Способ многократного волочения труб

3 СОВЕТСК ЕСНИХ ОЦИА А 1 7345 БЛИ,13 . ПИСАН БРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ ТОР СКОМУ кийевдинский таллов ов,труб. М.:1. РУБ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТ(71) Уральский политехничеинститут им. С.М.Кирова изавод по обработке цветных(57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенныхехолоднодеформированных труб. Цель изобретения - повьппение качества изготовляемых труб, Перед многопроходным волочением труб на подвижной оправке определяют пластичность металла в испытании на кручение, затем определяют суммарное и среднее разовое обжатия. Суммарное обжатие определяют иэ соотношения: Е =1ехр(-0,3 сцО )1 1003, гдеугол сдвига при испытаниях деформируемого металла на кручение М - чис ло проходов волочения; 0,3 - коэффициент, определяемый экспериментально Волочение осуществляют в первом и последнем проходах с обжатием меньшим, чем определенное ранее среднее разовое обжатие на 3-123, а во всех других проходах - с обжатием, превышающим среднее разовое на ту же величину. Вместе с тем в каждом проходе, начиная со второго, обжатия по внутреннему диаметру трубы устанавливают равными 0,5-57. Данная схема обжатий приводит к эффекту возрастания пластичности металла по мере его деформации. 3 табл.1 13Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенных холоднодеформированных труб.Цель изобретения - повышение качества изготавливаемых труб.Способ заключается в том, что определяют пластичность металла в испытании на кручение, находят наибольшее суммарное обжатие из соотношения Г = 1 - ехр(-О,ЗС 8 Д )1 1007, где- угол сдвига при испытании на кручение, И - число проходов волочения, 0,3 - экспериментально найденный коэффициент, и волочение осуществляют с разовыми отжатиями в первом и последнем проходах меньшими, а в остальных большими на 3-127 среднего разового обжатия и обжатие внутреннего диаметра во всех проходах, начиная с второго, устанавливают равным 0,5-57.При испытании на кручение схема напряженного состояния наиболее близка к наблюдающейся при волочении на подвижной оправке. Расчеты показывают, что при кручении показатели напряженного состояния б/Т = 0 и (об = 0 (5 - гидростатическое напряжение, Т - интенсивность касательных напряжений, О 6 - параметр Лодэ), а при волочении на подвижной оправке изменяются в диапазонах 0 /Т =0,58-0,4, 16 = (-0,3)-(+0,3), т.е. средние значения близки к нулю. Поэтому испытание на кручение позволяет наиболее точно охарактеризовать ресурс пластичности деформируемого металла, Формула для расчета суммарного обжатия учитывает свойства деформируемого металла (в виде Сд, где- угол сдвига при кручении), влияние на деформируемость дробности деформации (в виде Г , где И - число проходов волочения) и включает экспериментально найденный коэффициент 0,3. Опыты показывают, что выбор суммарного обжатия в соответствии с указанным соотношением обеспечивает получение труб без трещин при максимальном использовании ресурса пластичности металла.Ограничение обжатия по внутреннему диаметру во втором и последующих проходах обусловлено тем, что при обжатии менее 0,57. кольцевой зазор между трубой и оправкой столь мал, что затрудняет скольжение металла73459 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 относительно оправки в последующем проходе, возникает налипание и потеря продольной устойчивости трубы (образуются гофры), При обжатии внутреннего диаметра свыше 57. происходит интенсивное снижение ресурса пластичности металла наклепанной трубы, сопровождаемое появлением трещин. Эксперименты подтверждают правильность выбранного диапазона обжатий внутреннего диаметра.