Способ изготовления профилированных кольцевых заготовок Советский патент 1993 года по МПК B21H1/00 B21H1/12 

Изобретение относится к обработке металлов давлением в частности, к способам изготовления кольцевых изделий, и может найти применение в различных отраслях промышленности, где изготавливаются профилированные кольцевые изделия с торцевыми буртами, ориентированными внутрь (к центру изделий).

Известен способ изготовления профилированных кольцевых заготовок посредством раскатки на кольцепрокатных станах. Этот способ позволяет получать профилированные кольцевые заготовки с торцевыми буртами, ориентированными внутрь или наружу их (преимущественно либо внутрь, либо наружу). Недостаток указанного способа - ограничение возможности изготовления изделий с отношением толщины буртов h к величине их выступания внутрь изделия At более единицы, причем величина выступания A t должна быть не более 70...75% от толщины сечения t даже в изделии с симметричным расположением буртов 1, с. 75-76. Второй недостаток, вытекающий из первого,- это невозможность получения кольцевых изделий с большой величиной выступания At буртов внутрь (например, до значений At t), тем более, тогда, когда один из буртов ориентирован внутрь изделия, а другой - наружу. Кроме того этот способ не позволяет получать тонкостенные заготовки с сечениями большой высоты (в аксиальном направлении), имеющими бурты с величиной выетупания в радиальном направлении (внутрь или наружу) большей, чем толщина стенки.

Известен способ изготовления профилированных кольцевых заготовок из листового проката посредством изготовления сварных обечаек и последующей отбортовЧ

ю ч ел

СА)

ки в горячем состоянии при локальном индукционном нагреве деформируемой зоны. Этот способ содержит резку листового проката на полосы, гибку полос в кольцо, сварку встык, калибровку сваренных заготовок и профилирование сечения в торцевых частях посредством горячего формообразования буртов при локальном нагреве деформируемой зоны (прототип). Этим способом можно изготавливать из листов различной толщины (преимущественно 8... 15 мм) кольцевые заготовки высотой до 500 мм с величиной выступания буртов до утроенной толщины стенки исходной обечайки. Этот способ позволяет также получать заготовки как с равно-, так и с разнонаправленными торцевыми буртами (один - внутрь, другой - наружу) или только с одним буртом, ориентированным внутрь или наружу. Считается, что этим способом возможно изготовление изделий с соотношениями 0,5t h : 2t и At 4t, Недостаток этого способа - образование дефектов типа складок (закатов) в угловой зоне сопряжения бурта и стенки сечения (см. фиг.1) в процессе формообразования торцевых буртов, ориентированных внутрь заготовок. Как правило, указанные дефекты образуются в тех случаях, когда высота бурта (h) больше толщины стенки в исходной сварной обечайке (t). Можно полагать, что при этом ока- зывают влияние и такие параметры кольцевых заготовок, как внутренний диаметр (D) и величина выступания бурта внутрь заготовки (A t). Однако закономерность этого влияния неизвестна. В определенных случаях (в пределах, оговоренных допустимыми соотношениями на данный способ) никакие конструктивные изменения технологической оснастки и никакие технологические приемы не позволяют предотвратить образование дефектов типа складок (закатов) в указанной зоне. Цель изобретения - повышение качества кольцевых заготовок. Достижение поставленной цели позволит предотвратить образование бракованной по дефектам типа складок продукции и тем самым - экономить расход дефицитных материалов при изготовлении заданного количества кольцевых заготовок.

Сущность изобретения заключается в том. что при разработке чертежа кольцевой заготовки с торцевыми буртами, ориентированными внутрь ее, толщину исходного листа (t), необходимого для ее изготовления, определяют по соотношению:

-+ а;

t rr

где h - высота бурта кольцевой заготовки, мм;

D - внутренний диаметр кольцевой заготовки, мм;

At- величина выступания бурта внутрь заготовки, мм;

а - припуск на толщину листа, обеспечивающий формообразование бурта без складок в угловой зоне; оптимальное(доста- точное) значение а « 0.5... 1,0 мм.

Предлагаемое соотношение найдено из следующих соображений,

Рассмотрим фиг.2. Очевидно, что дефекты типа складок в угловой внутренней зоне (в области точки О) образуются в том случае, когда поверхность кольцевой заготовки по контуру исходного сечения ABCQ, превышает поверхность ее по контуру конечного сечения AEFQ. Т.е., условием предотвраще- ния складок можно принять неравенство:

SABCQ SAEFQ .(1)

По принятым на фиг.2 обозначениям указанные площади будут выражаться уравнениями:

л t

SABCQ л D ho + я(0 + 2t) h0 + -% (D + + 2t)( t)h;(2)

SAEFO- D + 2t)2 - (D - 2

Я

+ jr(D - 2 At) h + з D - (D - 2 Atr. (3)

Подставив выражения (2) и (3) в (1) и произведя необходимые преобразования, получим

. (D + t) h0 (D + t - At) + (D - At) At (4)

Для дальнейших упрощений выражение (4) необходимо выразить через h и другие параметры кольцевой заготовки. Из фиг.2 видно, что объем части заготовки высотой h0, ограниченный по сечению контуром QBCQ, должен быть численно равен обье- му торцевой части заготовки с буртом высотой h, ограниченному по сечению контуром OAEF. По принятым на фиг.2 обозначениям эти объемы будут выражаться уравнениями

VoBCQ Jh0(D + 2t)2-D2

п h0 t (D + t);(5) VOAEF f h (D + 2t)2 - (D - 2 A t)2 (D-t t) + At(D + t) (6)

Приравнивая выражения (5) и (6) и производя необходимые преобразования, получаем

. ,м , At(D- At), h0 h(1 + ).

