Деформирующий инструмент пилигримового стана

(72) В. ВМ. ОбЕ. Г. Але есв ий ССР 78. 7,ПИЛИб и одоль тениякатырумент стях точками, от ки на расстоян ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 05.89. Бюл.17ропетровский металлуритут им. Л. И. БрежневКириченко, О, М. БеИ ух-Швец, А. А. Лисовскксеенко, А. И. ФельдмБ. П, Цуциев, В. Д. Воеводаи Г. В. Мишин(56) Авторское свидетельство СМ 880524, кл. В 21 В 21/00, 19Авторское свидетельство СССМф 733749, кл. В 21 В 21/00, 19(54) ДЕФОРМИРУЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТГРИМОВОГО СТАНА(57) Изобретение относится к оке металлов давлением, в частик трубопрокатному производствуможет быть использовано для прной прдкатки труб. Целью изобрявляется повышение качества прваемых труб. Деформирующий инс Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в ча ности к трубопрокатному производству, и может быть использовано для продольной прокатки труб.Целью изобретения является повышение качества прокатываемих труб.На фиг. 1 изображены криволинейные образующие оправкии гребня ручья 2, обозначенные соответственно в произвольных идентичных сечени"стоящими от оси оправиях у Гг,) и у(К ),ЯО 147489 включает пилигримоные валки ц оправку, форма обраэуюших которых определяется аналитич ескцм соотношением. Обжимная зона валков и оправки разбита на два участка длиной 0,3-0,4 и 0,6-0,7 от общей длины соответственно, Шероховатость первого участка на валках на один класс К больше, чем шероховатость второго участка, Шероховатость участков оправки выполнена соответственно по классу на один - два Кс, меньше, чем шероховатость первого участка валка, и на один класс Б. меньше, чем второго участка валка, Высота выступов на одноименных участь ках лежит в пределах отношения перепадов радиусов гребня ручья и оправки в одном сечении, Профиль образующих обжимной зоны вапка и оправки определяется аналитическими выражени- С ем. Инструмент позволяет повысить качество прокатываемых труб за счет выравнивания условий формоиэменения. з,пф-лы, 3 ил.4 ь Криволинейные образующие оправки 1 иОО и гребня ручья 2 имеют общую одинаковую длину их обшец оси 1, равную длине обжимной эоны, Длины дуг образующих 1 (Б) и 2 (Б,) ограничены отрезками (радиусами), разграничивающими последовательно расположенныееЭ зоны редуцирования (с длиной 1.) и обжатия - .у (г ), .,(В), а также зоны обжатия (с длиной .) н калибрования (с длиной 1.,) - у (г ) у (й ) . Обраэующцц .: разбитыйо о екаждая на два учаоц . ллцц .ми 1 О, =(4 Ка 11 где К, г. срф са Ка "а 40 11 (У,+ У,Р) г к ГсР у усРа Кй+ КР(4) Значения перепадов высот рельефа Ки Жа зависят от радиусов инструмента, .определяемых суммарньм обжатием по маршруту, видам исходной зависимой образующей оправки пли гребня ручья. Разброс. высот рельефа на участке .пропорционален отношению перепадов радиусов инструмента независимо от класса шероховатости поверхностей ручья.и оправки на этом участке. Указанная пропорциональность сохраняраспределение 5 по участкам а также на их; , Яа участке 1, ть соответствует мкм) - шестому 5 2,5 мкм), на учавосьмому классуНа участке 1,о а На фиг. 2 шероховатост гребня 2 опр одноименных гребня 1 шеро пятому (К а = классу (Ка = стке 1 - споказан рельеф авки 1, частках ховатос 10 - 20 1 25 едьмому ,25 мкм 1 = (0,3-0,4)1. и 1, = 1,- (0,6-0,7)1. тлк, что отношение длин дуг первых учлстков опрлвки (Я а,) и гребня ручья (Я, ) равно отношению5 плин дуг их вторых участков (Я и Я, ), При этом соблюдаются соотноше- ния Соотношение (2), записанное для длин 1 а, 1 а участков оправки, справедливо и для идентичньм участков гребня ручья 11 т и определяет эти участки, как соответствующие в 2 О общем случае (для средних значений укаэанных пределов) пропорциям так называемого золотого сечения, которое является основньи признаком рационального разбиения отрезков, обес печивающим гармоничное соответствие(пропорцию / целого). общей длины зоны обжатия Ь об1 в 6 и часте (дЛин участков 1, н 1 ), а кроме того, пропорциональность соотношений ЗО всеМ характеристик этих частей (длин дуг кривьм, площадей поверхностей одноыченньм участков).Отношения площадей поверхностей участков оправки Р а Ро) и гРебня (Р Р ), аппроксимированные в виде усеченньм конусов с граничными точками, определенными отрезками (РадиУсами) У ср,(тоР) и У сРа(КсР)е опредеб 1 яются иэ выражений опрлвки шероховлтость рельефл соответствует 7-8 кллссу (К= 0,32Р,25 мки), а нл втором ее учлстке - 8-9 классу (Ка " 0,16-0,63). Ооотношение размеров. рельефа показано на фиг. 3. Шероховатость рельефа поверхностей первых участков на один класс К,больше, чем у вторьм. Шероховатость поверхности гребня ручья в целом на 1-2 класса Кбольше, чем ше.