Способ изготовления крутоизогнутых угольников из трубчатых заготовок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И является расширеэможностей на обГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(71) Рыбинское моторостроительное производственное обьединение(56) Авторское свидетельство СССРМ 1362525, кл. В 21 С 37/29, 1986.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ УГОЛЬНИКОВ ИЗ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК(57) Сущность изобретения: трубчатую заготовку устанавливают в штамп и заполняютее наполнителем, Затем герметиэируют поИзобретение относится к обработке металлов давлением. а именно к способам изготовления разнопроходных крутоиэогнутых иэделий. имеющих вогнутую поверхность с радиусом менее 0,5 наружного диаметра заготовки и может найти применение в машиностроении.Известен способ изготовления круто- изогнутых изделий из трубных заготовок включающий в себя установку заготовки в штамп, имеющий разъемные неподвижную и подвижную матрицы, заполнение полости заготовки наполнителем герметизацию полости заготовки осевыми пуансонами, создание в полости заготовки давления наполнителя с последующим сдвигом ее срединной части или концевых участков в направлении, перпендикулярном первоначальной оси заготовки при обеспечении ско 5 Ц 1771844влость заготовки, одновременно осуществляют торцовую осадку, с воздействием внутреннего давления наполнителя и одностороннего поперечного усилия, воздействующего на центральную часть заготовки с образование колена. Полученный полуфабрикат извлекают из штампа и разрезают на четыре части: трубчатую заготовку выбирают с наружным диаметром, равным минимальному диаметру цилиндрических участков полуфабриката. Суммарную удельную величину торцовой осадки и поперечного усилия определяют по расчетной зависимости. 5 ил. рости сдвига в пределах 10,85 скорости осадки торцов заготовки.ааеЪИзвестен способ изготовления полых пространственных фитингов из трубной заготовки в штампе, включающий установку ъ заготовки в штамп, заполнение наполнителеми герметизацию ее полости с последую- р щим одновременным воздействием внутреннего давления наполнителя, торцевой осадки и одностороннего поперечного усилия, воздействующего на центральную часть заготовки с образованием колена, а также извлечение полуфабриката из штампа и последующую его разрезку на четыре части, являЮщиеся угольниками, Известный способ ограничен получением равнопроходных угольников.Целью изобретенияние технологических волесть изготовления разнопроходных угольников и снижение энергозатрат,Это достигается тем, что для изготовления рлзнопроходных угольников в качестве заоковки испольэуюттрубус наружнымдиа метром равным минимальному диаметру цилиндрических участков полуфабриката, при этом относительную, суммарную удельную величину торцевого и поперечного усилия определяют иэ следующего соотношения; 1015-- -(2 Ц - КН )п 3 Рн зч г 2н.з.В н.з. В в.з.20К /3 соэ (агсц К)где Рг+Рг - суммарная удельная величинагорцевого и поперечного усилия по отношению к одному из очагов деформации штампуемого изделия; 25- В .и., Йв.и. - соответственно наружный ивнутренний радиусы вертикальных цилиндрических участков. полуфабриката;В з., Вв.з, - соответственно наружный ивнутренний радиусы трубной заготовки; 30из - напряжение течения материалазаготовки;п - коэффициент трения;Е - эксцентриситет полуфабриката;Ь - длина цилиндрического участка полуфабриката от его торца по соответствующей оси вертикальных цилиндрическихучастков;К - коэффициент переходности угольника; 40ц - давление наполнителя в полости заготовки,На фиг. 1 - возможные конструктивныеварианты штампуемых разнопроходных3.Г -образных крутоизогнутых полуфабрикатов, используемых для изготовления угольников: а. б - полуфабрикаты, в - .угольник;на фиг, 2 - трубчатая заготовка перед деформированием; на.фиг. 3 - то же, последеформирования, на фиг. 4 - условные обозначения (а) и схема разделения Ц -образногополуфабриката на угольники (б); на фиг. 5 -влияние коэффициента переходности (К),изготавливаемых крутоиэогнутых 1.