Способ обработки труб

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 91 .Ы 3. ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ТЕНТНОЕ НИ ЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ 15ий металлургичес. Плохой, А.В, Губиний, В.В. Перчаник, И,А,ин, Л.н.Горячев, Р.Б. в и Ф,Д. Гамидовельство СССР 37/30. опублик, 1990. Изобретение относится к обработке металлов давлением, а точнее к производству тонкостенных труб нефтяного сортамента (обсадных и насосно-компрессорных). Целью ние произ ном повыш Поста вл мой ход конусаО о 1+Епл 1)(1 - дО 1 Н 1+д о(1-дпр.м 1+Епл 1)(1 - дО 1)-(1-дО )+2(Яо(1+д 3 1(1 - дЗ 1 -1-,и 1 1 пр,ма с 9 тный ход матрицы и конуса рают в пределах дО 1 ) - (1 - Епл 2 ) ( 1 - дО 2 ) ) +/ с Оо(1+Япл 1 ) обр.м д 01 ) - ( 1 - Епл 2 ) ( 1 - дО 2 ) ) + Оо (1 + Епл 1) (1 обр.мэ с 9(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТРУБ(57) Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: обработку концевого участка трубы производят путем его раздачи и последующего обжима посредством деформирующих роликов. Последние радиально перемещаются сначала опорным конусом при его прямом ходе, а затем конусной матрицей при ее обратном ходе, Даны математические зависимости для определения величин прямого и обратного ходов, 3 ил. изобретения является повышеводительности при одновременейии качества изделий, енная цель достигается тем, что пряи матрицы выбирают в пределах от )-Ь(1+дз+1)1+,и-пр.мин 2 Щ к 1 где Оо, Яо - соответственно номинальные наружный диаметр и толщина стенки трубы до деформации, мм;51 - номинальная толщина стенки трубы после раздачи, мм;Япл 1, Епа 2 - ВЕЛИЧИНЫ ОтНОСИтЕЛЬНОй пластической деформации по наружному диаметру при раздаче и обжиме соответственно, %;дА, дА, дА - плюсовые допуски по наружному диаметру трубы в исходном состоянии после раздачи и после обжима соответственно;%о, дб 1, дО 2 - МИНУСОВЫЕ ДОПУСКИ ПО наружному диаметру трубы в исходном состоянии, после раздачи и после обжима соответственно,%;дэо, дэ 1 - ПЛЮСОВЫЕ ДОПУСКИ ПО ТОЛЩИ+ +не стенки в исходном состоянии и после раздачи соответственно, %;дно, дя 1 - МИНУСОВЫЕ ДОПУСКИ ПО ТОЛЩИ- не стенки в исходном состоянии и после раздачи соответственно;2 то Рк 1, 2 тц Рк 2 - конусности деформирующих инструментов при раздаче и обжиме соответственно;р 1 и 2 - величины упругой деформации трубы по наружному диаметру при раздаче и обжиме, мм.При прямом ходе опорного конуса и конусной матрицы происходит увеличение размеров калибров, образованных деформирующими роликами механизмов раздачи и обжима. За счет радиальных перемещений роликов, опирающихся на перемещающийся в осевом направлении опорный конус механизма раздачи, осуществляется подъем конца трубы по наружному диаметру. При этом размер калибра роликов механизма обжима всегда больше наружного диаметра трубы, Таким образом, величина прямого хода конуса и матрицы зависит от соотношения внутренних диаметров трубы до и после раздачи.Введем следующие обозначения:бомако=Оомакс 2 Яомин- максимальныЙ внутренний диаметр трубы до раздачи, мм;бомин = Оомин 2 Яомакс минимальный внутренний диаметр трубы до раздачи, мм;О 1 макс = 01 максЯ 1 мин МаКСИМаЛЬНЫЙ внутренний диаметр трубы после раздачи, мм; д 1 мин=01 мин - .2 Я 1 макс М ИН И м Э Л Ь Н Ы Йвнутренний диаметр трубы после раздачи,мм,В этих выраженияхОомакс и Оомин - соответственно максимальный и минимальный наружные диаметры ао раздачи, мм;01 макс И 01 мин СООТВЕТСТВЕННОмаксимальный и минимальный наруж 10 ные диаметры трубы после раздачи,мм;Яомакс и. Яомин соответственно максимальная и минимальная толщина стенкитрубы до раздачи, мм,Я 1 макс И Я 1 мин - СООтВЕтСтВЕННО МаКСИмальная и минимальная толщина стенки после раздачи,мм.