роховатость оправки на первом участке, и на один класс К- на втордм. Перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом участке находится в пределах отношения перепада радиусов гребня и оправки на этом участке: наибольшие (конечные при расчете) значения радиусов на границах первых участков ручья и оправки;средние (промежуточные) значения радиу,сов на границах участков ручья и оправки; наименьшие (исходные, нулевые при расчете) радиусы на границе обжимной зоны (окончаиие вторых участков); перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом и втором учаетках гребня ручья; перепад высот выступов шероховатости рельефа на первом и втором участках оправки.(10) ется и поддерживается длительное время в процессе эксплуатации инструмента. Более того, во избежание концептраторов напряжений и образования ус 5 талостных трещин в материале предпочтителен рельеф грубый, поскольку радиусы закругления его впадин намного больше. Выбор рельефа для условий пластической деформации на каждом участке может быть выполнен по усло- вию где Я - шаг неровностей рельефа;Н - высота выступов;Е - модуль упругости материалаинструмента; 20- среднее давление на контакте;ЬД - предел текучести деформируемого материала;К, - коэффициент концентрации 25напряжений.Равномерное изменение однородности рельефа от участка к участку пропорционально перепаду радиусов на границах участков совместно с малой кон центрацией напряжений (К,) вследствие неострых впадин рельефа обеспечит . наибольшую неоднородность контактного взаимодействия инструмента и заготовки.35Меньший разброс высот рельефа означает большую его одиородность, а поскольку радиусы закруглений впадин также . становятся более однородньви, то и распределение концентрации 40 напряжений в поверхностном слое - более равномерным, Равнонапряженно"ть улучшает стойкость поверхности и ее эксплуатационные характеристики.Соответствие между степенью равно мерности деформации и равнонапряженности контактных поверхностей определяется таким образом .связью параметров образующих и рельефа их повер,хности50При равной общей деформации и Раз.личном сочетании обжатий стенки и ди"аметра наименьшая твердость, в значительной мере определяющая остаточные напряжения в металле, и неравномерность ее распределения получены в случае даже хотя бы примерного равенства отношения относительных деформаций диаметра и толщины стенки. Услояе Гостосства ОтпоНепя От НОСПтЕЛЬН ГО обжатпя По ПиаМЕтру К О ТНОС ИТЕЛЬ ПОЫУ О бжл тию по тОЛЩИНе степки в каждом мгновенном очаге дЕ- формации по длине эс пы обжатия (определенной гранпа криволинейных образующих оправки и гребня ручья) имеет вид со 1 з 1 = /3,к ск где Мах, Л 1- величины изменениядимесра (радиуса)и толщины стенки между любым предыдущим(начальным) и рассматрвемьсечениямисоответственно;.Й .(г), С - диаметр (радиус) итолцпна стенки деформируемой заготовки врассматриваемом сечении,Изменения частичных деформаций стенки д 1 и радиуса (диаметра) Аг (дд ) могут быть выражены через геометрические параметры гребня ручья и образуюпей оправки- и Р (Гд у СВ с 3 )(8) где ш р" линейное смещение (произведение подачи на текущийкоэффициент вытяжки);Сц т, - тангенс угла наклона ка-.сательной к профилю гребня ручья (конусность гребня ручья в сечении х);8.Ы - тангенс угла наклона касательной к образу 1 ощейоправки (конусность оправки в сечении х).Поскольку тангенс угла наклонакасательной к графику функции в,любсйточке равен первой производной этой функции, то справедлива замена пере- менньмПодставим значения б и Ьг (М ) из выражений (9) и (10) с учетом равенства (5) в соотношение (8)= Ко 10кь ) " (2,5-3,2 мм)Угк = У,+ (1,08 ч 1 1)Здесь (2,5 - 3,5 мм) - половинавходного зазора между внутренней поверхностью заготовки и цилиндрической частью оправки у ее большего диаметра (1,07 - 1,1)е з - значение стенки заготовки с учетом утолщения, 20 Определение постоянных с и р произведем для крайних точек х и хо к(х)3(15 у(х) =у 6) у (х я (16)одию (7)ньмые позаданиие 3 го выражен вые уиу яющие усло ельиых час еть различ , ипгпри Ан злипоказыванозначнопостоянсдеформацийказателиодного и лучим выр едляк то О) с(Угк Ууо)(1 (17)наименьшие и наибольщие значения радиусовна граничных точкахобразующей оправки ипрофиля гребня ручьясоответственно;координата текущегорассматриваемого сечения в точке у,(х) или У г(х); 50показатели степениверхней и нижней