СПОСОБ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ ТРУБ С НАРУЖНЫМИ УТОЛЩЕНИЯМИ
METHOD AND TOOL FOR PRESSING PIPES WITH OUTER BULGES

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а точнее к прессованию труб с наружными утолщениями.
Известны способ прессования труб с наружными утолщениями на подвижной игле и с отделением пресс-остатка и конструкция иглы, применяемая при данном способе [1]. При этом на игле выполнены так называемые шейки или участки, диаметры которых меньше, чем диаметр основного сечения иглы, а граница между основным сечением и шейками иглы выполнена в виде конуса. Все линейные и поперечные размеры иглы, за исключением длины переднего бурта, зависят от размеров прессуемой трубы и рассчитываются по известным формулам. Длина переднего бурта не рассчитывается, а задается по усмотрению конструктора.
Данный способ прессования осуществляют таким образом, чтобы истечение металла начиналось в момент нахождения передней шейки иглы в рабочем канале матрицы. К недостаткам известного способа относятся повышенная разностенность и значительная кривизна переднего утолщения трубы. Это связано с тем, что при подпрессовке металл заготовки начинает заполнять свободное пространство контейнера, причем это происходит неравномерно из-за несовпадения осей контейнера и заготовки, исходной разностенности и косины торцов заготовки, что приводит к отклонению иглы от оси прессования. Наличие шеек и конических участков на игле усугубляет этот эффект, поскольку металл заготовки заполняет шейки тоже неравномерно. Вследствие отклонения иглы образуется большая разностенность, которая в свою очередь приводит к повышенной кривизне передней части трубы, которую практически невозможно исправить правкой растяжением. При правке на растяжных машинах труб с концевыми утолщениями, как известно, выпрямляется только средняя, более тонкая часть трубы, при этом размеры и кривизна утолщений практически не меняются. Разностенность переднего утолщения также приводит к нестабильности линейных размеров, особенно передней конической части трубы. Указанные недостатки известного способа приводят к повышенной отбраковке и снижению выходов годного, а в случаях, когда к трубе предъявляются повышенные требования по геометрии, к невозможности изготовления такой трубы.
Задача изобретения - уменьшение разностенности и кривизны переднего утолщенного конца трубы, а также повышение точности геометрических параметров трубы за счет уменьшения разброса его размеров.
Решение поставленной задачи достигается применением предлагаемого способа и предлагаемой конструкции подвижной иглы.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - момент начала истечения передней тонкой части трубы;
Фиг.2 - прессование передней тонкой части трубы;
Фиг.3 - прессование конической части между передней тонкой частью и передним утолщением трубы;
Фиг.4 - прессование передней законцовки;
Фиг.5 - прессование переднего конуса;
Фиг.6 - прессование основного сечения;
Фиг.7 - прессование заднего конуса;
Фиг.8 - прессование послезаконцовочной части.
В отличие от известного способа прессование трубы по предлагаемому способу начинают в момент нахождения переднего бурта иглы (1) в рабочем канале матрицы (2), как это показано на Фиг.1. В данном случае сначала прессуют переднюю тонкую часть трубы (Фиг.2) и конический переход от этой части к переднему утолщению (Фиг.3). Только потом, когда передняя шейка иглы (3) входит в рабочий канал матрицы, начинается прессование переднего утолщения (Фиг.4). При дальнейшем движении иглы вместе с пресс-штемпелем вперед начинается прессование конического перехода от переднего утолщения к средней тонкой части трубы части трубы (Фиг.5). Далее с основного сечения иглы (4), расположенной между шейками, прессуют основное тело трубы (Фиг.6). Когда в рабочем канале матрицы оказывается конус между основным сечением иглы и второй шейкой (5), начинается прессование перехода от основной части трубы к заднему утолщению (Фиг.7). Далее, во время прохождения второй шейки через рабочий канал матрицы, прессуется заднее утолщение трубы (Фиг.8) так же, как и переднее утолщение. После этого, чтобы освободить вторую шейку иглы от прессуемого металла и свободно извлечь иглу из трубы, прессование продолжают до тех пор, пока в рабочем канале матрицы не окажется основное сечение иглы, прилегающее к пресс-шайбе (6), а высота остающегося в контейнере металла заготовки не достигнет рассчитанной величины пресс-остатка. При этом на трубе формируется задняя коническая часть и задняя цилиндрическая тонкая часть трубы заданной длины (Фиг.9). Для получения трубы с большим количеством утолщений на игле выполняются соответствующее количество шеек.
