Способ изготовления полых цилиндрических двухслойных изделий и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 В 21 С 23/2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ металлургическии ва и Всесоюзный и конструкторско- трубной промышБлизнюков, в, В. Ф. Балакин могай, В. И. КузьКорж и В. М. Бон Биметаллическ1974, с. 52,ЛЕНИЯ ПОЛЬДВУХСЛОЙНЬ ТВО ДЛЯ ЕГ носится к области обвлением и может быть готовлении биметаллииг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение отработки металлов даиспользовано при из,ЯО 129441 О ческих труб. Цель изобретения состоит в повышении качествасоединения. Способ заключается в том, что полые заготовки 5 и 4 устанавливают одна в другую и раздают до соприкосновения слоев. По мере раздачи внутреннюю поверхность изделия нагружают гидростатическим давлением. Величину гидростатического давления рассчитывают по определенной зависимости. Устройство содер жит оправку 3 с толкателем 2. На толка- теле на расстоянии 0,51,5 диаметра калибрующей части оправки установлено герметизирующее калибрующее кольцо 1. Вначале работает только оправка 3, осуществляющая раздачу внутренней заготовки 4 до соприкосновения ее стенок со стенками заготовки 5. Затем полость 7 заполняют жидкостью (объем и давление ее рассчитывают) и по мере опускания оправки 3 внутреннюю поверхность нагружают гидро- статическим давлением. В результате усилие среза увеличивается, а следовательно, улучшается сцепление слоев. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению биметаллических труб.Цель изобретения - повышение качества изделий путем улучшения сцепления слоев.5На фиг, 1 изображена схема устройства для реализации способа получения двухслойных изделий раздачей; на фиг. 2 - то же, после предварительного проталкивания оправки; на фиг, 3 - то же, после 10 заливки жидкости; на фиг. 4 - то же, положение начала сжатия жидкости; на фиг. 5- то же, положение завершения сжатия жидкости и начала установившегося процесса,Устройство содержит калибрующее герметизирующее кольцо 1, толкатель 2, оправку 3. Обозначены также внутренняя заготовка 4, наружная заготовка 5, опорная плита 6, полость 7, до - диаметр калибрующего участка оправки; Й . - диаметр толкателя; Чисх - объем исходной (несжа 20 той) жидкости; Ч - объем жидкости, сжатой до заданного давления; Ьо - величина предварительного проталкивания оправки внутрь патрубка; Ь.пр - длина участка обработки.Снабженный калибрующим кольцом 1 толкатель 2 воздействует на оправку 3, 25 осуществляющую раздачу внутренней заготовки 4 до соприкосновения с наружной заготовкой 5, опирающейся на опорную плиту 6. Полость 7, образованная торцами калибрующего кольца 1 и оправки 3 и боковыми поверхностями толкателя 2 и патруб ка 4, заполнена жидкостью 1.Предварительно подготовленные по сопрягаемым поверхностям наружная 5 и внутренняя 4 заготовки устанавливаются коаксиально одна другой (внутренняя заготовка имеет, кроме того, отбортовку для упора в торец наружной заготовки, которая выполняется на другом устройстве или на позиции раздачи специальным инструментом).Наружная заготовка 5 опирается на опорную плиту 6. Далее в заходный конец внут ренней заготовки 4 устанавливается оправка 3, которая толкателем 2 подается по ходу раздачи на предварительно рассчитанную величину Ьо. Затем толкатель 2 отводится назад, на него устанавливается калибрующее герметизирующее кольцо 1 (таким образом, 45 что после касания толкателем 2 торца оправки 3 расстояние между обращенными друг к другу торцами кольца и оправки становится равным 0,5 - 1,5 диаметра г)о калибрующего участка оправки), а в полость 7 заготовки, которая закрь 1 та снизу 50 оправкой, заливается жидкость объемом Ъ исх (фиг. 3) .