СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПОКОВОК ДЛЯ КОРПУСОВ ИЗДЕЛИЙ ТИПА ШАРОВЫХ КРАНОВ
METHOD OF PRODUCING HOLLOW FORGINGS FOR BALL-VALVE-BODY-TYPE ARTICLES

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления ковкой полых поковок для корпусов изделий типа шаровых кранов.
y
Изобретение может быть использовано в кузнечно-прессовых цехах на машиностроительных заводах при изготовлении ковкой в основном крупногабаритных полых поковок для корпусов изделий типа запорных шаровых кранов с проходным сечением до D=1400 и более, используемых в нефтегазовых магистралях, а также для поковок корпусов атомных реакторов нового поколения.
Известен способ изготовления полых поковок полусфер для деталей арматуры нефтегазовой промышленности, заключающийся в формообразовании полусфер из трубной заготовки методом обжима в специальных бойках на молоте (Артес А.Э. Технологические процессы изготовления поковок из трубных заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением, 2003. №11. - С.29).
Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает высокую точность профильных полых поковок, а также не позволяет получить поковки больших размеров.
Известен также способ изготовления полых поковок, включающий получение полой заготовки, ее нагрев, зажим и удержание с одного конца манипулятором и последующее пластическое деформирование в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе (RU 2362647 С2, МПК (2006.01) В21К 21/00, B21J 1/04, оп. 10.01.2009). Возможно также использование технологической вставки с краю поковки для зажима заготовки.
Недостатком известного способа является невозможность получения полых поковок требуемого переменного профиля в поперечном сечении необходимой точности.
3
Наиболее близким аналогом заявляемого способа, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления полых поковок корпусов изделий типа шаровых кранов, включающий получение полой заготовки, ее нагрев и ковку на профильной оправке, форма которой соответствует форме внутренней поверхности получаемого полого изделия, профильным бойком, формирующим внешнюю поверхность получаемого изделия (JP 56-71547, МПК B21J 5/06, В21К 21/00, оп. 15.06.1981).
В известном способе ковкой получают полые поковки требуемого переменного профиля в поперечном сечении, однако недостатками известного способа являются низкие точность получаемых поковок и производительность процесса, обусловленные такими причинами:
- перед ковкой с одного торца полой заготовки выполняют технологический уклон;
- ковку установленной на опорах заготовки осуществляют одним верхним бойком;
- форма профильной оправки повторяет контур только одной поковки корпуса изделия.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа изготовления полых поковок, в котором путем изменения способа ковки и формы профильной оправки обеспечивается повышение точности получаемых полых поковок и производительности процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления полых поковок для корпусов изделий типа шаровых кранов, включающем получение полой заготовки, ее нагрев и ковку на профильной оправке профильным бойком, новым является то, что полую заготовку изготавливают на две поковки корпусов изделий, в нагретую заготовку устанавливают профильную оправку, по форме повторяющую контуры двух поковок корпусов изделий, примыкающих друг к другу горловинами, а ковку полой заготовки осуществляют в установленном на гидравлическом ковочном прессе четырехбойковом ковочном устройстве путем обжатия заготовки на профильной оправке четырьмя профильными бойками одновременно по всей ее рабочей длине, с кантовками после каждого единичного обжатия, при этом поворот заготовки после всего цикла обжатий производят, по меньшей мере, на угол 360°, затем после ковки извлекают профильную оправку и разрезают поковку по длине на две равные части.
Поставленная задача достигается также тем, что обжатия заготовки профильными бойками до полного ее контакта с профильной оправкой осуществляют за несколько циклов обжатий и полных оборотов заготовки вокруг своей оси.
Поставленная задача достигается также тем, что полую заготовку перед ковкой ее на профильной оправке изготавливают с переменной толщиной стенки по длине заготовки.
Поставленная задача достигается также тем, что полую заготовку перед ковкой ее на профильной оправке изготавливают ковкой в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе.
На фиг.1 показана схема расположения полой заготовки с профильной оправкой в рабочей зоне четырехбойкового ковочного устройства до начала ковки; на фиг.2 - схема обжатия полой заготовки бойками четырехбойкового ковочного устройства на профильной оправке; на фиг.3 - полая заготовка перед ковкой в профильной оправке на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве; на фиг.4 - поковка, полученная ковкой в профильной оправке на два шаровых крана, где 1 - полая заготовка, 2 - манипулятор, 3 - профильная оправка, 4, 5 - верхний и нижний бойки четырехбойкового ковочного устройства, 6 - поковка, 7 - штифт, 8 - втулка, 9 - полукольца, 10 - сердечник.
Патентуемый способ изготовления полых поковок для корпусов изделий типа шаровых кранов осуществляют следующим образом.
