способ формообразования равнопроходного патрубка в тонкостенной трубной заготовке

Формула изобретения

Способ формообразования равнопроходного патрубка в тонкостенной трубной заготовке, включающий отбортовку стенок предварительно вырезанного в трубной заготовке овального отверстия, размещенным в заготовке пуансоном, имеющим коническую поверхность, соединенную с цилиндрическим пояском, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубной заготовки, отличающийся тем, что используемый пуансон имеет дополнительную рабочую секцию в виде размещенных по периферии торцевой поверхности цилиндрического пояска двух разомкнутых кольцевых выступов, внешняя образующая которых выполнена в виде обратного конуса, перед отбортовкой стенок предварительно вырезанного в трубной заготовке овального отверстия в ней формируют карманы жесткости кольцевыми выступами пуансона при его движении в направлении, противоположном его движению при отбортовке, и размещении в трубной заготовке из условия расположения упомянутых кольцевых выступов вдоль ее оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для формообразования вытяжкой равнопроходных патрубков в тонкостенных изделиях типа труб, обечаек.

Известен способ получения патрубков на трубных заготовках раскаткой и вытяжкой на станках, оснащенных вытяжными головками финской фирмы T-Drill. По этому способу в трубной заготовке осуществляют обработку технологического овального отверстия, в которое вводится вытяжная головка с двумя выдвижными формообразующими инструментами, которые с помощью регулировочного устройства настраивают на вытяжку патрубка требуемого размера. Вытяжной головке сообщают вращение и осевое перемещение из изделия, при котором рабочие поверхности формообразующих инструментов контактируют со стенкой трубной заготовки и постепенно раскатывают и вытягивают горловину патрубка с выходом из нее (кн. "Ковка и штамповка", Справочник под ред. Матвеева А.Д., М., Машиностроение, 1987 г., т.4, с.198, рис.10; Хованов Н.Н., Клюшин А.Р., Шаткевич А.З., Миеттинен А. Способ изготовления патрубка на полом цилиндрическом изделии и вытяжная головка для его осуществления. Патент РФ №1706740, кл. В21С 37/29, В21Д 19/00 от 06.02.89. Зарегистрирован в Гос. реестре изобретений 20.09.94.).

К недостаткам способа относятся следующие: имеет место существенная разновысотность стенки по периметру вытянутого патрубка и неблагоприятные условия формообразования патрубка из-за больших линейных перемещений объемов деформируемого металла; значительно усложнена схема и условия течения деформируемого металла; малая высота стенки сформированного патрубка.

Известна технология вытяжки патрубка из трубной заготовки коническим пуансоном с применением накладной матрицы (см. стр.198 в кн. "Ковка и штамповка", справочник под ред. А.Д.Матвеева, М.: Машиностроение, т.4, 1987, 542 с; Аверкиев Ю.А., Башков Б.Ф. "Отбортовка с утонением стенки". Кузнечно-штамповочное производство, М., 1976, №9, с.21-22). Конический пуансон, который по мере входа в матрицу вначале производит отбортовку патрубка без утонения стенки, а затем, когда в матрицу войдет цилиндрическая часть пуансона, с ее утонением. Утонение стенки горловины патрубка осуществляется за счет уменьшения зазора между пуансоном и матрицей, при этом некоторый объем металла необратимо смещается вдоль образующей стенки, увеличивая ее высоту.

При вытяжке равнопроходного патрубка из тонкостенной трубной заготовки пуансоном, выполненным в виде конуса с цилиндрическим пояском диаметром, равным внутреннему диаметру трубной заготовки, деформационные зоны в металле перемещаются вдоль оси формируемого патрубка с изменением усилий деформирования от локальных зон упругой деформации с замыканием их до кольцевого очага пластической деформации. Оболочка вытянутого патрубка не является строго осесимметричной, возникает коробление фланца с образованием на нем волн вследствие: нарушения осевой симметрии процесса формообразования; недостаточной жесткости и потери устойчивости трубной заготовки в процессе ее деформирования; неравномерного роста усилий пластического деформирования, обусловленных неравномерным увеличением объемов деформируемого металла и изменением деформационных сил от локального воздействия, где присутствуют упругие деформации до кольцевого с пластической деформацией.

Целью изобретения является повышение осевой симметрии процесса формообразования.