Снижение разовых обжатий при волочении в первом и последнем проходах и их увеличение во всех остальных проходах относительно среднего разового обжатия на 3-127. приводит к эффекту возрастания пластичности металла, позволяющему осуществлять большие деформации без разрушения, Эффект повышения пластичности объясняется следующим, В первом проходе при максимальных обжатиях диаметра, протекающих при неблагоприятном с точки зрения разрушения напряженнос состоянии, происходит интенсивное исчерпание запаса пластичности металла. Снижение разовых обжатий в первом проходе ведет к тому, что металл сохраняет перед вторым проходом большую часть своего ресурса пластичности. При обжатии во втором и последующих проходах величина редуцирования ограничена 0,5-57, вся деформация происходит на подвижной оправке при "мягкой схеме напряженного состояния, для которой характерна незначительная интенсивность исчерпания ресурса пластичности металла. Это дает возможность увеличить разовые обжатия во втором и последующих проходах беэ риска разрушения. В последнем проходе разовое обжатие целесообразно уменьшить, так как для извлечения оправки потребуется повышенная деформация при раздаче, что ведет к появлению трещин и снижению качества изготавливаемых труб. Эффект повышения пластичности усиливается при развитии знакопеременной деформации с симметричным циклом, поэтому большие различия в деформациях между проходами волочения снижают пластичность металла и увеличивают вероятность разрушения.Величина снижения и превышения обжатий относительно его средней величины обоснована эксперментально. Снижение обжатий в первом и послед 1373459нем проходах менее чем на 37 оказалось не эффективно для повышения ресурса пластичности металла и устра - нения трещин. Снижение обжатия в пер вом проходе свыше 127 ведет к тому, что зазор между внутренней поверхностью заготовки и оправкой оказывается недостаточным для введения оправки в трубу. Снижение обжатия в последнем проходе свыше 127 приводит к потере производительности. Снижение обжатий свыше 127 приводит к значительной неравномерности распределения деформаций между проходами, возникновению пульсирующего цикла знакопеременной деформации, приводящему к снижению ресурса пластичности.Обжатия в проходах, промежуточных между первым и последним, увеличивают по сравнению со средним на 3-127.Увеличение обжатий менее чем на 37 и более чем на 123 не позволяет повысить ресурс пластичности металла.25Способ реализуют следующим образомДеформируют заготовки из стали 10с размерами 32 х 5 мм на стане пятикратного волочения труб на подвижнойоправке диаметром 20 мм. В испытаниина кручение определяют пластичностьстали, равную= 1,2, Наибольшаясуммарная деформация за пять проходовволочения составляет с, = (1-ехр(-0,3 г.8 1,2 45 ) 1007. = 837. Дляопределения среднего разового обжатия с, находим суммарный коэффициент вытяжки О = 100/(00 - г. )5,9, разовый коэффициент вытяжки(1 .) 1007 = 307. Разовое обжатиесоставляет 307, Производят волочениетаким образом, чтобы в первом ипоследнем проходах обжатие было мень шим, чем среднее, а в остальных проходах больше него на 3-127. Обжатиевнутреннего диаметра во втором ипоследующих проходах выбирают издиапазона 0,5-57., например 17., дляосуществления которого требуется образование кольцевого зазора междутрубой и оправкой при раздаче 0,2 мм.Волочение осуществляется по маршруту 34 х 5-29,8 х 4,7 (207) - 26,8 хх 3,2 (367) - 24,6 х 2,1 (377) - 23,2 хх 1,4 (367) - 22,6 х 1, 1 (227.), где вскобках приведены обжатия в каждом проходе,Результаты испытаний приведены в табл. 1-3.