способ формообразования полых деталей

Формула изобретения

Способ формообразования полых деталей, включающий формование детали из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность последней, отличающийся тем, что перед формованием трубную заготовку сплющивают до придания ей эллипсообразного поперечного сечения, по меньшей мере одна из осей которого равна диаметру готовой детали, а в процессе формовки большую ось эллипсообразного поперечного сечения ориентируют в направлении зоны интенсивного пластического формоизменения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам формообразования полых изделий из трубных заготовок.

Известен способ формообразования тройников (Руководящий технический материал РТМ 1.4.1999-90 “Производство сварного высокоресурсного трубопровода”. - М.: НИАТ. 1992. - С.104-105, аналог), в котором для формовки в штампах готовых изделий с минимальным изменением толщины стенки подают в очаг деформации материал трубной заготовки в объеме, соответствующем объему формуемого отвода тройника, причем весь подаваемый материал сосредоточен в скосах, выполняемых в торцевых частях трубной заготовки. С применением известного способа изготавливают тонкостенные равнопроходные тройники с одним отводом. Недостатком способа является невозможность получения тройников с несколькими отводами, а также качественных особо тонкостенных равнопроходных тройников из-за разрывов материала на готовых изделиях, являющихся следствием чрезмерных сил трения металла о стенки матрицы при его перемещении от торцов трубной заготовки в отвод. Для реализации способа необходимо специализированное оборудование.

Известен штамп для изготовления крутоизогнутых отводов, в котором описан способ формообразования полых изделий из трубных заготовок (а.с. 1174115 СССР, МПК⁴ В 21 С 37/28, B 21 D 9/07, 22/06, авт. Павлов Ю.К., Ламзин А.Г., прототип, опубликован в бюллетене №31, 1985 г.), включающий формование детали в виде крутоизогнутого отвода из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность последней, т.е. изгиба с одновременной овализацией наружной части трубной заготовки по большой образующей. Недостатком известного способа является многопереходность процесса формообразования, где для придания готовой детали круглого поперечного сечения осуществляют ее последующую калибровку в два этапа. Известный способ невозможно применить для формообразования полых изделий из тонкостенных трубных заготовок, так как изгиб детали с одновременной ее овализацией сопровождается значительным утонением (а при малых радиусах изгиба - и разрушением) стенки в зоне наружного радиуса изгиба вследствие недостатка материала для оформления готовой детали. При этом последующие калибровочные операции не устраняют разнотолщинности, полученной на первом переходе формообразования.

Технический результат: повышение качества, расширение технологических возможностей получения полых деталей, формуемых из трубных заготовок, и производительности процесса формообразования за счет направленного перемещения материала трубной заготовки в пластическую зону кратчайшим путем и исключения доводочных операций.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе формообразования полых деталей, включающем формование детали из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность последней, перед формованием трубную заготовку сплющивают до придания ей эллипсообразного поперечного сечения, по меньшей мере одна из осей которого равна диаметру готовой детали.

Сплющивание трубной заготовки до придания ей эллипсообразного поперечного сечения непосредственно перед операцией формообразования способствует сосредоточению избыточного объема материала в зоне интенсивного пластического формоизменения. Поэтому нет необходимости в процессе штамповки полых деталей перемещать материал с периферийных участков трубной заготовки в очаг пластической деформации. Так, при формообразовании тройников большая ось эллипсообразного поперечного сечения трубной заготовки ориентирована в сторону полости штампуемого отвода. Поэтому в результате последующего силового воздействия на боковую поверхность трубной заготовки материал перемещается в отвод тройника по кратчайшему пути с наименьшим перегибом, и эллипсообразное поперечное сечение становится круглым с диаметром, равным диаметру готовой детали. При этом интенсивность накопленной пластической деформации в процессе штамповки уменьшается по сравнению с прототипом, а ресурс пластичности материала увеличивается, т.е. появляется возможность формообразования тройников с увеличенной высотой отвода, а также равнопроходных тройников с несколькими отводами без разрушения, что расширяет технологические возможности и повышает качество полых изделий. При формообразовании крутоизогнутых патрубков существующим способом недостаток материала в зоне наружного радиуса изгиба частично компенсируется последующими калибрующими операциями. В заявляемом способе материал в пластическую зону подается сразу по кратчайшему пути за счет того, что трубная заготовка имеет эллипсообразную форму поперечного сечения, большая ось которого направлена в зону наружного радиуса изгиба. Поэтому при силовом воздействии на боковую поверхность трубной заготовки материал направленно перемещается в пластическую область с минимальными потерями на трение. При этом эллипсообразное поперечное сечение принимает форму круглого с диаметром, равным диаметру штампуемого крутоизогнутого патрубка. Следовательно, отпадает необходимость в доводочных операциях, придающих поперечному сечению круглую форму, а также расширяются технологические возможности способа за счет получения крутоизогнутых патрубков с минимальным радиусом изгиба по средней линии с минимальной разнотолщинностью.

