Заготовка для винтовой прошивки гильз

(я)э В 21 В 19/ Ия К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬС бопрокат- испольэоатки при шегося прогаемо ото ром рокатк перед еско-ко уян удл ния пред- новившийциального а эаготовлщен ного цилиндриний нич товке торНополнен диаого изделия, течение всерешенийствовать хвата заГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) А,В.курятников, А.Н.Ячменев, В,Н.Кукарских, А.А.Орлов, А.В.Федоров и Э.В,Пятериков(56) Авторское свидетельство СССР М 531566, кл. В 21 В 19/04, 1975.Авторское свидетельство СССР .М 263540, кл. В 21 В 19/04, 1969.Авторское свидетельство СССР М 476048, кл, В 21 В 19/00, 1974,(54) ЗАГОТОВЮ ДЛЯ ВИНТОВОЙ ПРОШИВКИ ГИЛЬЗ(57) Изобретение относится к трубопрокатному производству и может быть использовано при прошивке заготовки в гильзу на станах винтовой прокатки, Цель изобретения - расширение технологических возможностей и повышение качества поверхности Изобретение относится к труному производству и может бытьвано на станах винтовой прокпрошивке заготовки в гильзу,1Известные технические решелагают совершенствовать неустася период процесса путем спепрофилирования переднего концки; в виде конусного участка, утопереднего и утоненного заднегоческих участков.Для указанных техническихобщим является попытка совершепрежде всего стадии первичного з гильз путем создания дополнительных тянущих сил трения в период вторичного захвата. Заготовка выполнена с концевыми цилиндрическо-коническими участками, имеющими дополнительный цилиндрический участок большего диаметра, составлящий 1,01 - 1,2 диаметра основной части и цилиндрической части концевого участка, длина которого составлвет 0,4-2,0 диаметра, Дополнительный цилиидрмческий участок соединен дополиительиым конусом с основной частью. Длина дополнительного цилиндрического участка и двух конусов равна 0,5 - 2,0 диаметра Основной части, при этом увеличиваются плацадь контакта металла с валками в период вторичного захвата заготовки, коэФфициент скорости и сокращается число циклов частных обжа- (Я тий. В результате устраняется вероятность образования осевого разрушения в осевой зоне заготовки и повышается качество поверхности гильз и труб, Уменьшается машинное время прошивки. 6 ил. готовки либо стадию установ цесса,наиболее близким к пред ляется предложение, согласно прошивки в стане винтовой пользуют заготовку, имеющу задний утоненные цилиндри ский конец и основную часть. Поскольку в известной заго вый цилиндрический участок вы метром, равным диаметру готов он не деформируется валками в го процесса прошивки.20 25 ЗО 50 Этим достигается устранение осевого разрушения торцовой части заготовки, однако наличие недеформируемого переднего конца заготовки играет отрицательную ропь в плане осуществления устойчивого вторичного захвага заготовки, так как из общей длины контакта металла с валками исключается отрезок, состоящий из суммы длин цилиндрическо-конического конца, т,е, длина контактной площади в момент вторичного захвата сокращается до 1 к вместо 1 ь Таким образом, в наиболее ответственный период прошивки создается дефицит втягиваю.цих сил трения, который привоцит к снижению осевой скорости, увеличению осевого скольжения и числа циклов обжатий, Передний конец заготовки "жует" валками стана при незначительном продвижении ее в осевом направлении, При этом на участках заготовки, деформируемых в период вторичного захвата, образуются разрушения, которые при дальнейшей обработке трансформируются в поверхностные дефекты, Как правило, большинство всех концевых дефектов располагаются в гильзе не на самом торце, а на некотором удалении от него и соответствуют участку вторичного захвата.Ухудшение условий осуществления вторичнОго захвата приводит, помимо ухудшения качества поверхности труб, к сокращению сортамента прошиваемых материалов. Для многих .