Способ разделения круглых заготовок Советский патент 1992 года по МПК B23D21/00 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к разделению труб без снятия стружки на мерные, например баллонные, заготовки.

Известны способы разделения труб па заготовки посредством отрезки резцами, дисковыми пилами, ленточными пилами, летучими ножницами, абразивными кругами. Эти способы широко описаны в литературе.

Все эти способы имеют недостатки: расход металла в стружку, невысокая стойкость дорогостоящего режущего инструмента.

Известен способ разделения проката ломкой. Ломку осуществляют во вращающемся магнитном поле. При этом через заготовку пропускают переменный злектри- ческий ток. Недостатками данного способа являются большие энергозатраты, повышенная опасность поражения электрическим током, необходимость создания концентратора напряжений на отдельном оборудовании.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для ломки круглого проката. Но данным устройством можно отделять лишь заютовки небольшой длины. Трубный прокат, например, для баллонной заготовки длиной 2000 мм отделить с помощью данного устройства затруднительно, так как это требует громоздкого оборудования, а следовательно, больших энергозатрат. Кроме того, для каждого типоразмера заготовки необходимо изготавливать отдельное оборудование. Помимо этого при изломе круглого проката консольным знакопеременным изгибом в устье зарождающейся трещины образуются большие пластические деформации, поверхность раздела получается неровная, требует последующей механической обработки.

Цель изобретения - повышение качества получаемых заготовок и расширение технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в способе разделения круглых заготовок, преимущественно труб, включающем зажим заготовки, вращение ее, нанесение концентратора напряжений и приложение изгибающего усилия к противоположному относительно места нанесения концентраС

XJ

тора напряжений концу заготовки с угловым смещением его оси вращения, угловое смещение центра вращения конца трубы определяют из

, ;ao;i х РкЩ

где б-табличная величина относительного удлинения материала заготовки при разрыве, %;

Зо - первоначальная длина деформируемого участка заготовки, мм;

- длина отделяемой заготовки, мм;

D - наружный диаметр заготовки, мм.

Разделение труб предлагаемым способом происходит следующим образом,

Конец трубы закрепляют в отверстии полого шпинделя, приводят во вращение, на минимально возможном расстоянии от места закрепления (величина расстояния определяется конструкцией узла нанесения концентратора напряжений) наносят кольцевой концентратор напряжений с помощью, например, режущих дискос, на глубину порядка 3/4 толщины стенки трубы. Затем смещают центр вращения противоло- ложного конца трубы.Труба знакоперемепно изгибается в плоскости концентратора напряжений, происходит усталостное разрушение, заготовка отделяется.

Использование данного способа позволяет снизить расход режущих дископ для нанесения концентратора напряжений на 30-40% (экспериментальные данные). За счет недореза металла стенки трубы исключается редуцирование трубы о месте реза и не требуется проведения последующих дополнительных операций по механической обработке.

Применение резцов для нанесени г-н- центратора напряжений по предлагаемому способу позволяет снизить их расход на 40- 50% (экспериментальные данные) за счет увеличения их стойкости, так как основной расход режущего инструмента происходит за счет поломки его на выходе через внутреннюю стенку трубы.

П р и м е р. На баллонные заготовки длиной 2000 мм разделяется труба диаметром 219 мм с толщиной станки 6,5 мм из стали ЗОХМА, Труба подается в полый шпиндель до упора, который убирается пневмо- цилиндром, зажимается о патроне шпинделя, приводится во вращение. К трубе подводятся режущие диски для нанесения концентраторов напряжений. Глубина кольцевой выточки составляет 3/4 толщины стенки трубы, т.е. 4,8 мм. При нзнесеими кольцевой выточки1 глубиной менее 3/4 от

толщины стенки потребуются большие усилия л время для отделения заготовки, а при глубине более 3/4 от толщины стенки происходит редуцирование трубы о плоскости

концентратора напряжений, что требует послэ операции разделения операцию торцовки заготовок по торцу до восстановления внутреннего диаметра. Редуцирование конца трубы приводит к увеличению расходного коэффициента металла, расходу режущего инструмента и к дополнительной операции на специальном оборудовании,

После нанесения концентратора напряжс-ний с помощью гидроцилиндра подводятся ролики к противоположному концу труОы и смещают ею. За счет циклической деформации происходит отделение трубной заготовки, которая падает на наклонные направляющие и скатывается либо в накопитель, либо на рольганг.

Рассчитаем величину смещения центра вращения конца трубной заготовки. Примем, что при разделении трубы металл будет

деформироваться только в зоне концентратора напряжений. Тогда при заточке отрезных дисков с радиусом закругления лезвия, равным 0,3 мм, длина деформируемого участка гз зоне разрушения будет 0,6 мм,

Разрушение металла по концентратору произойдет при вепичине растяжения

„0.6% 100%™

0,096 мм

0, 1 мм,

где ао - первоначальная длина деформируемого участка заготовки, мм;

д- табличная величина относительного удлинения материала трубы при разрыве, %, Определим смещение центра вращения конца заготовки, на котором прикладывается нагрузка из пропорции

И

0,1x2000

- 0,91 мм

0

5

х а D --- 0,1 мм, где I -длина заготовки, мм;

D - наружный диаметр трубы, мм.

Формула изобретения Способ разделения круглых заготовок, преимущественно труб, включающий зажим заготовки, вращение ее, нанесение концентратора напряжений и приложение изгибающего усилия к противоположному относительно места нанесения концентратора напряжений концу заготовки с угловым смещением его оси вращения, о т л и 5 17735906

ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышениягде д - табличная величина относительного

качества получаемых заготовок и расшире-удлинения материала заготовки при разрыния технологических возможностей, угло-ве, %;

DOG смещение центра вращения концаао - первоначальная длина деформирутрубы определяют из выражения5 емого участка заготовки, мм;

6-30- I - длина отделяемой заготовки, мм;

х D-100% D - наружный диаметр заготовки, мм.

Использование: разделение труб на мерные заготовки без снятия стружки. Сущность изобретения: конец трубы закрепляют в шпинделе и приводят во вращение. Наносят концентратор напряжений на минимально возможном расстоянии от места закрепления и смещают центр вращения противоположного конца трубы. Труба зна- копеременнс изгибается в плоскости концентратора напряжений.