Для выбора рациональных диапазонов обжатий проводят серию экспериментов. В первой серии ставят цель выявить рациональные обжатия внутреннего диаметра во втором и последующих проходах. Для этого трубы из стали 20 протягивают по маршруту 34 х х 5 - 29 х 4,5 на подвижной оправке. Для варьирования обжатия внутреннего диаметра во втором проходе изменяют степень раздачи при обкатке, а также используют для осуществления второго прохода оправки меньшего диаметра. Во втором проходе контролируют наличие косых трещин в качестве внутренней поверхности трубы. Результаты, приведенные в табл, 1, показывают, что при обжатиях диаметра наклепанных труб свыше 57 возможно возникновение разрушения, а при обжатиях менее 0,57 происходит налипание металла на оправку и образование гофр. Таким образом, рациональный диапазон обжатий внутреннего диаметра во втором и последующих проходах 0,5-57,Во второй серии экспериментов обосновывают целесообразность ступенчатого режима обжатий. Производят трехкратное волочение труб из стали 20 из заготовки 34-38 х 5 мм с варьированием обжатий во всех проходах. Все проходы осуществляют с суммарным обжатием 747 при среднем разовом обжатии 363. Контролируют остаточный ресурс пластичности стали 4после второго прохода по испытанию колец труб на сплющивание и качество труб после третьего прохода. Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что при выборе обжатий в первом проходе равным или боььшим среднего по маршруту (1 и 2 строки табл,) ресурс пластичности значительно исчерпывается (ублизка к нулю) и при волочении в заключительном проходе возможно образование трещин. Наиболее высокий ресурс пластичности сохраня- ется в трубах при снижении обжатий в первом и третьем и увеличении во втором проходах на 3-127 (3, 5, 7, 8 строки). Если изменение обжатий относительно среднего выше 127. (Ь строка), вероятность разрушения повышается. При высоких обжатиях в заключительном проходе на трубах возни1373459 ния Таблица 1 Наличие налипаний Наличиетрещин Обжатие внутреннего диаметра, Х Нет Нет 0,1 Г 0,5кают трещины при раздаче (2,4 строки).В третьей серии экспериментов определяют значение эмпирического ко 5 эффициента в формуле для расчета наибольшего суммарного обжатия. Для этого трубы из шести материалов подвергают многопроходному волочению на подвижной оправке до образования дефектов нарушения сплошности, не устранимых термообработкой. На основе экспериментальных данных о числе проходов М, суммарном обжатии Е , накопленном до появления предельно допустимых дефектов, и пластичности исследований стали, характеризуемойрассчитывают значение коэффициента и находят его среднее значение, равное 0,3 (табл. 3).20 Использование предлагаемого способа позволяет снизить цикличность производства путем увеличения разо 1 вых обжатий, повысить производитель. ность и качество изготовляемых труб.25 Формула изобретения Способ многократного волочения труб на подвижной оправке, включаю щий определение механических свойств деформируемого металла, суммарного и среднего разового обжатий, волочение в несколько проходов, о т л и - ч а ю щ и и с я темф чтоф с цель 35 повышения качества изготавливаемых труб, механические свойства деформируемого металла определяют при испытаниях его на кручение, а суммарное обжатие устанавливают из соотношеЕ = 1 - ехр(-0,3 с3 ) 1003,где- угол сдвига при испытанияхдеформируемого металла накручение;И - число проходов волочения,0,3 - коэффициент, определяемыйэкспериментально,Волочение осуществляют с обжатиями в первом и последнем проходах меньшими, а в остальных большими на 3 - 127 среднего разового обжатия и обжатие по внутреннему диаметру во всех проходах, начиная с второго, устанавливают равным 0,5-57.+ + ф аа Ю О цс эе Еа 3 О а а и а еч еча ав Ее Еа 3еч а ф о еч к а и еч 1373459 о о о фФ а а к к к ф О О а а ее (а Р Оа а еч а К м е 1 ка ч м ечФ Ф Ф к к к еч ф ечф ф ф еч еч м ю м к л еча ечН ещ 4аеч ечк кеч еч ее к ф ы е1373459 Таблица 3 Пластичность Значениекоэффициента Суммарное обжатие до разрушения, 7 Число проходов доразрушения Материал 1,20 0,32 84 0,82 0,27 63 12 0,34 1,20 78 1,32 0,32 95 0,26 68 1, 1 О 0,94 0,29 50 Редактор С.Лисина Заказ 525/7 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Сталь 10Сталь 45Сталь 08 х 1810 ТСплав Л 96Сплав Л 68Сталь 38 ХС Составитель В,ВасильеваТехред И.Верес Корректор М.Пожо Тираж 709 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5