кривьм;численно заданные абсциссы крайних точексокращения на ш ии замень части (12) р сопз полуВыполним преобразования, необходимые для получения зависимости меж ,ду у, (х) и у (х) 1 п уг(х) - у,(х)3 Ь 1 п у,(хполучены ет, что кр удовлетво тва относит будут им степеней з них, напх- 1 соответственно,Значения радиусов на крайних точках,кривых у, и у определены по дан ным конкретного маршрута прокатки из соотношений Преобразовав (20) и (21), замна (23), получим с(26) У 2 к У 2 о у 1 к у о У 2 ц УНилиуело ую У 2 к Ук (у, )55 У йоу к у1 п1 м Поскольку значения радиусов на гранич ных конечных точк ах у 2 и , являются варьируемыми, как следует из соотношений (18), то для маршрутов прокатки с близкими суммарными обжатиями стенки (Вт ) и диаметра (ЛО) значения крайних точек у , У 1 У У 20 У У 2 могут быть выбраны йз соотношения из прямой пропорциональ- ности При соблюдении условия (26) показатель степени= 1, а определение величины с существенно упрощается,Для того, чтобы инструмент обеспечивал постоянство соотношения относи" тельных частных деформаций диаметра и стенки по длине обжимной зоны, фактические размеры гребня ручья и оправки должны выбираться из соотношения (10). Условие (7) подобия (кратности) или равенства обжатий радиуса (диаметра) и стенки для реальных маршрутов может быть выполнено, если йривести в соответствие по формулам (16) и (26) заданные граничные раз" меры заготовки и готовой трубы в зоне гачала деформации на оправке с параметрами известного (эаданного) профиля одного иэ инструментов (гребня ручья или образующей оправки). Повышение равномерности формоиэменения в зоне обжатия за счет предложенного соответствия криволинейных профиля развертки гребня и образующей оправки позволяет уменьшить на 25 - 65 Х длину зоны редуцирования и тем самым повысить равномерность обжатия в очаге деформации.Для любой Формы гребня или образукцей оправки вторая линия - соответствеино образующая оправки илн гребень ручья, определяемые из соотношения (10), обеспечивают при прокатке постоянство (илн равенство) соотноше" 10ния относительных частных деформаций по длине эоны обжатия.Пеформирующий инструмент позволяет эа счет выравнивания условий Формоизмененля металла межДу рабочими поверхностями ручья и оправки, повышения однородности распределения частных относительных деформаций стенки и диаметра, условий контактного взаимодействия трубы и инструмента повысить выход годного, значительно интенсифи" . цировать режимы прокатки и повысить качество прокатываемых труб. 15 Формула изобрете ния 1. Деформирующий инструмент лилирнмового стана, включающий пилигримоые ручьевые валки и оправку, рабочиеюверхности которых имеют зоны редуцирования, обжатия и калибрования скриволинейными образующими гребня ручья валков и оправки в зоне обжатияи с параметрами их поверхностей, связанными общим соотношением о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества прокатываемыктруб, начальный участок зоны обжатияна валках протяженностью 0,3-0,4 еедлины выполнен с шероховатостью наодин класс К больше, чем шероховатость следующего за ним участка, протяженностью 0,6-0,7 длины зоны обжатия,.а шероховатость начального участка оправки выполнена по классу наодин - два В.меньше, чем шероховатость начального участка валка, аследующего участка оправки на один 4 О класс Кменьше, чем на соответствующем участке валка, при этом высотавыступов шероховатости на одноименных участках лежит в пределах отйошения перепадов радиусов гребня ручья 45и оправки в одном сечении на границах этих участков и радиусь 1 в одноименных сечениях этих участков связаны соотношением у (х) = у, (х) + сх (х)147) Я 9 У,(х), у (х) - текущие радиусы крпво - 1линейных образующихоправки и гребня ручья в одноименных сечениях;У , У- начальные радиусы .обйкфразующих гребня ручьяи оправки в начале обжимной зоны;- конечные радиусы криволинейных образующих гребня ручья и оправки в конце обжимной зоны,52. Инструмент по п, 1 о т л и -фч а ю щ и й с я тем, что радиусы криволинейных образующих оправки и гребня ручья в граничных начальных и конечных точках участков связаны соо тношениемУгк Уоу у 1 о1 411489 д 1 опраУки Составитель А. ФроловРедактор Л. Гратиало Техред А.Кравчук Корректор М. Васильев Заказ 2191/12 Тираж 460 Подписное ВНИИПИ Го ударственного комитета ло изобретениям и.откр.отк ытиям прн ГКНТ СССР с ю113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/.роизводственно-издат Я 15 10 08 ОИ ЯЮУ ого 0,1 0 И ОЮ 01 оав комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101