ПУАНСОН ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ФОРМОВКИ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована при формовке трубных заготовок для производства прямошовных сварных труб большого диаметра.
Известен пуансон предварительной формовки трубной заготовки, состоящий из секций, выполненных в виде полуцилиндров, закрепленных на траверсе пресса (см. Шевакин Ю.Ф. и другие, Формовка трубной заготовки, «Производство труб большого диаметра», с.355, фиг.16.3, Интермет Инжиниринг, Москва, 2005 год).
Недостатком известного штампа является то, что одним штампом невозможно обеспечить качественную формовку трубных заготовок с разной толщиной и с различными прочностными характеристиками. Однако, наличие отдельного штампа на каждую толщину труб, в связи с дороговизной штампов и трудоемкостью их установки, повышает стоимость изготовления труб.
На предварительную формовку трубные заготовки поступают со значительным разбросом по механическим свойствам и толщинам стенок. При формовке их одним пуансоном возникает отклонение размера радиуса отформованной заготовки от заданного после снятия ее с пуансона, вызванное остаточным пружинением U-образной заготовки, что вызывает трудности при установке ее в штамп окончательной формовки. В связи с этим возникает необходимость либо повторной формовки отформованной заготовки, что повышает трудоемкость изготовления труб, либо использование другого пуансона. Однако, изготовление отдельных пуансонов на трубные заготовки со значительным отклонением по толщине и механическим свойствам нецелесообразно в связи с дороговизной и трудоемкостью их установки. В виду того, что крупногабаритные пуансоны являются тяжелыми и металлоемкими, а отклонение их относительно горизонтали не должно превышать 1,5 мм, замена пуансонов, их крепление к траверсе является длительной и трудоемкой операцией.
Известен пуансон предварительной формовки трубной заготовки, состоящий из секций, закрепленных вдоль всей длины траверсы на прессе предварительной формовки ПО-87, расположенных в сборе в одной горизонтальной плоскости, и выполненный в виде усеченного полуцилиндра (см. Данченко В.Н. и другие «Технология трубного производства», с.524, рис.18.3., «Интермет Инжиниринг», Москва, 2002 год).
Известный пуансон имеет тот же недостаток, что и вышеуказанный аналог.На практике, с целью уменьшения парка инструмента, применяют один пуансон со средним радиусом на весь диапазон толщин стенок. Однако использование пуансонов даже с небольшим отклонением размеров от расчетных по конкретным прочностным свойствам материала заготовки и ее толщине ухудшает качество формовки.
Наиболее близким по технической сущности является пуансон предварительной формовки трубной заготовки, выполненный в виде основного сегмента, закрепленного на траверсе пресса, боковых вставок и сменных пластин, установленных между основным сегментом и боковыми вставками с возможностью изменения поперечного размера пуансона. (См. Ю.Б. Чечулин и другие «Новый способ предварительной формовки сварных труб большего диаметра и его экспериментальное исследование в лабораторных условиях», сборник статей VI международной научно-технической конференции, г.Пенза, 2008 г.).
Известный пуансон позволяет в некоторой степени уменьшить пружинение заготовки после формовки, однако при этом нарушается плавный переход формообразующей поверхности пуансона в месте контакта поверхностей основного сегмента и боковых вставок. Это может вызвать наличие неотформованного участка и привести к такому дефекту, как «схлопывание» боковой поверхности обечайки при окончательной формовке.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества LJ-образной заготовки путем изменения ширины пуансона при сохранении боковой формообразующей поверхности и повышение точности настройки размеров.
Указанный технический результат достигается тем, что пуансон предварительной формовки трубной заготовки, выполненный в виде основного сегмента, закрепленного на траверсе пресса, и сменных пластин согласно полезной модели, основной сегмент выполнен разъемным из двух частей, между которыми установлен центральный элемент, сменные пластины установлены между центральным элементом и разъемными частями основного сегмента, опираясь на заплечики, при этом пуансон стянут шпильками.
Выполнение основного сегмента разъемным из двух частей, между которыми расположен центральный элемент, стянутых шпильками, позволяет с высокой точностью в зависимости от размеров заготовки изменять ширину пуансона при помощи сменных пластин, не нарушая боковую формообразующую поверхность пуансона, что повышает качество предварительной формовки и уменьшает пружинение U-образной заготовки после снятия с пресса.
Установка сменных пластин между центральным элементом и разъемными частями основного сегмента позволяет сохранить плавность формообразующей поверхности боковых стенок заготовки, что повышает качество формовки.
На фигуре 1 изображен пуансон для предварительной формовки трубной заготовки.
Пуансон для предварительной формовки трубной заготовки, выполнен в виде основного разъемного сегмента, состоящего из двух частей 1 и 2, и центрального элемента 3, между которыми установлены сменные пластины 4 с упором на заплечики 5. При этом разъемные части 1 и 2 основного сегмента, центральный элемент 3 и сменные пластины 4 снабжены сквозными отверстиями 6 под шпильки 7, при помощи которых они стянуты. Пуансон закреплен на траверсе при помощи винтов 8.
Кроме описанных выше недостатков прототипа (см. Ю.Б.Чечулин и другие «Новый способ предварительной формовки сварных труб большего диаметра и его экспериментальное исследование в лабораторных условиях», сборник статей VI международной научно-технической конференции, г.Пенза, 2008 г.) является то, что он не позволяет плавно изменять кривизну боковой поверхности пуансона.