7
Полую заготовку 1, полученную методами литья, обработки металлов давлением или механической обработки на две поковки корпусов изделий, нагревают до температуры деформации. Затем в нагретую заготовку 1 устанавливают с помощью манипулятора 2 профильную оправку 3, по форме повторяющую контуры двух поковок корпусов изделий, примыкающих друг к другу горловинами (фиг.1). Полую заготовку 1 вместе с профильной оправкой 3 подают с помощью манипулятора 2 в рабочую зону четырехбойкового ковочного устройства, установленного на гидравлическом ковочном прессе (на фиг.1 гидравлический ковочный пресс не показан). С помощью гидравлического ковочного пресса приводят в действие четырехбойковое ковочное устройство (RU 2242322 С1, МПК B21J 13/02, 7/16, оп. 20.12.2004) и осуществляют ковку полой заготовки 1 путем обжатия ее всеми четырьмя профильными бойками 4, 5 (боковые бойки не показаны) на профильной оправке 3 одновременно по всей рабочей длине оправки (фиг.2). После каждого одиничного обжатия производят кантовку заготовки. Ковку завершают после того, как поковка 6 примет форму профильной оправки 3. При этом поворот заготовки после всего цикла обжатий производят, по меньшей мере, на угол 360°. В некоторых случаях для уменьшения силы ковки обжатия заготовки профильными бойками до полного ее контакта с профильной оправкой осуществляют за несколько циклов обжатий и полных оборотов заготовки вокруг своей оси. Затем оправку 3 вместе с поковкой 6 выводят из зоны ковки с помощью манипулятора 2 и приступают к извлечению оправки 3. Для этого вначале вынимают штифты 7, снимают втулки 8 и полукольца 9, а затем выпрессовывают с помощью сердечника 10 вначале одну часть профильной оправки 3, путем приложения силы в направлении продольной оси сердечника 10, а затем также выпрессовывают вторую часть профильной оправки путем приложения силы к сердечнику 10 в обратном направлении. Полученную профильную поковку 6 разрезают по длине на две равные части и получают две заготовки в виде полусфер, из которых уже можно путем механической обработки получить корпусы шаровых кранов.
Корпуса некоторых изделий шаровых кранов в районе горловин могут быть с уменьшенной или увеличенной толщиной стенки. В этом случае полую заготовку перед ковкой ее на профильной оправке изготавливают с переменной толщиной стенки по длине заготовки.
Возможет также случай, когда полую заготовку перед ковкой ее на профильной оправке изготавливают ковкой в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе.
Пример.
y
y
Для получения полых поковок для корпусов изделий шаровых кранов с проходным сечением D=500 мм из стали 09Г2С изготовили полый слиток, который затем нагрели до температуры 1140°С и проковали в четырехбойковом ковочном устройстве бойками, имеющими плоские рабочие поверхности, на гидравлическом ковочном прессе силой 25 МН на гладкой оправке. После ковки получили полую заготовку переменного сечения с наружным диаметром 920/950 мм и толщиной стенки 50/65 мм (фиг.3). Затем эту заготовку нагрели в камерной газовой печи до температуры 1140°С, установили в нее профильную оправку, по форме повторяющую контуры двух поковок корпусов изделий шаровых кранов с проходным сечением D=500 мм, примыкающих друг к другу горловинами, и подали эту сборку под профильные бойки четырехбойкового ковочного устройства на ковочный пресс силой 25 МН. С помощью ковочного пресса силой 25 МН привели в действие четырехбойковое ковочное устройство и путем обжатий заготовки одновременно по всей ее рабочей поверхности с кантовками после каждого обжатия на угол 15-20° проковали полую заготовку на профильной оправке. Обжатия заготовки профильными бойками до полного ее контакта с профильной оправкой выполнили за два цикла обжатий и два полных оборота заготовки вокруг оси. После ковки извлекли профильную оправку и получили поковку, изображенную на фиг.4. Затем эту поковку разрезали по длине на две равные части. Полученные таким способом поковки для корпусов шаровых кранов имели близкий к детали корпуса профиль (припуск на механическую обработку не превышал 5 мм), а допуск на размеры поковки не превышал ±2 мм. Поверхность поковки была гладкой, без зажимов и трещин. Изготовленные из полученных поковок корпусы шаровых кранов отвечали требованиям технических условий на данный вид продукции.
Попытка получить поковки требуемого переменного профиля для корпусов шаровых кранов по способу-прототипу не увенчалась успехом.
Таким образом, патентуемый способ изготовления полых поковок для корпусов изделий типа шаровых кранов обеспечивает возможность получения полых поковок требуемого переменного профиля в поперечном сечении необходимой точности.