пегированных сталей и сплавов с высоким сопротивлением деформации процесс прошивки становится невозможным из-за недостатка тянущих сил трения и невозможности осуществления вторичного захвата, что характерно и для процесса прошивки обычной цилиндрической заготовки,Цель изобретения - улучшение качества поверхности гильз и расширение технологических воэможностей винтовой прошивки путем создания дополнительных тянущих сил трения в период вторичного захвата,Поставленная цель достигаетсл тем. что заготовка, имеющая цилиндрическую основную часть и цилиндрическо-конический концевой участок, выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка, равным диаметру основной, и его длиной 0,4 - 2,0 диаметра с. присоединенным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилиндрическим участком большего диаметра, равным 1,01 - 1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом, при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двумя конусами составляет 0,5-2,0 диаметра основной части,Предлагаемое техническое решение содержит следующие отличительные признаки: диаметр торцового цилиндрического участка равен диаметру О основной части заготовки, а длина его составляет 0,4-2,0 диаметра основной части; к большему основанию конического участка цилиндрическоконического конца заготовки присоединен цилиндрический участок большего диаметра, составляющий 1,01 - 1,2 диаметра ос. новного и который соединен конусом с основной частью заготовки и длина утопщенного участка с двумя конусами составляет 0.5 - 2,0 диаметра основной части заготовки.Таким образом, предлагаемая конструкция заготовки соответствует критерию новизны,На фиг,1 показана предлагаемая заготовка; на фиг,2-6 - механизм деформирования предложенной заготовки в период заполнения металлом очага деформации, его отличительные особенности в сравнении с прошивкой обычной цилиндрической заготовки, а также известной заготовки.Нагретую круглую заготовку задают в стан винтовой прокатки коническо-цилиндрическим концом, Захват осуществляется валками б на цилиндрическом участке 2 фиг.2), Поскольку длина цилиндрического участка 2 выполнена соизмеримой с протяженностью участка безоправочной деформации заготовки 1) 0.4 - 2,0)О и также соиэмерлмыми являются углы Образующих конусного участка 3 заготовки и входного конуса валков б, то в период осуществления первичного захвата деформируется. лишь цилиндрический участок 2. Другие участки переднего конца заготовки с валками 6 не контактируют, Длина контакта металла с валками б при завершении стадии первичного захвата, т,е, до встречи с оправкой 7,составляет 11 фиг.2).При достижении торцом заготовки носка оправки 7 или несколько ранее, в контакт с валками 6 вступает конический участок 3,длина контакта существенно уьепичивается и составляет 1 к1 + и фиг,З), Увеличенная длина, а следовательно, и площадь контакта металла с валками поддерживаются постоянными за счет деформации цилиндрического участка 4 с большим диаметром в течение всего периода вторичного захвата,т,е. заполнения металлом участка очага деформации на оправке 7 иг,4). Посредством этого в очаге деформации в период вторичного захвата обеспечивается существенное приращение тянущих сил трения, необходи 169601940 45 50 мое для преодоления лобового сопротивления оправки и линеек, чем и достигается нейтрализация падения осевой скорости прошивки и вызванных ею негативных последствий.С целью более надежного и плавного осуществления вторичного захвата желательно приращение дополнительных втягивающих сил трения начинать несколько ранее момента осуществления вторичного захвата, т.е. осуществлять деформацию концевых у частков 3 и 4 с образованием площадок контакта еще до встречи конца 2 заготовки с носком оправки 7, как это показано на фиг,З.При завершении периода вторичного захвата деформируется конческий участок 5, соединяющий цилиндрический участок большего диаметра 4 с основной частью 1 заготовки (фиг,4), а в установившемся периоде деформации подвергается основная часть 1 заготовки, и длина контакта на безоправочном участке очага деформации вновь сокращается до 1 фиг.5),Таким образом, при деформировании заготовки предложенной конструкции достигается прирост тянущих сил трения в период вторичного захвата, являющегося наиболее неблагоприятным и определяющего как возможность осуществления процесса прошивки, так и качество труб.Диаметр утолщенного цилиндрического участка 4 предложенной конструкции заготовки рассчитывают исходя из принятых диапазонов длин цилиндрического участка с двумя конусами (0,5 - 2,0)0 и углов образующих конусного участка 3(130 - 6).