способ производства тонкостенных труб
Классы МПК: | B21C3/08 с секциями, снабженными роликами, шариками и тп элементами B21C1/24 с помощью оправок |
Автор(ы): | Казакевич И.И., Казакевич Д.И., Шелементьев В.А., Рябихин Н.П. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество "Электростальский завод тяжелого машиностроения" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-07 публикация патента:
30.12.1994 |
Использование: производство тонкостенных труб волочением на оправке через вращающиеся волоки. Сущность изобретения: деформацию полой заготовки ведут на оправке рядом последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения с постоянным отношением удельной энергии по очагам деформации, определяемым приведенной в ф-ле зависимостью: 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОСТЕННЫХ ТРУБ, включающий деформацию полой заготовки на оправке рядом последовательно расположенных головок с телами качения, отличающийся тем, что процесс ведут с постоянным отношением величин удельных энергий по очагам деформации, определяемым зависимостью![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-65t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-66t.gif)
варьируя обжатие стенки в каждом очаге деформации,
где Ks1, Ksi - сопротивление деформации металла с учетом наклепа соответственно в 1-м и i-м ряду;
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
hcp1 , hcpi - средняя толщина стенки трубы на входе соответственно в 1-й и i-й ряд тел качения.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обработке металлов давлением, а точнее к производству тонкостенных труб. Известен способ волочения труб, заключающийся в деформации труб на оправке обжимной головкой, состоящей из тел качения [1]. Недостатком этого способа является то, что деформация и скорость волочения в одной обжимной головке ограничиваются рядом факторов, в частности энергетическим. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ производства тонкостенных труб [2], согласно которому деформацию полой заготовки на оправке осуществляют рядом последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения, представляющих планетарные шариковые волоки, расположенные последовательно с уменьшающимся по ходу деформируемой трубы внутренним диаметром (калибром). Недостаток этого способа заключается в том, что при произвольном распределении обжатия в каждом очаге деформации один из очагов оказывается перегруженным, что приводит к чрезмерному перегреву металла. В то же время эксперимент показывает, что производительность процесса ограничивается разогревом металла в локальном очаге деформации, так как для металлов существует зона синеломкости, т.е. пониженной пластичности при температурах t= 300-500оС. Создание интенсивного охлаждения не решает задачи, так как имеется определенное предельное значение коэффициента теплопередачи от нагретой поверхности металла к жидкости. Техническим результатом изобретения является обеспечение условия равенства нагрева металла в каждом очаге деформации, повышение производительности процесса и качества получаемых изделий. Это достигается тем, что в способе производства тонкостенных труб, включающем деформацию полой заготовки на оправке рядом последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения, согласно изобретению процесс ведут с постоянным отношением удельных энергий по очагам деформации, определяемым зависимостью![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-2t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025026/729.gif)
M1=P
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-3t.gif)
L - плечо действия силы P относительно центра трубы,
L =
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-4t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/183.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-5t.gif)
Ps - среднее контактное давление. Известно, что Ps= 1,15 Ks
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025013/981.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025026/729.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025013/981.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025013/981.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-6t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025013/981.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-7t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-8t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-9t.gif)
S 0- приведенная подача на оборот
l
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-10t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-11t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025006/945.gif)
M1=P
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-12t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-13t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-14t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-15t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-16t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-17t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025075/176.gif)
(3)
В первом приближении
S
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025075/176.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-18t.gif)
(4) где Soi - подача на оборот на входе в i-й ряд тел качения;
hi - толщина стенки трубы после прокатки в i-ом ряду тел качения;
hi-1 - толщина стенки трубы перед i-ым рядом тел качения;
Кроме того, если go - подача в мм/мин, то
Soi =
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-19t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025008/8776.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-20t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-21t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-22t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-23t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-24t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-25t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-26t.gif)
Как следует из формулы (6), соотношение предусматривает достаточно близкие друг к другу отношения
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-27t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-28t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-29t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-30t.gif)
Формула (7) выведена с определенными допущениями, кроме того естественна неточность в определении сопротивления деформации Ksi, поэтому следует говорить о необходимости ее соблюдения с определенной степенью точности. Произведенная оценка влияния сделанных допущений в предположении, что прокатываемые трубы тонкостенные, т.е. отношение толщины стенки к диаметру
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-31t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025018/177.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-32t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-33t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025018/177.gif)
На фиг. 1 изображена схема предлагаемого способа производства тонкостенных труб; на фиг. 2 - схема очага деформации. Способ производства тонкостенных труб заключается в следующем. Трубу 1 пропускают вместе с оправкой 2 через калибр, образованный по меньшей мере двумя рядами 3, 4 последовательно расположенных вращающихся головок с телами качения. Параметры процесса:
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-34t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-35t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025018/177.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025014/963.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/936.gif)
Ks =
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-36t.gif)
n =
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-37t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-38t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025010/949.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-39t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
K3 =
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-40t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-41t.gif)
При прокатке в двух вращающихся головках с телами качения с обжатиями в каждой обойме по 0,25 мм (
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
K
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-42t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-43t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025010/949.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-44t.gif)
hср.=
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-45t.gif)
во второй обойме
K
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-46t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-47t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025010/949.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-48t.gif)
hср.=
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-49t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-50t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-51t.gif)
Как видно, во второй обойме повышенный в 1,8 раза по сравнению с первой обоймой расход мощности. Это приводит к перегреву и появлению синеломкости в этом очаге деформации. Для увеличения скорости прокатки было изменено соотношение обжатий в обоймах, а именно принято
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025005/916.gif)
K
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-52t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-53t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-54t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-55t.gif)
h
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-56t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-57t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-58t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-59t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-60t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-61t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-62t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-63t.gif)
Таким образом, мощности деформации в этом случае в обоих очагах практически одинаковы, т.е. достигнуто оптимальное соотношение обжатий, обеспечивающее оптимальное качество и производительность. Характерная величина, определяющая мощность
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025161/2025161-64t.gif)
![способ производства тонкостенных труб, патент № 2025161](/images/patents/448/2025013/981.gif)
Класс B21C3/08 с секциями, снабженными роликами, шариками и тп элементами
роликовая волока для производства круглых труб - патент 2453387 (20.06.2012) | ![]() |
роликовая волока - патент 2337773 (10.11.2008) | ![]() |
роликовая головка для накатки винтовой поверхности на круглой проволоке - патент 2275980 (10.05.2006) | |
роликовая волока - патент 2216418 (20.11.2003) | |
двухклетевой блок трехроликовых клетей - патент 2177385 (27.12.2001) | |
двухклетевой блок трехроликовых клетей - патент 2152280 (10.07.2000) | |
двухклетевой блок трехроликовых клетей - патент 2149720 (27.05.2000) | |
двухклетевой блок трехроликовых клетей - патент 2149719 (27.05.2000) | |
устройство для профилирования труб - патент 2142349 (10.12.1999) | |
роликовая волока - патент 2079386 (20.05.1997) |
Класс B21C1/24 с помощью оправок