Г-образных полуфабрикатов на силовые параметры 55Рг + Рг" ---- штамповки трубчатой заготовки,гузПеред п р ое к г и ро ва н ием тех нол о гичес к и х процессов, ш тамп овоч н ой оснастки и оборудования разработчик должен выбрать вариант конструкции 1 Г -образного полуфабриката: или вариант, имеющий диаметр 0 меньше диаметра 02 (фиг, 1 а), или вариант имеющий диаметр 01 больше диаметра Ог (фиг, 1 б). При этом очевидно, что с геометрической точки зрения оба варианта полуфабрикатов обеспечивают получение требуемого по геометрическим характеристикам разнопроходного Г-образного угольника (фиг. 1 в),однако с точки зрения энергетических затрат на гидро- штамповку трубной заготовки их применение не равнозначно.Указанные варианты Г-образных полуфабрикатов (фиг. 1 а, б) могут быть классифицированы по технологическому признаку их изготовления. В варианте, показанном на фиг, 1 а, вертикальные межколенные участки 1 Х -образного изделия (имеющие. диаметр 02) получают раздачей трубчатой заготовки давлением наполнителя, а в варианте показанном на фиг. 1 в - редуцированием (т.е. переформовкой большего диаметра заготовки 01 на меньшей 02) трубчатой заготовки жесткими элементами штампа, При этом видно, что для получения одного и того же угольника (фиг, 1 в) в первом случае необходимо применить трубчатую заготовку, имеющую наружный диаметр равный наименьшему диаметру цилиндрической части изготавливаемого угольника, а ео втором случае (фиг. 1 б) - трубчатую заготовку, наружный диаметр которой был бы равен наибольшему диаметру цилиндрической части изготавливаемого угольника, При этом из-за различных схем штамповки заготовок при формообразовании вертикальных межколенных зон 1 Г -образных, полуфабрикатов (или раздача или редуцирование), а следовательно и вида напряженно-деформированного состояния материала заготовки при ее формоиэменении в ЧГ-образный полуфабрикат, энергосиловые параметры, необходимые для осуществления процессов, будут иметь существенные различия.Однако однозначного ответа на вопрос, какой вариант Г-образного полуфабриката принять эа основу для последующего получения разнопроходных угольников, обеспечивающего наименьшие энергосиловые затраты на реализацию процесса, известные способы изготовления крутоизогнутых изделий ответа не дают. При этом ошибочно выбранный вариант подлежащего изготовлению полуфабриката приводит в итога к завышенным энергетическим требованиям к устройствам для реализации процесса изготовления ЧГ -образных полуфабрикатов, 1771844По изобретению для штамповки раэноп роходных крутоиэогнутых образных полуфабрикатов, используемых для последующего изготовления уголыиков, применяют трубчатую заготовку,наружный диаметр которой равен наименьшему иэ диаметров межколенных цилиндрических участков изготавливаемого полуфабриката.Способ осуществляется следующим образом. Трубчатую за готовку 1 (фиг, 2) устанавливают в ручей штампа, состоящего из нижней 2 и верхней 3 неподвижных полуматриц, имегощих плоскость разъема, проходящую через ось заготовки перпендикулярно плоскости чертежа. Б центральное отверстие полуматрицы 3 сверху вводят верхнюю подвижную полуматрицу 4 до соприкосновения с поверхностью заготовки. Снизу с заготовкой 1 контактирует нижняя подвижная полу- матрица 5. В сомкнутом состоянии полуматрицы 4 и 5 образуют подвижную матрицу, охватывающую срединную часть трубчатой заготовки. На боковых гранях полуматрицы 4 и стенках полуматрицы 2, контактирующих с полуматрицей 5, выполнены каналы, например полукруглой формы, радиус которых больше радиуса трубчатой заготовки и равен наибольшему диаметру вертикальных цилиндрических участков изготавливаемого изделия. Установив трубчатую заготовку в ручье штампа, ее полость заполняют пластичным или жидкостным наполнителем, ггапример машинным маслом. Затем сообща 1 от встречное перемещение осевым пуансонагл б и 7, обеспечивая их силовой контакт с торцами трубной заготовки,Через осевые каналы, выполнеггные в пуансонах б и 7, в полость заготовки добавляют наполнитель, создавая гидростатическое давление от источника высокого давления - мультипликатора (на чертеже не показаны). Затем сообщают встречное синхронное переглещение осевым пуансонам б и 7, обеспечивая наложение на заготовку усилий С 1 (фиг, 3), а полуматрицы 4 и 5, в сомкнутом усилием Е положении, перемещают вниз, с усилием Р. Под действием осевого усилия О, давления наполнителя ц в ее полости и поперечного усилия подвижной матрицы Р, прикладываемого к срединной части заготовки, осуществляют штаглповку заготовки в разнопроходное крутоиэогнутое изделие 8.