Техническим результатом является уменьшение пружинения U-образной заготовки путем изменения кривизны боковой поверхности пуансона.
Указанный технический результат достигается тем, что пуансон предварительной формовки трубной заготовки, выполненный в виде основного сегмента, закрепленного на траверсе пресса, и сменных пластин согласно полезной модели, основной сегмент выполнен разъемным из двух частей, между которыми установлен центральный элемент, сменные пластины установлены между центральным элементом и разъемными частями основного сегмента, при этом пуансон снабжен боковыми сегментами, установленными на разъемных частях основного сегмента, поверхности которых в точке сопряжения с основным сегментом имеет общую касательную, радиусы боковых сегментов выполнены в соотношении 0,7-1,0 к радиусу основного сегмента, точки пресечения радиусов боковых сегментов расположены на крайних радиусах основного сегмента, при этом пуансон стянут шпильками.
Наличие боковых сегментов, установленных на разъемных частях основного сегмента, радиусы которых расположены на крайних радиусах основного сегмента, а рабочие поверхности основного и боковых сегментов имеют общую касательную, позволяет изменять радиус бокового сегмента пуансона, что значительно уменьшает пружинение заготовки после формовки.
Выполнение разъемного пуансона с разными радиусами основного и боковых сегментов позволяет создать овалиацию его формообразующей поверхности, а именно, при радиусе боковых сегментов, меньшем радиуса основного сегмента, увеличить кривизну его периферийных участков. Это позволяет изменить характер упругопластических деформаций заготовки в очаге формовки, уменьшить величину продольных деформаций и уменьшить напряжение пружинения после снятия заготовки с пуансона. При этом оставшаяся величина пружинения компенсируется за счет уменьшения радиусов периферийных участков пуансона, что позволяет радиусу заготовки не выходить за пределы радиуса трубы и исключить дополнительную правку пред окончательной формовкой.
Расположение точки пересечения радиусов боковых сегментов на крайних радиусах основного сегмента, а крайнего радиуса бокового сегмента в точке сопряжения формообразующих поверхностей на крайнем радиусе основного сегмента позволяет при любых радиусах боковых сегментов создать плавный переход центрального и периферийного участков формообразующей поверхности пуансона.
Оптимальное соотношение радиусов боковых и основного сегментов в пределах 0,7-1,0 позволяет получить оптимальную овализацию пуансона. При меньшем соотношении радиусов осложняется качественная формовка периферийных участков, при большем соотношении - не достигается компенсация величины пружинения U-образной заготовки.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о ее соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения полезной модели.
На фигуре 2 изображен пуансон для предварительной формовки трубной заготовки с боковыми сегментами в разрезе.
Пуансон для предварительной формовки трубной заготовки (фиг.2), содержит основной сегмент, выполненный разъемным из двух частей 1 и 2 и центральный элемент 3, между которыми установлены сменные пластины 4 с упором на заплечики 5. При этом разъемные части 1 и 2 основного сегмента, центральный элемент 3 и сменные пластины 4 снабжены сквозными отверстиями 6 под шпильки 7. Пуансон закреплен на траверсе при помощи винтов 8. На разъемных частях 1 и 2 основного сегмента установлены боковые сегменты 9 и 10. Поверхности разъемных частей 1 и 2 основного сегмента и боковых сегментов 9 и 10 в точке сопряжения 11 имеет общую касательную. Радиусы 12 боковых сегментов 9 и 10 выполнены в соотношении 0,7-1,0 к радиусу 13 разъемных частей 1 и 2. Точки пресечения 14 радиусов 12 расположены на крайних радиусах 13 разъемных частей 1 и 2 основного сегмента. Боковые сегменты также снабжены сквозными отверстиями 15 под стяжку шпильками 7. Сменные пластины 4 снабжены U-образными пазами (не показаны на чертеже).
В исходном состоянии, соответствующем минимальной ширине пуансона, разъемные части 1 и 2 основного сегмента сближают с центральным элементом 3 с упором в его нижнюю часть заплечиками 5 и через сквозные отверстия 6 шпильками 7 притягивают разъемные части 1 и 2 к центральному элементу 3. При необходимости увеличения ширины пуансона ослабляют затяжку шпилек 7 и раздвигают разъемные части 1 и 2 основного сегмента на суммарную величину заплечиков 5 и пластин 4. В образовавшийся зазор между разъемными частями 1 и 2 основного сегмента и центральным элементом 3 заводят пластины 4 до упора в центральный элемент 3, направляя их сквозными пазами по шпилькам 7, после чего затягивают шпильки 7. Пуансон закрепляют на траверсе винтами 8.
Для установки боковых сегментов 9 и 10 отвинчивают гайки шпилек 7 и разъемные части 1 и 2 основного сегмента соединяют с боковыми сегментами 9 и 10 соответственно. При этом боковые сегменты 9 и 10 в точке сопряжения 11 имеют общую касательную с разъемными частями 1 и 2 основного сегмента, а точки пересечения их радиусов 12 лежат на крайних радиусах 13 разъемных частей 1 и 2. Боковые сегменты 9 и 10 вместе с разъемными частями 1 и 2 основного сегмента через сквозные отверстия 6 и 15 стягивают шпильками 7.