ; требуемую кривизну мест изгиба, уменьшение продольного скручивания, составившего не более 0°45 на 1 м длины профиля, отсутствие продольного прогиба и трещин на наружной поверхности мест изгиба, в то время как при изготовлении аналогичных профилей по способу-прототипу имеет место отклонение величин диаметров наружного и внутреннего контуров

профиля ± (2...2,5)мм углов у вершин гофров ± 2°30 , продольное скручивание профиля до 1°30 на 1 мм длины, а также наличие трещин на наружных поверхностях мест изгиба, расположенных в вершинах гофров,

образующих наружный контур готового профиля.

Применение данного способа в технологии производства гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позволяет

расширить сортамент изготовления такого типа профилей для воздухонагревателей трубчатых печей и котельных агрегатов, повысить стабильность процесса формовки, снизить энергосиловые параметры и трудоемкость изготовления таких профилей.

Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой позволяет организовать производство широкого сортамента замкнутых профилей с гофрированной стенкой заданного качества из малопластичных сталей.

Формула изобретения Способ изготовления гнутых замкнутых профилей с гофрированной стенкой, включающий гофрирование исходной плоской заготовки, последующее ее формоизменение до заданной формы профиля и сварку смыкающихся кромок, согласно которому первоначально получают гофрированный профиль с разными углами при вершинах и впадинах, часть из которых равна углам на готовом профиле, а при формоизменении в замкнутый контур соответствующие углы доформовывают до требуемых(о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей, первоначально формуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах, равными углам Режим формообразования специального стенкой #38x1 мм.

при впадинах,заданным на готовом профиле, формоизменение в замкнутый контур осуществляют последовательно от периферии к центру, а доформовку осуществляют уменьше- 5 нием углов при вершинах гофров до заданных замкнутого профиля с гофрированной

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам изготовления замкнутых сварных профилей с гофрированной стенкой в валках профиле- гибочного стана. Целью изобретения является повышение точности геометрических размеров профилей из малопластичных сталей. Первоначально формообразуют гофрированный профиль с углами при вершинах и впадинах гофров, равными заданным на готовом профиле углам при впадинах. Затем последовательно по переходам от периферии к центру заготовки осуществляют до- формовку гофров, образующих наружный контур готового профиля путем уменьшения углов при вершинах гофров до заданных. 2 ил., 1 табл.

Продолжение таблицы

Угол подгибки и угол у вершин гофров, град Номера вершин гофров

у / l80°-yjjf р 180°-у

У

117 140

63 40

У |р 180°-у

117 140

63

40

117

140

63 40

117

140

63 40

J nepeyo9

фие.1

сриг.2