Способ производства труб Советский патент 1993 года по МПК B21C37/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве сварных холодно- деформированных труб для карданных валов.

Известен способ производства электросварных холоднодеформированных труб для карданных валов, включающий сварку встык отдельных рулонов холоднокатаного штрипса в непрерывную полосу, формовку полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок, удаление внутреннего грата, химическую обработку сварной заготовки (травление, омеднение. омыление), забивку концов, протягивание на волочильном стане на оправке, промежуточную химическую обработку, правку, гидроиспытание.

Недостатком этого способа является длительность и сложность технологического цикла, большие затраты материалов и инструмента, низкая производительность, повышенный расход металла, связанный с забивкой головок, вредность производства и необходимость обеспечения экологических требований, связанных с химической обработкой. Кроме того, в процессе волочения могут возникать дефекты, отрицательно сказывающиеся на точности готовых труб. К этим дефектам относятся: завышенная толщина стенки при смещении оправки назад; заниженная толщина стенки, превышение допуска по наружному или внутреннему диаметру при неправильном подборе волоки или оправки: поперечная разностенность

XI

Ю

О

О

о

CJ

труб при использовании овальных волок или оправок, кривизна труб после волочения при перекосе фильеры.

Известен также способ производства сварных прямошовных труб, при котором концы рулонов сваривают в непрерывную полосу, обжимают ее по толщине в валках прокатного стана, причем в процессе обжатия верхней стороне полосы в ее поперечном сечении придают волнообразную форму, формуют в трубную заготовку, сваривают и редуцируют. Этот способ принят за прототип.

Однако данный способ, позволяя ликвидировать или уменьшить поперечную раз- ностенность труб при редуцировании, не обеспечивает механических свойств полосы, близких к механическим свойствам труб для карданных валов. Максимальная величина обжатия полосы не превышает в этом способе 10% и не оказывает существенного влияния на ее механические свойства. Кроме того, данный способ не обеспечивает необходимой точности изготовления труб для карданных валов по внутреннему диаметру, так как не предусматривает взаимосвязь величины предельного отклонения в минусовом поле допуска толщины исходной полосы, величины суммарного обжатия трубы по диаметру (в закрытых формовочных и калибрующих клетях, при специальном холодном деформировании - калибровании) и величины утолщения стенки трубы.

Целью изобретения является повышение качества получаемых изделий при изготовлении заготовок для карданных валов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства труб, включающей сварку встык концов полос в непрерывную полосу, холодное деформирование полосы в валках по ее толщине, формирование полосы в трубную заготовку, сварку ее кромок, калибровку трубы по наружному диаметру, холодное деформирование полос осуществляют перед свариванием их концов в минусовом поле допуска до получения механических свойств готового изделия. Ширину исходной полосы определяют из зависимости

В

S

h-f dna-f(

+ Л (1)

где hi, dr и ST - номинальная толщина полосы, диаметр и толщина стенки готовой трубы соответственно:

дп предельное отклонение потолщине полосы в минусовом поле допуска;

f(d) - плотность распределения величины отклонения толщины полосы д;

/°(5 3f(d)-dd - математическое ожидание отклонения толщины полосы в интервале 0 ... (-дп);

Л- величина уменьшения периметра трубной заготовки за счет выдавливания металла в грат при сварке,

а после сварки кромок трубной заготовки удаляют внутренний грат.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в.следующем.

В предлагаемом способе требуемые механические свойства металла и параметры геометрии трубы (толщина стенки) достигаются тем, что в качестве исходной заготовки используют холоднокатаную полосу, уже об- ладающую механическими свойствами,

близкими требуемым для готовых труб, и повышенной или высокой точности по толщине, прокатанную в минусовом поле допуска.

Таким образом, в предлагаемом способе не требуется той степени упрочнения металла трубы, которая достигается при технологической операции волочения на оправке, а требуемая точность по толщине стенки трубы достигается не за счет волочения, а при использовании полосы повышенной или высокой точности по толщине и последующим холодным деформированием - калиброванием трубы, которое в предлагаемом способе применяется главным образом для обеспечения требуемой точности трубы по диаметру. .

Известно, что при уменьшении периметра трубы, т.е. при ее обжатии по диаметру происходит утолщение стенки. Это

утолщение является функцией суммарного обжатия, складывающегося из обжатия (уменьшения периметра) в закрытых формовочных и калибрующих клетях, а также при специальном холодном деформировании калибровании, осуществляемом для обеспечения требуемой точности трубы по диаметРУ.