Для достижения поставленной цели в способе формообразования вытяжкой равнопроходного патрубка в тонкостенной трубной заготовке, включающем отбортовку стенок предварительно вырезанного в трубной заготовке овального отверстия расположенным в заготовке пуансоном, выполненным в виде сочленения конуса с цилиндрическим пояском, диаметр которого равен внутреннему диаметру трубной заготовки, согласно изобретению перед отбортовкой стенок овального отверстия формируют в заготовке карманы жесткости противоположным направлением движения пуансона, торцевую поверхность которого дополнительно снабжают рабочей секцией, выполненной в виде двух разомкнутых кольцевых выступов, внешняя образующая которых выполнена в виде обратного конуса, при этом кольцевые выступы располагают по периферии торцевой поверхности цилиндрического пояска вдоль оси трубной заготовки.

Предложенный способ позволяет выровнять характеристики напряженно-деформированного состояния объемов металла в трубной заготовке, повысить точность формообразования за счет создания карманов жесткости, повышающих устойчивость тонкостенной трубной заготовки в процессе ее деформирования.

Последовательность технологического процесса поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлено исходное положение пуансона в трубной заготовке; на фиг.2 - процесс формообразования вдавливанием карманов жесткости и вид рабочей части пуансона (вид С), а на фиг.3 - процесс вытяжки патрубка. Накладная матрица и механизм крепления заготовки не показаны.

На чертежах обозначено: 1 - пуансон с рабочими коническими поверхностями, сочлененными цилиндрическим пояском с диаметром, равным проходному диаметру трубной заготовки; 2 - подложка для ввода пуансона во внутреннюю полость трубной заготовки 3; 4 - ползун пресса двойного действия; 5, 6 - контуры выпуклостей карманов на внешней и внутренней поверхностях нижней части трубной заготовки; 7 и 8 - контуры сочленения вытянутого патрубка с трубой на внешней и внутренней поверхностях; 9 - рабочие выступы на пуансоне для обработки вдавливанием карманов жесткости.

Ввод пуансона 1 (фиг.1) и его расположение под овальным отверстием трубной заготовки 3 осуществляется подложкой 2. Пуансон 1 соединяется с ползуном 4 пресса двойного действия, после чего подложка 2 удаляется. В случае, если это необходимо, осуществляется нагрев нижней зоны трубной заготовки 3 и производится ее пластическая раздача вдавливанием пуансона 1. При этом пуансон, в отличие от прототипа, дополнительно снабжен рабочей секцией, выполненной в виде двух разомкнутых кольцевых выступов, внешняя образующая которых выполнена в виде обратного конуса. Разомкнутые кольцевые выступы расположены вдоль оси трубной заготовки. В результате местного пластического перераспределения материала трубной заготовки в зонах контакта пуансона с заготовкой, на последней получается отпечаток в виде двух симметрично расположенных выпуклостей - карманов, контуры которых обозначены 5 и 6, благодаря чему повышается жесткость и устойчивость трубной заготовки перед последующей операцией по вытяжке патрубка. В следующем технологическом переходе (фиг.3), в случае, если это необходимо, производится нагрев верхней части трубной заготовки 3 и осуществляется вытяжка патрубка, равнопроходного с трубной заготовкой. Контуры сочленения вытянутого патрубка с трубой на внешней и внутренней поверхностях обозначены 7 и 8.

Предложенный комбинированный процесс изготовления равнопроходного патрубка в тонкостенной трубной заготовке соединяет в себе два вида формоизменения, протекающих последовательно под воздействием одного и того же инструмента, выполненного в виде двух конических поверхностей, соединенных цилиндрическим пояском: раздачу, в результате которой расширяется поперечное сечение заготовки ниже ее диаметральной плоскости, обеспечивая тем самым повышение жесткости и устойчивости трубной тонкостенной заготовки, и последующий технологический переход - вытяжку патрубка.

Способ двухоперационного формообразования патрубка в тонкостенной трубной заготовке обеспечивает достижение технико-экономического эффекта в виде планируемого набора деформируемого металла, перераспределения усилий деформирования и выравнивания характеристик напряженно-деформированного состояния объемов металла по периметру и высоте формируемого патрубка за счет предварительного повышения жесткости и устойчивости тонкостенной оболочки трубной заготовки.