(7)

Подставив выражение (7) в выражение (4) и произведя необходимые преобразования получим

Таким образом, для того, чтобы при рт- бортовке буртов внутрь не было дефектов типа складок (закатов), необходимо, чтобы толщина обечайки была не менее некоторой величины, обусловленной соотношением других параметров кольцевой заготовки. Как видно из выражения (8), толщина t должна быть всегда больше высоты бурта h. Вместе с этим, необходимо также иметь в виду, что наиболее приемлемой с позиций экономии металла является минимально возможная толщина исходной обечайки, т.е. искомая оптимальная толщина ограничена и по мин. и по макс. Учитывая сказанное, представим выражение (8) в более определенном виде

D-At D -At-h

+ a,

(9)

где а - минимально допустимая величина превышения численного значения толщины t, определенной из соотношения основных размеров кольцевой заготовки по выражению (8); оптимальное значение а 0,5-1,0 мм.

Изобретение иллюстрируется эскизами. На фиг.1 показано расположение складки (заката) в угловой внутренней зоне сечения кольцевой заготовки с буртом, ориентированным внутрь ее. На фиг.2 показаны параметры сечения кольцевой заготовки с буртом, ориентированным внутрь ее. На фиг.З показаны оптимальное и неопти- 5 мальное соотношения параметров сечения кольцевой заготовки с буртом, ориентированным внутрь ее.

Пример конкретного выполнения способа. Из листов толщиной t, равной 10,

0 12 и 15 мм (сплав ОТ4-1) были изготовлены экспериментальные кольцевые заготовки высотой сечения 100 мм с одним торцевым буртом, ориентированным внутрь.

Высота бурта (h) для каждой толщины

5 листа в отдельных заготовках имела значе- . ния 8, 10 и 13 мм, а величина выступания бурта At для каждого сочетания h и t принималась равном 10 и 20 мм. Внутренний диаметр исходных обечаек D 500 мм.

0 Кольцевые заготовки с высотой бурта h 8 мм были получены без дефектов из листов всех трех исходных толщин. В кольцевых заготовках с высотой бурта h 10 мм из листов толщиной t 10 мм были получены

5 неглубокие складки глубиной менее 0,5 мм, а из листов t 12 мм и t 15 мм получены бездефектные заготовки. Кольцевые заготовки с высотой бурта h 13 мм без дефектов были получены только из листов

0 толщиной t 15 мм. На заготовках из листов толщиной 10 и 12 мм образовались дефекты типа складок глубиной 0...5 мм, причем, более глубокими при прочих равных условиях они были в тех случаях, когда выступание

5 бурта At было большим (т.е. 20 мм). Необходимо иметь в виду, что в тех случаях, когда дефекты образуются, они не имеют постоянной глубины по всему контуру кольцевой заготовки.

0

Использование: для изготовления кольцевых изделий с торцовыми буртами, ориентированными внутрь. Сущность изобретения: из листов, толщины которых определяют из соотношения t h(D - At)/D - At - -h + а, где h - высота бурта кольцевой заготовки, мм; D - внутренний диаметр кольцевой заготовки, мм; At- величина выступания бурта внутрь заготовки, мм; а- припуск на толщину листа, обеспечивающий формообразование бурта без складок в угловой внутренней зоне, а 0,5...1,0 мм, нарезают полосы. Полосы изгибают в кольца, которые сваривают встык. Полученные кольца калибруют и профилируют до формообразования буртов при локальном нагреве деформируемой зоны. 1 табл.. 3 ил.

Формула изобретения Способ изготовления профилированных кольцевых заготовок, при котором осуществляют резку листа на полосы, гибку полос в кольцо, сварку встык, калибровку и профилирование сечения посредством формообразования буртов при локальном нагреве деформируемой зоны, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, в качестве исходного полуфабриката используют лист, толщину которого определяют из соотношения

t h

D-At D-At-h

+ а.

где h - высота бурта кольцевой заготовки, мм;

D - внутренний диаметр кольцевой заготовки, мм;

At - величина выступания бурта внутрь заготовки, мм;

а - припуск на толщину листа, обеспечивающий формообразование бурта без складок в угловой внутренней зоне, а «0,5-1,0 мм.

Фиг. 1.

Ш/Л

w4

liU

//./77ТЛ

/.//, s /A

1