Способ получения труб со спиральными гофрами

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для получения гофрированных труб.Известен способ получения труб со спиральными гофрами, включающий формирование из трубной заготовки трубы спродольными полыми ребрами с последующим формированием спиральных путем ихскручивания с местным нагревом 1.Однако известный способ обладает существенными недостатками, такими, кэк невысокая точность гофрирования труб, малаяпроизводительность процесса,Известен способ получения труб со спиральными гофрами, включающий формирование гофров на исходной круглой трубедефсрмирующими роликами, развернутымина угол относительно оси трубы 21,Основным недостатком известного способа является невысокая точность получаемого профиля трубы и гофрсв.Целью изобретения является повышение точности выполнения гофров.Зто достигается тем, что в способе получения труб со спиральными гофрами, включающем формирование гофров на исходнойкруглой трубе деформирующими роликами,развернутыми на угол относительно оси трубы, согласно изобретению формированиегофров осуществляют на оправке со спи ральньми ребрами, угол наклона и шаг которых соответствуют углу наклона и шагугофров трубы, путем формсвания одних граней гофров научастке от начала формирования гофров на справке до пережима очагадефосмации, противолежащих граней гофрса - на участке от пережима до окончанияучастка контакта металла с роликами, а дновпадины между гофрами - в пережиме, причем угол разворота роликов устанавливаютне равным углу наклона гофров трубы и ребер оправки.Поставленная цель достигается такжетем, что угол ф разворота роликов определяют из выражения:ф = (а+ агссц(тра сов ( ),1, Е тцагде а - угол наклона гофров относительнопродольной оси трубы;Е - длина участка формирования гофровнэ оправке до пережима;г - радиус оправки по вершинач ребер. На фиг,1 изображена общая схема осуществления способа в трех пространственных проекциях, где приведен только один ролик 1, оправка 2 с винтообразными ребрами, исходная труба 3 и готовая труба с ребрами 4; на фиг.2 приведена упрощенная 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 схема способа для вывода математического выражения.Анализ пространственной геометрии различных взаиморасположений ролика, введенного в канавку, нанесенную по спирали с углом подъема а на цилиндрической оправке, показывает следующее. Установка ролика на угол, равный углу закручивания ребер на оправке, не гарантирует одинаковой величины зазора между поверхностью ролика и поверхностями двух противоположных стенок канавки, между которыми расположен ролик. В некоторых случаях зазор между роликом и одной из стенок может вообще отсутствовать из-за их контакта друг с другом, что зависит от размеров ролика и оправки с канавкой, При этом наблюдается картина, когда в начале очага деформации минимальный зазор между поверхностями ролика и канавки нэ оправке будет со стороны одной из стенок канавки, на выходе из очага деформации - со стороны другой стенки, а в пережиме зазор будет равномерным, Зта ситуация возникает по причине геометрического искажения очага деформации, так как ролик расположен в плоскости, а канавка оправки на цилиндрической поверхности (см. фиг.2).Касательные прямые в каждой точке стенки канавки будут образовывать некоторый постоянно изменяющийся угол с плоскостью ролика, Причем это угол будет равен нулю только в пережиме очага деформации, когда касательная параллельна плоскости ролика. Поэтому величина зазора между поверхностью ролика и стенками канавки будет на всем протяжении создаваемого очага деформации разной, Кроме того, зазор между одной стенкой и поверхностью ролика будет отличаться от зазора между противоположной стенкой и роликом в каждом сечении очага деформации. Такие геометрические особенности не позволяют правильно деформировать металл, добиться точного выполнения гофров на трубе, так как правильный калибр в данном случае возможен только в одном сечении - пережиме, чего явно недостаточно для нормальной формовки металла, как материала, имеющего упругую область деформации.