Толкатель 2 с калибрующим кольцом 1 снова подается вперед. С момента, когда торец калибрующего кольца 1 коснется внут. ренней заготовки 4 (фиг. 4), происходит полная герметизация полости, в которой находится жидкость, и сжатие последней. Сжатие жидкости заканчивается, когдатолкатель 2 доходит до торца оправки 3(фиг. 5). В этот момент давление жидкости становится расчетным, а расстояние между торцами кольца и оправки - равнымдлине участка обработки (0,5 - 1,5) до. Последующим ходом толкателя 2 оправка 3 проталкивается через всю длину внутренней заготовки 4, осуществляя ее раздачу до соприкосновения с наружной заготовкой 5.По мере перемещения оправки 3 происходити нагружение заданным давлением участкаобработки, что улучшает сцепление слоевметаллов заготовок.Величина предварительного проталкивания оправки Ьо определяется из геометрических соотношений (фиг, 4 и 5):Ъ исх + в (1, побр% гу хСхпВеличина гидростатического давления определяется по формулеР = срупр (1+ ККя+К 2 Квгде Р - гидростатическое давление, МПа;оу р - предел упругости металла внутренней заготовки, МПа;К, К. - показатель шероховатости сопрягаем ых поверхностей наружной ивнутренней заготовок (пределы изменения показателей шероховатости - среднее арифметическоеотклонение профиля Кв=5,00 -0,25 мкм; высота неровностей профиля по 10 точкам К. = 20,0 -0,1 мкм);КьКр - коэффициенты пропорциональности,равные 0,01 при замере показателяК. и равные 0,0025 при земере показателя К.,Коэффициент пропорциональности, связывающий среднее арифметическое отклонение профиля К. с долей превышения гидростатического давления относительно предела упругости (в килоньютонах), равен 0,01. Предусматривается возможность замера также и высоты неровностей профиля по 10 точкам (К). Для этого случая коэффициент пропорциональности равен 0,0025. Таким образом,Р = йулр (1+0,01 Кд, +0,01 Кав )илиР =упр (1+0,0025 Кхп +0,0025 К,в ). Экспериментально установлено, что формула справедлива при следующих пределах изменения показателей шероховатости поверхности: 0 25 мкм(К (5 мкм: 0 1 мкм(К(20 м км, При значениях показателей шероховатости Ка, К, больше верхних пределов невозможно обеспечить качественное сцепление слоев. При значениях показателей шероховатости Кз, Кменьше нижних пределов величина шероховатости перестает влиять на качество сцепления, становится равной шерохова 1294410тости инструмента и качество заготовок не улучшается.Величина участка заготовки, на который целесообразно воздействовать указанным давлением, также имеет ограничения, установленные экспериментально. Начинаясь непосредственно за конечным сечением калибрующего участка оправки, участок обработки имеет длину, равную 0,5 - 1,5 внутреннего диаметра заготовки и зависящую от соотношения геометрических размеров Отношения диаметра к толщине стенки) заготовки. Для толстостенных заготовок (Р/5 (4 - 5) рекомендуется длина участка поор, равная 1,2 - 1,5 внутреннего диаметра заготовки, для тонкостенных 1 Р/Я)15) 0,5 - 0,8 внутреннего диаметра заготовки, при 4 - 5(Р/)(15 Ьобр = 0,8 - 1,2.При длине участка обработки, меньшей 0,5 внутреннего диаметра заготовки, не обеспечивается эффект улучшения сцепления. При длине, большей 1,5 внутреннего диаметра заготовки, нецелесообразно увеличивается длина участка предварительной подготовки конца внутренней заготовки для ввода технологического инструмента, поскольку на таком расстоянии от конечного сечения участка раздачи уже завершаются все микродефор мационные процессы на контактной поверхности.Объем жидкости, заливаемой в устройство перед началом его работы, необходимо строго дозировать, так как он определяет величину гидростатического давления в момент обработки (при заданном положении калибрующего кольца объем сжатой жидкости не изменяется в проессе работы устройства). Объем исходной (несжатой) жидкости необходимо выбирать с учетом увеличения плотности жидкости с ростом давления:УЪисх = Ъ)исхГДЕ Чисх, Рисх - ОбЪЕМ И ПЛОТНОСТЬ НЕСЖаТойжидкости;Ч, р - объем и плотность жидкостипри давлении обработки.