ЗначениЯ Ромакс, Оомин, 01 макс 01 минЯомакс, Яомин, Я 1 макс И Ямин ОПРЕДЕЛЯЮТСЯ20 выражениями Минимальный прямой ход опорного конуса и матрицы Ьрмин должен обеспечивать ПОДЪЕМ ВНУТРЕННЕГО ДИаМЕТра ОТ С 1 омакс ДО 45 д 1 мин, Тогда величина этого хода с учетомупругой составляющей,и 1 и конусности опорного конуса и деформирующих роликов 2 Ю Рк 1 Или с учетом выражений (1), (4), (б) и (7)1810186 01=0 о(1+ Епл 1) Величины 01 и Оо связаны соотноше- нием Тогда РОо (1 +Епл 1)(1 - %1) - (1 +дОо + 2 Яо (1 Жо ) 1(1 +%1) ) +1 Ьр.мин 19 к 1 При ходе опорного конуса меньше этого хода с учетом упругой составляющей.пр.мин обеспечивается требуемая форма и конусностиконца трубы, т,е. не обеспечивается качество.Максимальный прямой ход опорных ин Я к 1струментов должен обеспечивать подъем поДИаМЕтРУ От домин ДО 01 макс ТОГДа ВЕЛИЧИНа О 1 макс Оомин +,И 11-пр,макс л, С учетом выражений (2), (3). (5), (8) и (9)10 Оо(" +Епл 1)(1 +дд 1 ) (1 доо)3+2 Ба(1 +%о) 1(" дэ)+Р 11 пр.макс 1 Я кл С учетом выражений (4) и (10 О 1)-02 дог ) +и 1 обр,мин 0 Величины 01 и 02 связа соотношениями; й межд 12) 02=01(1- Епл 2). 35 Тогда величина минимально го хода с учетом выражений (9)1 обр.мин При хо1 обр,минма конца тчество,Максимдолжен обедиаметру о чина этого хода с учетом упругой составлющей и конусности равна: е опорнои матрицы меньше беспечивается требуемая форбы, т,е. не обеспечивается ка 0 ин 1 1 мак бр.м альный ход конусной матрицы спечивать обжим по наружномт 01 макс ДО 02 мин ТОГДа ВЕЛИли с учетом выражен(9), (11) и (12); С увеличением хода болеепр.макс падает производительность процесса и увеличи вается износ инструмента, приводящий к отклонениям формы калиброванного конуса от требуемой и ухудшению качества поверхности трубы,При обратном ходе опорного конуса и конусной матрицы уменьшаются размеры .калибров механизмов раздачи и обжима. За счет радиальных перемещений роликов, опирающихся на конусную матрицу механизма обжима, происходит уменьшение наружного диаметра конца трубы, При этом размер калибра механизма раздачи становится меньше внутреннего диаметра трубы, Таким образом, величина обратного хода .опорных инструментов определяется соотношением наружных диаметров трубы у торца до и после обжима,Введем обозначение:02 макс=02(1+ дО 2)(10) где 02 - номинальный диаметр у торца после обжима, мм.Минимальный обратный ход опорных 15 инструментов должен обеспечивать обжим НаРужНОГО ДИаМЕтра От ВЕЛИЧИНЫ 01 макс ДО 02 мин. Величина этого хоДа с Учетом УпРУгой составляющей деформации,иг и конусности калибра 2 тЯД 2, образованного матрицей и 20 деформирующими роликами, определяется соотношением:01 мин 02 макс + 21 обр.мин=-обр.макс 10 15 20 25 30 35 40 50 632-80.55 С УВЕЛИЧЕНИЕМ Хсда бОЛЕЕ Ьбр.макс Падает производительность процесса и увеличивается износ инструмента, приводящий котклонениям формы калиброванного концаот требуемой и ухудшению качества поверхности трубы.Величина упругой составляющей деформации по диаметру,и 1,2 определяетсяэкспериментальным путем и составляетдля обсадных труб по ГОСТ 632-80 от 0,5 до2,0 наружного диаметра трубы в исходномсостоянии,При обработке труб по указанному способу на 40-60 уменьшаются затраты вре.мени на переналадку оборудования, чтоприводит к повышению производительности процесса. Кроме того, исхОдные фактические размеры трубы практически невлияют на качество изделия после обработки, что приводит к значительному снижению:уровня брака труб.На фиг, 1 изображено исходное положение йроцесса; на фиг, 2 - процесс раздачи -прямой ход опорного конуса и конуснойматрицы, на фиг. 3 - процесс обжима - обратньй ход опорного конуса и конусной матрицы, ф,П р и м е р. Обработке по указанномуспособу подвергалась партия обсадныхтруб по ГОСТ 632 - 80 с номинальными размерами Оо=146,1 мм и Яо=7,7 мм.В соответствии с ГОСТ 632 - 80 допуски;по наружному диаметру трубыдо= доо=0,75%(0,0075);- по толщине стенки дно=12,5% (О 125),величина плюсового допуска ограниченамассой трубы и составляет около бо(дз о=0,06),В соответствии с техническими требованиями допуски на геометрические размеры концов труб после обработки:- по наружному диаметру дсЦ 1 дд 2=0,5% (0,05)1 %2- потолщинестенки: дз 1 =дз 2 -- дно=ба(0,06)дЗ 1 = %2 = дно= 12,5 о(0,125),Величина пластической деформации понаружному диаметру в процессах раздачи иобжима составляет кпл 1= Гпл 2=- 2 (0,02),Толщина стенки при этом практически не ИЗМЕНЯЕТСЯ 31=52=Яо, ВЕЛИЧИНа УПРУГОЙ СО- ставляющей деформации в процессах раздачи и обжима составляет рс 1= р 2=- =0,020 о=2.9 мм Рк 1= Рк 2=1Тогда величины прямого и обратного хода в соответствии с заявляемыми решениями составляют:1-пр.