При минимальных значениях этих параметров, т,е. 0,50 1 30, принимают длину конусного участка 3 равной 0,20, цилиндрического утолщенного участка 4 равной 0,20 и конусного участка 5 равной 0,10. В этом случае расчетная минимальная величина диаметра утолщенного цилиндрического участка составляет 1,010, В технологическом плане данную величину следует также считать предельной, так как разность между диаметрами утолщенного 4 и основного 1 участков заготовки уменьшается до 1,0; и становится соизмеримой с допусками на заготовку по диаметру, и приращение обжатия в атом случае становится практически незначимым,Максимальное значение диаметра утолщенного цилиндрического участка 4 выбрано по предельному значению применяемых в практике трубопрокатного производства углов входного конуса валка прошивного стана. Известно, что максимальное значение угла входного конуса, определяемое вы 5 10 15 20 25 30 35 полнением условия захвата заготовки, составляет б.При увеличении угла входного конуса валка возрастает лобовое сопротивление самого конусного участка и вследствие этого осевые втягивающие силы трения уменьшаются. При достижении угла конусности б и выше силы лобового сопротивления входного конуса возрастают настолько, что становятся соизмеримыми с втягивающими силами трения и уравновешивают их. Это сопровождается нарушением условий захвата заготовки как первичного, так и вторичного. Максимальное значение диаметра утолщенного участка 4 заготовки, рассчитанное для максимальных значений угла входного конуса валка 6 и общей длины утолщенного участка 2,0 О, составляет 1,20,Для наиболее распространенного диапазона углов входных конусов прошивных станов, которые составляют 2 - 3 30 диаметр утолщенного участка заготовки составляет 1,03 - 1,095 диаметра основной части заготовки.Для сравнения показаны механизмы деформирования в период вторичного захвата обычной цилиндрической заготовки (фиг.5) и известной (фиг,б).При деформировании предлагаемой цилиндрической заготовки в начале периодавторичного захвата максимальная длина контакта металла с валками 6 не превышает 1 фиг,5), поэтому данный период характеризуется падением осевой скорости прошивки и увеличением скольжения и числа циклов обжатий,При деформировании известной заготовки из-за наличия недеформируемого концевого цилиндрическо-конического участка длина контакта к началу периода вторичного захвата сокращается на величину недеформируемого участка и составляет 1 к =. 1 - 1 о (фиг.6). По этой причине условия осуществления вторичного захвата ухудшаются настолько, что в период заполнения металлом оправоч ной части очага деформации заготовку "жует" валками. т.е. процесс осуществляется с малым осевым перемещением заготовки, большим количеством циклов обжатий и сопровождается разрушением осевой зоны заготовки,С увеличением сопротивления деформации материала заготовки тянущих сил трения оказывается недостаточно для преодоления лобового сопротивления оправки и линеек. и процесс прошивки прекращается, Поэтому использование для прошивки заготовок с недеформируемыми концами ограничивает технологические возможности прошивки по маркам сталей и не гарантирует от обоазования концевых дефектов,Для сравнительной оценки особенностей форм оизмен ения и эффективности действия предлагаемого технического решения были проведены экспериментальные исследования процесса прошивки обычных цилиндрических заготовок и заготовок предложенной конструкции. Критерием сравнения служат величина среднего шага осевой подачи в период вторичного захвата, определяемая непосредственными замерами; количество циклов частных обжатий а период вторичного захвата, которое определяют также непосредственными замерами и состояние поверхности гильз.Согласно полученным данным при прошивке заолово редлоеной конструкции в сравнении с обычной достигнуто уменьшение количества частных обжатий с 13 до 6, увеличение среднего значения шага осевой подачи с 3,8 до 7.5 мм, при этом средняя величина шага осевой подачи Выше, чем в установившемся периоде 4,3 мм), При прошивке обычной заготовки она все;- да значительно ниже. чем в установившемся периоде, Это свидетельствует о наличии большого резерва активных тянущих сил трения, которое можно использовать в направлении дальнейшего совершенствования процесса прошивки. Известно, что при увеличении угла входного конуса втягивающие силы трения уменьшаются, а силы противодействия (лобовое сопротивление конусного участка) увеличиваются, В полной мере это относится и к конусному участку на заготовке, Таким образом, при превышении угла конусности выше б прсцесс прошивки нарушается из-эа нарушения условий захвата заГотовки.