Наружный диаметр и толщина калибрую- щего кольца выбираются из условий нормального функционирования устройства для обеспечения надежной герметизации полости жидкости высокого давления. Объем исходной жидкости определяется следующим образом. Замеряется шероховатость сопрягаемых поверхностей наружной и внутренней заготовок (усредненные значения по поверхности). Определяется по справочной литературе предел упругости ме- талла внутренней заготовки для заданной величины деформации раздачи и рассчитывается необходимое гидростатическое давление жидкости в полости заготовки по выражению, указанному выше. Затем определяется по справочной литературе плотНОСТЬ ЖИДКОСТИ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ Рисх и при необходимом давлении р.Объем исходной жидкости Чисх рассчитывается по приведенной выше формуле с учетом того, что объем сжатой жидкости 5= (д - д,)где д - внутренний диаметр изделия Изменением внутреннего диаметра за готовки по длине участка обработкипри расчете объема жидкости можно пренебречь, следовательно, д= до, где до - диаметр калибрующей части оправки);д. - диаметр толкателя на участке обработки;Ьмр в дли участка обработки, равная0,5 - 1,5 диаметра оправки.При проведении испытаний устройствомонтировалось на вертикальном гидравлическом прессе усилителем 6,3 МН. Изготавливались двухслойные изделия размером РХЬ = 100 х 30 мм. Отношение диаметра к толшине стенки Р/5 = 3,3. Наружная заготовка - из высокопрочной стали, внутренняя заготовка - из коррозпонно-стойкой стали, 25 длина патрубков 100 мм. Диаметр калпбрующего участка оправки 40 мм, величина раздачи зазор между заготовками) 3 мм на сторону. Шероховатость контактирующих поверхностей заготовок в среднем К = 301,50 мкм. Количество пар заготовок 8.На переднем конце толкатсля имеласьрезьба трап 20 х 2 для установки калибрую- щего герметизирующего кольца наружным+о,оЪдиаметром 40мм, Длина нарезного участка 85 мм. Калибрующее кольцо устанавливалось на толкателе таким образом. что расстояние до торца оправки после упора в нее толкателя) составляло 60 мм, В полость, образованную стенкой заготовки и поверхностью технологических инструментов, заливался бензсл в качестве рабочей жид кости.Формула изобретения1. Способ изготовления полых ци линдрических двухслойных изделий, включающий обработку сопрягаемых поверхностей заготовок до заданного уровня шероховатости, коаксиальную установку одной заготовки относительно другой и соединение заготовок путем раздачи внутренней заготовки до соприкосновения ее стеноксо стенками наружной заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества путем улуч шения сцепления слоев, по мере раздачи на внутреннюю поверхность полученного двухслойного изделия воздействуют последовательно по участкам высотой, равной 0,51,5 внутреннего диаметра изделия, гидростатическим,. Чернилевес СР по делам аушская на риятие, г. Уж давлением, величину которого определяютпо зависимости гидростатическое давление, МПа;предел упругости металла внутренней заготовки, МПа;показатель шероховатости сопрягаемых поверхностей наружной и внутренней заготовок (пределы измене Ония показателей шероховатости -среднее арифметическое отклонениепрофиля К.=5,00 - 0,25 мкм; высотанеровностей профиля по 10 точкамКО=20,0 - 0,1 мкм);коэффициенты пропорциональности,равные 0,01 при замере показателя едактор В. Петрашаказ 45/бВНИИПИ Государственного3035, МоскПроизводственно-полиграф Ко и равные 0,0025 при замере показателя Кг,2. Устройство для изготовления полых цилиндрических двухслойных изделий, содержащее опорную плиту, оправку с сопряженными между собой коническим рабочим и цилиндрическим калибрующим участками и установленный с возможностью взаимодействия с оправкой толкатель, отличаюи 4 ееся тем, что, оно снабжено смонтированным на толкателе на расстоянии от его торца, обращенного к оправке, равном 0,51,5 диаметра калибрующего участка оправки, калибрующим герметизирующим кольцом, а полость, расположенная между герметизирующим кольцом и оправкой, служит для размещения жидкости. каяКорректор М. СамборскаяПодписноеобретений и открытийд. 4/5ород, ул. Проектная, 4