В конце описанного цикла штамповки Ц -образного иэделия сбрасывают высокое давление наполнителя в полости сдеформированной заготовкиотводят в исходное положение осевые пуансоны б и 7, перемещают вверх полуматрицы 3,4 и,возвращая в верхнее исходное положение полуматрицу 5,извлекают отштамоованный полуфабрикат 8. Полученный полуфабрикат подвергают разрезке (фиг. 4 б), получая че тыре разнопроходных угольника 9,В процессе штамповки разнопроходных изделий суммарные относительные давления, развиваемые подвижной матрицей и осевым пуансоном по отношению к 10 одному иэ очагов пластической деформации, определяют по выражению15+ - , , (гц-кг,) +3 Вн,з, - ВЕв.з.20+К /3 сов (агссд К)где (Рг+Р ) - суммарная удельная величинаторцевого и поперечного усилия;25 Вн.и Вв.и. - наружный и внутренний радиусы вертикальных (межколенных) участков О -образного полуфабрикатасоответственно;Вн.з., Вв,з. - наружный и внутренний ра диусы заготовки соответственно;щ - коэффициент трения;Ег - эксцентриситет изделия;о - давление наполнителя в полостиштампуемой заготовки;35 ов - напряжение течения материала заготовки;Ь - протяженность предочаговой зоныполуфабриката (см, фиг. 4 а) на завершающем этапе формоизменения заготовки;40 К - коэффициент переходности изделия.Данное выражение получено энергетическим методом (методом баланса мощностей внешних и внутренних сил) в 45 результате анализа схемы процесса изготовления раэнопроходных -г.Г -образныхполуфабрикатов, имеющих "нулевые" радиусы вогнутых и выпуклых поверхностей колен полуфабрикатов.50 Коэффициент переходности изделия К,входящий в выражение (1), определяетсяследующим соотношением:а 2н.и. в.и. гВ., - В ЧВ 2 В 2 Чгде Ч;, Ч г - скорости перемещения осевых пуансонов и подвижной матрицы соответственноо.1771844идя одного из очаговПри этом равнопроходные иэделия, подвижной матрицей ,длимеющие одинаковые диаметры предочаго- деформации изгота 3 Г бт вливаемого -ооразвои (фиг, а) и послеочаговой 11 эон будут ного. изделия) в зависимости от коэффициентахарактеризоваться коэффициентом пере- переходности иэ елия К, Ф 5хо ности К 1. Ид- . Иэделия, имеющие предоча что энергетические затраты на формообразоговую зону 10 большего диаметра, чем у вание крутоизогнутых иэделий уменьшаютсяпослеочаговой зоны 11, будут иметь коэф- сувеличением фффициент переходности К 1 и иэделия, име- изделий,нием коэ ициента переходностипол чющие переход предочаговой зоны 10 в . Способ изготовления крус еочаговую соответственно с меньшего 10 угольников из трубчатых эаготовления крутоизогнутыхдиаметра на больший -К 1,и тру чатых заготовок апробиТакимрован при изготовлении полых разнопрообаким образом выражение (1) является ходных угольнио щим для всего многообразия геометриче- авиационного двигателя.угольников гидросистемских параметров изготавливаемых круто- Деформированию по ве г бизогн тых из елий имеу д, м ющих кольцевые 15 ныезаготовки.имеющиенаружныйдиаметрдв ргались трун мм и н- мм,толщину стенок З 1поперечные сечения прямолинейных участ- Он 20 мм и О 18ков Ц -образных полуфабрикатов. мм (материал: сталь 12 Х 18 Н 10 Т). ШВы ажение(1) ир ( ) озволяет определить в, ка заготовок осуществлялась по двум вариь, тамповервы вариант: заготовка сконечном итоге, лишь суммарные нагрузки, антам. Пе выйосе окоторые необходимо совместно развить 20 наружным диаметром 20в мупуансонуиподвижнойматрицедля ласьвЪГ Образнцйпол фаб икат имром мм деформироваформоизменения заготовки,Овки, диаметр вертикальных цилиндрических учаднако знание суммарных нагрузок стков 18 мм.