Таким образом, для обеспечения точности труб для карданных валов по толщине

стенки и внутреннему диаметру необходимо учитывать утолщение стенки, образующееся при обжатии трубы по диаметру. С этой целью предложено осуществлять взаимосвязь величины предельного отклонения в

минусовом поле допуска толщины полосы, величины суммарного обжатия трубы по диаметру и величины утолщения стенки трубы. Для реализации указанной взаимосвязи с целью повышения точности карданных труб по толщине стенки и внутреннему диаметру величину суммарного обжатия трубы по диаметру (в закрытых формовочных и калибрующих клетях, при холодном деформировании - калибровании) устанавливают такой величины, чтобы образующееся утол- щение стенки равнялось математическому ожиданию величины отклонения толщины полосы в минусовом поле допуска.

Технологически эта взаимосвязь обеспечивается выбором соответствующей ши- рины полосы по зависимости (I). В результате при обеспечении требуемой точности по наружному диаметру трубы за счет холодного деформирования -калибрования точность трубы по толщине стенки и внут- реннему диаметру возрастает благодаря компенсирующему воздействию утолщения стенки, накладывающемуся на минусовое поле допуска по толщине исходной полосы.

Способ реализован применительно к изготовлению труб для карданных валов размером 94х 3,5 мм из стали 20 (наружный диаметр труб di 101 мм).

Для изготовления труб использована холоднокатаная полоса, которая обеспечи- вает следующие механические свойства труб для карданных валов: временное сопротивление не менее 510 МПа, относительное удлинение не менее 8%, предел текучести не менее 390 МПа. Предельное отклонение толщины полосы высокой точности -д п -0,1 (ГОСТ 2284-79).

Рулоны полосы сваривают встык в непрерывную полосу, осуществляют формовку трубной заготовки и сварку ее кромок. Удаляют внутренний грат, производят холодное деформирование - калибрование трубы по внутреннему диаметру.

Полагаем, что величина отклонения по толщине полосы - его математическое ожи- дание - равно его среднеарифметическому значению. Тогда формула (1) примет вид

S

- О.бдпГ

+ А

(2)

Для обеспечения утолщения стенки, равного по величине половине предельного отклонения в минусовом поле допуска, величину суммарного обжатия трубы по диаметру выбираем исходя из определения ширины полосы по зависимости (2)

В

3,52

(110 -0,5x0.1 Г

л-101 +0,94 327,5 мм.

Величину А (припуска на сварку) определяют на основе известных рекомендаций.

Полученной ширине полосы соответствует суммарное обжатие трубы по диамет- РУ

ST

(h - о.бдпГ

-1

101x

3,5

1 3 мм.

(3,5 -0,5-0,1)2

Данное обжатие позволяет получать утолщение стенки, равное половине предельного отклонения толщины полосы в минусовом поле допуска - 0,05 мм.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить повышенную точность труб по наружному диаметру; повышенную точность по внутреннему диаметру и толщине стенки; механические свойства готовых труб, соответствующие требованиям к электросварным холоднодеформиро- ванным трубам для карданных валов; экономию металла за счет уменьшения отходов из-за обрези забитых головок; расширение сортамента в сторону увеличения диаметра труб для карданных валов.

Использование: при производстве сварных холоднодеформированных труб для карданных валов. Сущность изобретения: для изготовления труб используют холоднокатаные полосы, деформированные до получения механических свойств готового изделия в минусовом поле допуска. Ширину исходной заготовки определяют из зависимости В {S2T/ h - J° dnd-f(&) -лг-d-r + А , где hidT и ST - номинальные толщина полосы, диаметр и толщина стенки готовой трубы соответственно; дп предельное отклонение по толщине полосы в минусовом поле допуска; f (д) - плотность распределения величины отклонения толщины полосы д ; /°л 3f(d)-dd- математическое ожидание 9 отклонения толщины полосы в интервале О ... (- 3п); А- величина уменьшения параметра трубной заготовки за счет выдавливания металла в грат при сварке. Концы полос сваривают встык в непрерывную полосу. Полосу формируют в трубную заготовку и сваривают ее кромки. Затем удаляют внутренний грат и калибруют трубы по наружному диаметру. ел с

Формула изобретения Способ производства труб, включающий сварку встык концов полос в непрерывную полосу, холодное деформирование полос в валках по ее толщине, формирование полосы в трубную заготовку, сварка ее кромок, калибровка трубы по наружному диаметру, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий при изготовлении заготовок для карданных валов, холодное деформирование полос осуществляют перед свариванием их концов в минусовом поле допуска до получения механических свойств готового изделия, ширину исходной полосы определяют из зависимости

.

Si

------- „TdT +А

п

-f(d)dril

где h, dT и ST - номинальные толщина полосы, диаметр и толщина стенки готовой трубы соответственно;

дп - предельное отклонение по толщине полосы в минусовом поле допуска;

f(d )-плотность распределения величи-Д- величина уменьшения периметра ны отклонения толщины полосы; трубной заготовки за счет выдавливания ме/° A 3f((3)-dd- математическое ожи- талла в грат при сварке;

Unа после сварки кромок трубной заготов- дание отклонения толщины полосы в ин- 5 ки удаляют внутренний грат, тервале 0 ... (- д п):