На фиг.1 показано сплющивание трубной заготовки перед формообразованием до придания ей эллипсообразного поперечного сечения;

На фиг.2 - схема силового воздействия на трубную заготовку в процессе формообразования полой детали;

На фиг.3 - формообразование тройников из предварительно сплющенной трубной заготовки;

На фиг.4 - разрез по А-А фиг.3;

На фиг.5 - формообразование крутоизогнутых патрубков из предварительно сплющенной трубной заготовки;

На фиг.6 - разрез по В-В фиг.5.

Способ осуществляют следующим образом. Сплющивают трубную заготовку 1 до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, по меньшей мере одна из осей (меньшая) 3 которого равна диаметру D готовой полой детали 4. Устанавливают сплющенную трубную заготовку 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 в ручей 5 штампа 6 так, чтобы большая ось 7 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в зону развитых пластических деформаций готовой детали (у тройника - в сторону полости 8 штампуемого отвода 9, у крутоизогнутого патрубка - в зону наружного радиуса изгиба 10). Путем приложения воздействия усилия Р на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 формуют полую деталь 4, придавая эллипсообразному поперечному сечению 2 круглую форму.

Пример 1. Из трубной заготовки 1 наружным диаметром 25 мм с толщиной стенки 0,5 мм и длиной 35 мм из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т формуют равнопроходный тройник диаметром D=21 мм с толщиной стенки 0,5 мм и высотой отвода 10 мм. Для этого в специальном приспособлении (на чертеже не показано), устанавливаемом на пресс П 6324Б, сплющивали трубную заготовку 1 диаметром 25 мм до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, большая ось 7 которого равнялась 28 мм, а меньшая ось 3-21 мм. Предварительно сплющенная трубная заготовка 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 заполнялась сплавом Вуда и после его затвердевания устанавливалась в ручей 5 штампа 6 так, чтобы большая ось 7 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в сторону полости 8 штампуемого отвода 9. Формовали полую деталь 4 в виде тройника путем приложения воздействия усилием Р=120 кН на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2. Отштампованный равнопроходный тройник имел круглую форму поперечного сечения. Максимальное утолщение материала в зоне, противолежащей отводу 9, составило 6%, а утонение в вершине отвода 9-8%. Таким образом равнопроходный тройник имел минимальную разнотолщинность, высоту отвода, достаточную для последующего применения автоматической сварки, что свидетельствует о его высоком качестве и расширении технологических возможностей получения подобных полых деталей.

Пример 2. Из трубной заготовки 1 наружным диаметром 22 мм с толщиной стенки 0,5 мм и длиной 55 мм из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т формуют крутоизогнутый патрубок диаметром D=21 мм с толщиной стенки 0,5 мм, радиусом изгиба по средней линии 10,5 мм и углом изгиба, равным 90°. Для этого в специальном приспособлении (на чертеже не показано), устанавливаемом на пресс П 6324Б, сплющиваем трубную заготовку 1 диаметром 22 мм до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, большая ось 7 которого равнялась 22,5 мм, а меньшая ось 3-21 мм. Предварительно сплющенная трубная заготовка 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 заполнялась сплавом Вуда и после его затвердевания устанавливалась в ручей 5 штампа 6 так, чтобы большая ось 7 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в зону наружного радиуса изгиба 10 крутоизогнутого патрубка. Формовали полую деталь 4 путем приложения воздействия усилия Р=140 кН на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2. Отштампованный крутоизогнутый патрубок имел круглую форму поперечного сечения. Максимальное утонение материала трубной заготовки 1 в зоне наружного радиуса изгиба 10 составило 8,5%. Таким образом крутоизогнутый патрубок имел минимальную разнотолщинность, что свидетельствует о его высоком качестве. Полученный минимально возможный радиус изгиба по средней линии, равный радиусу готовой полой детали, позволяет расширить технологические возможности получения крутоизогнутых патрубков и существенно (на 30-40%) повысить компактность трубопроводных магистралей, при монтаже которых подобные полые детали будут применяться.