оказывается весьма полезным как при раэ- Второй ва ианработке ст ойств ля осторо вариант: заготовка с наружнымра Отке устройств для осуществления спо диаметром 18 мм деформировалась в Ц -обсоба, так и при его реализации на практике разный пол фаб кр ра отке устройства для штамповки вертикальйцх цилиндрических участков 20давления наполнителя) усилий со стороны ные пол б катцразОсевых пуансонов и по виж йподвижно матрицы, 30 ность колен,с радиусом равным 3 мм. Давзная суммарную нагрузку (например 50 тс), ление наполнителя ( )е скусственно разделяют на составляю- равным 190 МПа.Пя цр поддерживалось: ( р р тс - на осевые пуансоны,ния точности замеряемцх си 15 тс - на подвижн юмат и ). Вцх силовых параметслучаеэтотбаланснаг з ку трицу). общем ров, штамповка заготовок осуществлялару о можноварьиро. 35 беэналоженияактивныхнагр зокнляласьвать сколь угодно много (например: 25 тс - н ю мат и тузок на подвижтс - у мэтр цу, о есть внешними нагрузкамиматрицу или 40 тс - на осевые и ансоны ивые пуансоны и тс - на подвижную являлись давление наполнителя и усилиеу ы и осевых пуансонов. При штамповке изделийтс - на подвижную матриц и т, . остир цу,д.) дости- регистрировалось усилие, развиваемое осегая крайнего значения: оставляя ненагру вымипуансонэми.П и тженной подвижную мат и и ос ти. риэтом,приштамповкештамповку заготовки только силиятрицу и осуществляя заготовки по первому варианту усилиеусилиями осе- виваемое осевым пуансоном. равнялось 320ТКн. при штамповке заготовки по вто омаким образом у разработчика оборудо- варианту - 280 Кн, подтве ая тембоы ввания возникает достаточный диапазо - 45н сво- достижение цели изобретения.оды в компоновке установок при Ф о р м бопределении размеров силовых цилиндров С бормула изо ретенияобеспечивающих усилия на осевых пуансо- угольников иэ т чпосо изготовления к тоиэогн тыхУугольников иэ трубчатых заготовок в штамматрице. тот же иапазон свободы в варьировании наг зок нд апа пе, включающий установку последней вру а 50 штамп, заполнение наполнителем и гермеосевые пуансоны и подвижную матрицу ос- тизацию еетается и непосредственно при реализации в еме полости с послед ю им о ну щ д опроцесса.временным воздействием внутреннегоАнализвы адавления напалнителя, торцевой осадки инализ выражения(1) позволяет устано- одностороннеговить влияние коэффициента переходности 55ннего поперечного силия ву, оздеиствующего на центральную часть эагоК. изготовляемых изделий, на силовые пара- то бметры процессов их штамповки.т вки с о разованием колена а тт ена, а такжеНа фиг, иизвлеченйе полуфабриката из штампа и по-.а фиг,5 приведена кривая, показываю- следующую ег у а тщая изменение суммарных удельных нагрщ ю его разрезку на четы е ча тщ ю ег у р асти,зок. развиваемых осевым пуансоном иу- о т л и ч а ю щ и й с я тем, что.. с цельюрасширения технологических возможно 1771844 10К / сов ( эгс 19) 20 стей путем изготовления разнопроходных угольников и снижения энергозатрат,.в качестве зэготовки используют трубу с нэружным диаметром,.равным минимальному диаметру цилиндрических участков пол уфабриката, при этом суммарную удельную величину торцевой осадки и поперечного усилия определяют из следующего соотно. шения; 10Рг+ Ра Йн,и, (Ф Е яО, Й 2 Й 2 Я+-(2 Ц - Кйн.з.) + 1 Ь 3 Й 2,З. - Вв,з. где (Рт+Р ) - суммарная удельная величина торцевой осадки и поперечного усилия;Йн;и., Йв,и, - соответственно наружный и внутренний радиусы вертикальных цилиндрических учэстков колена полуфэбрикатэ;Йи.з., Йе.з. - соответственно наружный и внутренний рэдиусы трубчатой заготовки;в - коэффициент трения:К- коэффициент переходности угольника,Е - эксцентриситет угольника;4-длина цилиндрического участка полуфабрйМета от его торца до соответствующей оси симметрии вертикальных цилиндрических участков колена;(Ъ - напряжекие течения мэтериала заготовки;ц - внутреннее давление наполнителя.1771844 Фг У аъг, Х Составитель А. МатвеевТехред М,Моргентал Корректор Л. Филь о Заказ 3799 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ор 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4 Ю КНТ СС оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагар