способ изготовления многослойных труб
Классы МПК: | B21D39/04 труб между собой; соединение труб со стержнями |
Автор(ы): | Сокуренко В.П., Вавилин А.С., Лобанов А.И., Фурса В.Г., Миргородский Е.В., Юхник Г.Ф., Канов Г.Л., Стома Г.Ф. |
Патентообладатель(и): | Государственный научно-исследовательский и конструкторско- технологический институт трубной промышленности, Лобанов Александр Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-06-26 публикация патента:
15.09.1994 |
Использование: обработка металлов давлением, производство многослойных труб с капиллярными каналами. Сущность изобретения: способ включает коаксиальную сборку слоев разных диаметров и их последующее волочение. В качестве слоев используют прямошовные заготовки, полученные лазерной сваркой с шириной шва равной k h, где k = 0,3...1,1, h - толщина стенки, при этом внутренний слой перед сборкой подвергают волочению со степенью деформации 40... 90% и используют в нагартованном состоянии. Слои сочленяют последовательно, осуществляя волочение с устранением зазоров между слоями, причем степень деформации каждого слоя определяют из выражения
% = A (100
S
K + 4) , где K - числовой коэффициент, определяющий ширину шва; S - числовой эквивалент величины проседания шва заготовки, полученной лазерной сваркой, A - коэффициент, зависящий от сортамента труб и равный ( 0,9...1,3 )%. 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019006/183.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019006/183.gif)
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ТРУБ, включающий сборку коаксиально установленных слоев разных диаметров и их последующее волочение, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления особотолстостенных труб с капиллярным каналом, повышения качества труб при снижении трудоемкости процесса их изготовления, в качестве слоев используют прямошовные трубные заготовки, полученные лазерной сваркой с шириной шва, равной K![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019006/183.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
где K - числовой коэффициент, определяющий ширину шва;
S - числовой эквивалент величины проседания шва заготовки, полученной лазерной сваркой, равный (0,03 - 0,15) h, мм, где h - толщина стенки заготовки;
A - коэффициент, зависящий от сортамента труб, равный 0,9 - 1,3%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при изготовлении многослойных труб. В связи с интенсивным развитием машиностроения постоянно возрастает актуальность вопроса изготовления особотолстостенных труб малого диаметра с капиллярным каналом для работы при высоких внутренних давлениях. Эксплуатационные свойства указанных труб в значительной мере определяются качеством поверхности и точностью размеров указанного канала. Обеспечить возрастающие требования при изготовлении труб с внутренним диаметром менее 1,5 мм известными способами является весьма затруднительным или вообще невозможным. Известен ряд способов изготовления многослойных труб, включающих сборку бесшовных труб-заготовок и их последующее волочение или раздачу. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ производства многослойных, в частности пятислойных труб, включающий коаксиальную сборку бесшовных трубных заготовок и их совместное волочение с целью устранения зазоров между ними. Общими недостатками указанных способов являются невозможность изготовления труб с капиллярным каналом высокого качества, а также многоцикличность и трудоемкость изготовления бесшовных труб-слоев. Целью изобретения является обеспечение возможности изготовления особотолстостенных труб с капиллярным каналом (0,2...2 мм) повышенного качества при снижении трудоемкости процесса. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем коаксиальную сборку слоев разных диаметров и их последующее волочение, в качестве слоев используют прямошовные заготовки, полученные лазерной сваркой с шириной шва равной K![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
S - числовой эквивалент величины проседания шва заготовки, полученной лазерной сваркой;
А - коэффициент, зависящий от сортамента труб и равный (0,9...1,3)%. Предложенный способ осуществляют следующим образом. Для сварки заготовок труб-слоев используют ленту толщиной 0,20...1,00 мм из нержавеющих сталей типа 12Х1810Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н9, 20Х13 (например, ГОСТ 4986-79). Указанный диапазон толщин является оптимальным, так как при толщине ленты менее 0,20 мм невозможно сформировать лазерный шов шириной менее толщины стенки из-за ограничения технической осуществимости сжатия лазерного луча (применяемых лазерных установок типа ЛТН-103, RS-500, RS-1200, "Комета", "Лантан", "Хобр-25", "Квант", "ТЛ-1,5", "Мандарин") до диаметра менее 0,20 мм, то есть шов не может быть уже диаметра лазерного луча. При толщине ленты более 1,00 мм становится экономически нецелесообразным процесс формовки трубы диаметром 6,0...7,0 мм с отношением диаметра к толщине стенки менее 6. Выполнять лазерный шов шириной более 1,10 толщины стенки экономически нецелесообразно из-за повышенных энергозатрат и низкой производительности, а также недопустимо технологически, так как при избыточных тепловложениях шов имеет крупное зерно и пониженные механические характеристики. Важным параметром сварного соединения для последующей холодной деформации и качества многослойной трубы является высота шва. Так как валик усиления (грат) на заготовках недопустим по условиям волочения и сочленения труб-слоев, то при лазерной сварке шов формируют по высоте с проседанием, то есть менее толщины стенки на 3...15%, путем профилирования кромки полосы (выполнения скосов) или обеспечением сборки стыка с заданным зазором между кромками (как равномерным, так и неравномерным по толщине стенки). Проседание шва менее 3% толщины стенки трудно обеспечить стабильно из-за колебаний величины зазора между кромками при сварке (то есть, при изменении условий сборки стыка), что приводит к появлению в отдельных местах валиков усиления. Проседание шва более 15% толщины стенки заготовки недопустимо по условиям последующего волочения труб, так как при выбранных режимах деформации не произойдет утолщения шва до уровня толщины стенки, что является причиной отбраковки труб. Лазерную сварку выполняют при скорости движения трубы 0,30...5,00 м/мин при мощности излучения 0,10.. . 2,5 кВт в зависимости от толщины стенки заготовки, материала и условий сборки стыка кромок. Возможные варианты швов труб-слоев представлены в табл. 1. Весьма существенным элементом предложенного способа изготовления многослойных особотолстостенных труб является подготовка внутренней трубы. С целью повышения износостойкости разработаны способы изготовления особотолстостенных труб с упрочнением внутренней поверхности азотированием, нагревом наружной поверхности и охлаждением внутренней, внутренним гидродавлением. В предложенном способе указанное упрочнение канала достигается более экономичным и эффективным способом - использованием в качестве внутреннего слоя капиллярной трубы необходимого размера с заданной степенью упрочнения, достигнутой предварительным волочением - оправочным и безоправочным. Как показали эксперименты, рациональный диапазон степени упрочнения труб из коррозионностойких сталей находится в пределах
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019043/963.gif)
Величина проседания шва (см. табл. 1):
S = 0,15
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
Коэффициент К = 0,65
А = 1,3%
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019016/8776.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
3 х 0,25 ->> 2,3 х 0,2->> 1,8 х 0,2->> 1,4 х x 0,2 мм. с суммарной деформацией
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019031/931.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
С учетом изложенного заготовку лазерной сваркой изготавливали размером 2,10 х 0,3 мм. В указанную заготовку вводили трубу слоя 1 размером 1,4 х 0,2 мм и осуществляли совместное волочение с насадкой слоя 11 на слой 1 (на размер 2 х 0,5 мм). Степень деформации верхнего соя при этом составляла 6,05%. Для сварки третьего слоя использовали ленту толщиной 0,5 мм. Ширина шва при этом составляет: S = 0,85
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019326/949.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019012/729.gif)
![способ изготовления многослойных труб, патент № 2019344](/images/patents/454/2019016/8776.gif)
Класс B21D39/04 труб между собой; соединение труб со стержнями