мин=53.6357 мм1-обр,мин=147,1494 мм1 пр.макс=300,3386 мм-обр.макс=189,3014 ммПри округлении расчетных значений рабочих ходов принято следующее правило:- расчетная величина Еобр.мин ипр.мин округляются "с избытком" для того, чтобы обеспечить получение требуемой формы конЦа тРУбы, т,е. Ьр,мин=54 мм, Ьобр мин=148 мм;- раСЧЕТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫобр.макс Ипр.макс ОКруГЛЯЮТСЯ С НЕДОСТаТКОМ, Т,Е,пр.макс=300 мм,обр.макс=189 мм, что, помимо обеспечения требуемой формы, приводит к повышению производительности и снижению износа инструмента,Процесс обработки осуществляется следующим образом (см, фиг. 1-2),.Труба 7 задается в машину для обработки концов труб до упора (на чертеже не показан) и приводится во вращение, Затем опорный конус 4 и конусная матрица 1, закрепленные на общей раме 6, перемещаются по направляющим 5 в направлении О 1(прямой ход) на величину рабочего хода Ьр, При этом про.- исходит увеличение размеров калибра, образованного конусом 4 и роликами 3, что приводит к раздаче конца трубы (фиг, 2),В конце прямого хода дается выдержка времени, в течении которой процесс деформации происходит без изменения размера калибра. Затем гидроцилиндр переключается на обратный ход, При этом опорный конус 4 и матрица 1 перемещаются в направлении 02 на величину рабочего ходаобр. За счет УменьшениЯ РазмеРов калибра, образованного матрицей 1 и роликами 2обеспечивается обжим конца трубы. Предложенный способ позволяет существенно повысить точность концов труб за счет снижения биений торца трубы в 1,3-1,5 раза и обеспечить возможность производства обсадных труб исполнения "А" по ГОСТ1810186 10 Формула изобретенияСпособ обработки труб, при котором производят раздачу концевого участка заготовки радиально перемещающимися деформирующими роликами при прямом ходе 5 опорного конуса с конусной матрицей, а за- т Оо(1+Епл 1)(1-%1)-(1 Ио)+2 Яо(1-дзо) - Я 1(1 +д 1) + 41Ь р.мин2 тд ц 1 до ФОоф+Епл 1)(1-дД"3) (1 дОо )+2 ГЯо(1+дно) - Я 1(1 - дз 1)+и 1 1-пр,макс.тд ца обратный ход матрицы и конуса выби- рают в пределах от Оо ( 1 + Епл 1 )( 1 - до 1 ) - (1 - Епл 2 ) ( 1 - до 2 )+ и 21.обр,мин2 т 9 к 2 до О (1+1 И(1+до 1)-(1-Я-г)(1-дО 2)+Р 21 обр.макстд к 2 стоянии, после раздачи и после обжима соответственно, фдно, дф 1 - плюсовые допуски по толщи+не стенки в исходном состоянии и после раздачи соответственно, ;дно, дз 1 - минусовые допуски по тол щине стенки в исходном состоянии и послераздачи соответственно, %;2 тд Рк 1, 2 тд Рк 2 - конусности калибров,образованных деформирующими инструментами при раздаче и обжиме соответст венно;,и 1 и 2 - величина упругой деформациипо наружному диаметру и ри раздаче и обжиме, мм. где Оо, Яо - соответственно номинальные наружный диаметр и толщина стенки трубы до деформации, мм;Я 1 - номинальная толщина стенки трубы после раздачи, мм,Епл 1, Епл 2 - ВЕЛИЧИНа ОтНОСИтЕЛЬНОй ПЛастической деформации по наружному диаметру и ри раздаче и обжиме соответственно;доо, дои, до 2 - плюсовые допуски по наружному диаметру трубы в исходном состоянии, после раздачи и после обжима соответственно, %;доо, %1, до 2 - минусовые допуски по наружному диаметру трубы в исходном сотем обжимают указанный участок роликами при обратном ходе матрицы с конусом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности при одновременном повышении качества изделий, прямой ход конуса и матрицы выбирают в пределах отроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 каз 1411 ВНИИПИ Тираждарственного комитет113035. Москва, Ж Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ С35, Раушская нэб 4/5