Учитывая невозможность создания равномерного двухсгороннего зазора между роликом и стенками канавки на всем протяжении очага деформации, предложено осуществлять формирование вначале одной стороны гофра на трубе, а затем другой. но в одном очаге деформации, разбив его на несколько участков. Такого принципа деформирования добиваются корректировкой угла положения роликов, устанавливая егоЕ=1 яаоткуда25 30или 19 =19созд таким образом, что зазор между одной из стенок винтовой канавки и роликом на участке от начала очага деформации до пережима максимально равномерен, т.е. близок к постоянной величине, Тогда в результате геометрической асимметрии максимально равномерный зазор на участке от пережима до окончания очага деформации будет наблюдаться между роликом и другой (противоположной) стенкой канавки, Благодаря созданию такого "последовательного" калибра добиваются заявленного принципа деформирования трубы. Причем дно впадины между гофрами окончательно формируют в пережиме очага деформации, так как именно там создается необходимый зазор для осуществления этой операции, Указанный принцип позволяет значительно увеличить точность профиля гофров за счет благоприятного и полного прижатия стенки трубы к поверхности оправки деформирующим роликом, развернутым на угол отличный от угла наклона ребер оправки.Формула для определения угла установки ролика предложена из следующих соображений. В точке В (см, фиг.2) начала прилегания стенки деформируемой трубы к поверхности ребра оправки касательная прямая к винтовой линии ребра оправки будет образовывать с плоскостью, в которой лежит точка В и ось оправки угол а, т,е. угол, равный углу подъема винтовых гофров. Вместе с тем проекция этого угла на плоскость, перпендикулярную плоскости ролика, будет составлять величину а не равную а. Таким образом, определение ве 1личины а позволит оценить максимальную величину искажения очага деформаций, которая наблюдается именно в этой точке как наиболее отстоящей от пережима.Известно, что проекция угла, лежащего в одной плоскости, на другую плоскость, образующую с первой некий угол д, зависит только от величины этого угла. Это соотношение математически записывается в следующем виде: где ф - проекция угла ф .5Исходя иэ этой зависимости, величина проекции угла а на плоскость, перпендикулярную плоскости ролика, определяется как:тд а= тд а соз д,5 где д - угол между плоскостью угла а с вершиной в точке В и плоскостью, перпендикулярной плоскости ролика и проходящей через точку В. На фиг.2 плоскость 1 - 1 перпендикулярна г, в ней лежит касательная к винтообразному ребру в точке В, которая образует 5+угол а с плоскостью. в которой лежит г и перпендикулярной плоскости рисунка. Пло 1 1скость х - х перпендикулярна плоскости ролика и в ней определяется проекция 10 а угла а,Шаг винтовой линии ребра оправки определяется по известному выражению2 йтда15 где г - радиус оправки по вершинам ребер; а- угол закручивания винтовой линии,Вместе с тем часть шага винтовой линии 20 ограниченной точками В и Е (фиг.2) определяют; Е р Г Подставляя значение д в формулу для определения а , получают; ща -ща сов( - а 1 Га = агс 1 д (тда соз( даЕ тдаОтсюда видно, что а 1 Ф а,35 Величину 2, входящую в формулу дляопределения а, определяют иэ геометрических соображений, учитывая межосевоерасстояние А, радиус ролика й и оправки г.А=001(см. фиг.2): й = ОВ г= 01840 Угол у в плоскости ролика равен углуВОО 1,Тогда СВ = й зпуОВ= й зюпу эпаОС= й созу45 СО= А - йсозР - ОВ+ СО;ОтсюуаР = й з 1 п 2зп 2 и+(А - й созу )2=2=й 2 соз у соз а - 2 Ай соз у + А 2 + й 20 п 2 Решая это квадратное уравнение относительно сазу определяем величину угла захвата у, через который и величину части 5 шага винтовой линии Л по формуле (см,фиг.2) Е = СО - Р з пу соз а,На основании изложенного оценена максимальная величина искажения очагаФ2003405 деформации, которая достигается в точке начала прилегания стенки деформируемой трубы к ребру оправки. Вместе с тем иэ вышеприведенных рассуждений известно; что искажение очага деформации постоянно нарастает от пережима к укаэанной точке. Если развернуть ролик на угол а, то картина искажения будет обратной, поэтому предложен усредненный угол коррекции поворота ролика, т.