В предлагаемом способе в момент начала истечения металла, когда игла более подвержена смещению в поперечном направлении из-за нестабильного характера начального этапа прессования, формируется тонкая часть трубы, уходящая затем в концевую обрезь, а не переднее утолщение трубы, как это делается в известном способе. Когда металл заготовки заполняет все пространство контейнера и шеек иглы, возникают силы, стремящиеся сцентрировать иглу относительно оси прессования, и это происходит тем быстрее и эффективнее, чем меньше стенка формируемой трубы. Поэтому начало прессования более тонкой части трубы, в отличие от известного способа, когда прессование начинается с утолщенной части, благоприятно сказывается на положении иглы. В тот момент, когда передняя шейка иглы входит в рабочий канал матрицы, игла уже оказывается сцентрированной относительно оси прессования, и прессование переднего утолщения в отличие от известного способа начинается на сцентрированной игле, что резко снижает разностенность и кривизну переднего утолщения трубы.
1
В отличие от известной конструкции подвижной иглы с шейками, количество которых совпадает с количеством утолщений на трубе, где длина переднего бурта назначается субъективно, в предлагаемой конструкции иглы длина переднего бурта определяется в зависимости от диаметра утолщения трубы. Заданная таким образом длина переднего бурта иглы, во-первых, позволяет отпрессовать переднюю тонкую часть трубы длиной, достаточной для центрирования иглы, и соответственно для уменьшения разностенности трубы к моменту начала прессования утолщения. Во-вторых, передний бурт иглы также играет роль направляющей, ограничивающей отклонение отпрессованного конца трубы от оси прессования, возникающего вследствие неравномерности истечения разных участков трубы по периметру в начальный момент прессования. При достаточной длине участка бурта, работающего в качестве направляющей, существенно уменьшается кривизна переднего конца трубы. Установлено, что для эффективного снижения разностенности и выравнивания переднего конца трубы длина участка бурта от переднего торца иглы до сечения, с которого начинается истечение металла (длина l, Фиг.1), должно быть не меньше наружного диаметра утолщения трубы (диаметр D, Фиг.4).
Описываемые способ прессования и инструмент позволяют снизить разностенность переднего утолщенного конца в 1,5-2 раза и уменьшить его кривизну по сравнению с известным методом, а также получать значительно более стабильные размеры на отпрессованных трубах. Использование нового способа позволяет повысить стабильность процесса и снизить отбраковку по геометрии при изготовлении обычных труб и изготавливать трубы с наружными утолщениями нового поколения с более высокими требованиями к точности геометрии труб, которые невозможно достичь известным способом. Например, известный способ позволяет изготавливать трубы с наружными утолщениями, поставляемые по обычным отечественным и международным стандартам (ГОСТ 23786-79, ISO 15546:2002) с приемлемым уровнем выхода годного и брака. В указанных стандартах допуск на наружный диаметр утолщенных концов составляет +/-1,5…2,0%, а на толщину стенки - +/- 10,0…12,5%. При изготовлении труб с наружными утолщенными концами нового поколения, где требуемые заказчиком допуски на размеры утолщенных концов значительно ниже (для труб конструкции фирмы Алкоа указанные допуски равны +/- 0,87…1,2% и +/- 4,5…6,0% соответственно), применение известного способа прессования и известных методов назначения размеров шеек иглы практически не позволяют получать годные трубы. С использованием предлагаемых способа прессования и инструмента удалось наладить серийное производство нескольких типоразмеров труб нового поколения с вышеуказанными допусками на размеры. Уже изготовлено более 100 т таких труб для одного из зарубежных заказчиков.
Источники информации
1. Ерманок М.З., Каган Л.С., Головинов М.Ф. Прессование труб из алюминиевых сплавов, «Металлургия», М., 1976, с.35-36.