Минимальный угол входного конуса 1 30 имеют валки прошивного стана ТПА"140". Уменьшение угла конусности заготовки менее 1 30 приводит к существенному сокращению прироста площади контакта металла с валками чем меньше угол входного конуса валка, тем существеннее действие от отклонений угла конусности заготовки а меньшем направлении) и сниже ии эффекта профиля заготовки,Для определения особенностей формоизменения и эффективности действия при прошивке заготовок предложенной конструкции проведень 1 исследования нэ про шивном лабораторном стане ПНТЗ. Согласно полученным данным при прошив. ке заготовок количество циклов частных обжатий в период вторичного захвата уменьшается в сравнении с контрольными заготовками с 13 до б, средний шаг подачи 5 10 20 25 30 35 40 50 55 увеличивается с 3,8 до 7,5 мм, и величина его выше значений соеднего шага осевой подачи при установившемся режиме прошивки (4,3 мм),Практическое применение предлагаемой конструкции заготовки рассмотрим на примере производства труб размером 89 х 3,5 иэ стали ОХ 23 Н 18 на ТПА 140-1 ПНТЗ. Для прошивки используют обычно заготовку диаметром 90 мм, Процесс прошивки в гильзу размером 94 х 6,5 мм осуществляют на оправке диаметром 75 мм при обжатии в пережиме, равном 12%, и перед носком оправки 5,0%, При величине угла входного конуса валка, равном 230, длина безоправочного участка очага деформации составляет 65 мм или 0,8 диаметра заготовки, Принимают длину утолщенного участка заготовки равной 100 мм при длине конического участка передней части заготовки 50 мм и протяженности цилиндрического участка утолщенной части 25 мм, При условии равенства образующих входного конуса валка и конуса переднего участка утолщенной части диаметр утолщенного участка заготовки составляет 94 мм. Нагретую до 1150 С заготовку задают а прошивной стан, Период заполнения очага деформации до сечения носка оправки происходит аналогично процессу обычной .цилиндрической заготовки, Затем в момент втооичного захвата длина контакта металла с валками возрастает вдвое, увеличивается обжатие, при этом возрастают тянущие силы трения, способствующие преодолению лобового сопротивления оправки. В результате средние величины осевой скорости на участке вторичного захвата и шага осевой подачи находятся в пределах близких или выше, чем при установившемся режиме, что исключает образование осевых разрушений металла заготовки на внутренней поверхности гильз и.труб и наличие дефектов,Кроме повышения качества внутренней поверхности труб, при прошивке заготовки предложенной конструкции уменьшается Время поошивки на 10% и соответственно повышается износостойкость прокатного инструмента валков, оправок и линеек.Процесс прошивки предложенной конструкции заготовки предполагается внедрить на ТПА 140-1 и 220 ПНТЗ, а также ТПА 160 и 50 - 200 ВТЗ. Формула изобретения Заготовка для винтовой прошивки гильз, имеющая основную цилиндрическую часть и цилиндрическо-конический конце 1696019 10вой участок, отл и чаю ща я с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения качества по-. верхности гильз путем создания дополнительных тянущих сил трения в период 5 вторичного захвата, она выполнена с диаметром цилиндрической части концевого участка, равным диаметру основной, и его длиной 0,4-2,0 диаметра, с присоединен 10 ным к большему основанию конической части концевого участка дополнительным цилиндрическим участком большего диаметра, равным 1,01 - 1,2 диаметра основной части, с которой он соединен дополнительным конусом, при этом длина дополнительного цилиндрического участка с двумя конусами составляет 0,5-2,0 диаметра основной части.1696019 садр,Составитель Л,МатуринаТехред М,Моргентал Корректор Т.Палий акто зориз Заказ 4254 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета оо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113 О 35, Москва, Ж, Раушскав наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород,ул.Гагарина, 1