е, между а и а, который не приводит к значительным искажениям очага в пережиме и уменьшает искажение в начале очага,Этот угол описан следующим выражением: р = (а+а) = (45 О+1 119 1 45 о+агс 19 (1945 сов ( 36 75 =431Установка роликов на этот угол позволяет полностью устранить дефекты типа рисок, подрезов и складок. Кроме того, за счетболее лучшего прилегания трубы к поверхности ребер оправки в очаге деформацииповышается точность выполнения гофров.(56) Авторское свидетельство СССРЬ 963594, кл. В 21 С 37/00, 1981,Патент Японии В 23017,кл. 12 С 333, 1970. 35 40 45 50 повышения точности выполнения гофров, формирование гофров осуществляют на1, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРУБ СО 55 оправке со спиральными ребрами, угол на- СПИРАЛЬНЫМИ ГОФРАМИ, включающий клона и шаг которых соответствуют углу формирование гофров на исходной круг- наклона и шагу гофров трубы. путем форлой трубе деформирующими роликами, мирования одних граней гофров на участке смонтированными под углом к продольной от начала формироврания гофров на опоси трубы, отличающийся тем, что, с целью равке до пережима очага деформации,р = (а+И)=2(а+ агссЯ (т 9 а соз( г а )1 1 219Схема формирования гофров согласноизобретению позволяет получить многозаходные гофры, которые можно выполнятьтолько на установках с роликами большогодиаметра, что определяется конструктивными соображениями,Таким образом формирование гофровтрубы на оправке с разделением на участкиформовки. одних граней гофров до пережима, противоположных - после пережима, адна гофра в пережиме, способствует болееточному выполнению профиля гофра. Кор ректировкой угла установки роликов добиваются более благоприятных условийприлегания металла трубы к поверхностиоправки на протяжении очага деформации,Способ позволяет также расширить технологические возможности процесса получения спирально гофрированных труб косоустановленными роликами в части производства многозаходных спиральных гофров, а также гофров с углами подьемаспирали а-75,П р и м е р. Исходную трубу диаметром103 мм с толщиной стенки 1 мм деформируют на оправке наружным диаметром 73,5мм с двенадцатью закрученными по спирали ребрами. Угол подъема спирали 45 О, диаметр оправки по впадинам 53 мм.Деформацию осуществляют двенадцатьюроликами диаметром 285 мм, расположенными вокруг оправки с шагом 30. В случае установки роликов на угол 45 к оси оправки на наружной и внутренней поверхности трубы в процессе деформации образуются ри ски и порезы, возникающие иэ-за малогозазора между поверхностью ролика и одной из сторон ребра оправки, образующих калибр. Уменьшение зазора определяется рассогласованием угла наклона роликов и 10 проекции угла наклона ребер оправки в точке начала прилегания Металла трубы к поверхности ребра оправки. Определим величину проекции угла наклона ребра оправки в этой точке на плоскость, перпенди кулярную плоскости ролика. Зная радиусролика, радиус оправки, толщину стенки трубы и тем самым межосевое расстояние, определяют длину участка формирования гофра на оправке до пережима вдоль оси 20 трубы. Для приведенного случая эта величина получается равной 2 = 19 мм. Тогда проекция угла составита = агсс 9 (сц 45 сов ( ) = 41.19 194536,75Величина искажения очага деформациив точке начала прилегания трубы к оправке по сравнению с пережимом составит:Да а 6 45 о 4 1 о 4 оДовернув ролики на угол, равныйусредненной величине искажения очага деформации, получают, что угол установки роликов составит:противолежащим граней гофров - на участке от пережима до окончания участка контакта металла с роликами, а дна впадины между гофрами в пережиме, причем угол Р разворота роликов устанавливают не равным углу а наклона гофров тоубы и ребер оправки.2, Способ по п,1, отличающийся тем, что угол 3 разворота роликов определяют из выражения Р = - аагсщща1, - ")Огде а - угол наклона гофров к продольнойоси трубы;Е - длина участка формирования гофровна оправке до пережима;г - радиус оправки по вершинам ребер,2003408 г тавитель С.Белобоехред М,Моргент о орректор, Л Ливрийц Редактор Л.Народная Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента113036, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5 аз 329 Проиэводственн ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1