книги из ГПНТБ / Капорович В.Г. Обкатка в производстве металлоизделий

(60), т. е. профиль заготовки определяют из выра-1 жени я

2,8— 1,8 sin 0,5D

Эффективность изменения толщины стенки обкаты­ ваемых концов подтверждена экспериментально, при этом использовали заготовки 219X8 — 219x20 мм из стали Ст4 (ГОСТ 380—71). В результате предвари­ тельного профилирования обкатываемого конца заго-

0,5 В

ѵа)

товки (рис. 12, область 2) толщина стенки по сфере близка к толщине стенки цилиндрической части.

При поточном производстве концы заготовок целесо­ образно профилировать с нагревом перед обкаткой.

Несложной модернизацией существующих обкатных машин можно получить установку для совмещенных операций профилирования и обкатки концов труб.

7.ОБКАТКА ГЕРМЕТИЧНЫХ ДНИЩ

Впроцессе обкатки между формователем и заготов­ кой возникает трение. Сила трения направлена по ка­ сательной к винтовой линии высшего порядка, т. е. в направлении скольжения контактной зоны деформации относительно инструмента.

50

Значительная величина силы трения, а также боль­ шая окружная скорость скольжения трущихся 'поверх­ ностей приводит к дополнительному нагреву поверхно­ стного слоя заготовки, что вызывает неравномерность пластических свойств по толщине деформируемого ме­ талла. В результате наружные слои металла сдвигаются относительно внутренних в направлении действия сил трения. Этому сдвигу способствует удлинение перифе­ рийных слоев относительно внутренних, наблюдаемое также при поперечной прокатке сплошных и полых тел и объясняемое локализацией деформации у контактной поверхности.

Разогрев и сдвиг поверхностных слоев деформируе­ мого металла, вызванные трением о формователь, а так­ же удлинение поверхностных слоев относительно внут­ ренних за счет локализации деформации у контактной поверхности, назовем поверхностным эффектом при об­ катке.

Понятно, что поверхностный эффект при обкатке про­ является в большей степени с увеличением толщины стенки обкатываемой заготовки, когда за время обкатки не успевает выравняться температура. Поверхностный эффект при обкатке усиливается с понижением темпера­ туры нагрева деформируемого конца, когда неравномер­ ность пластических свойств по толщине заготовки еще более возрастает. Поверхностный эффект усиливается с увеличением скорости вращения заготовки и с умень­ шением единичного обжатия.

Рассмотрим характер течения металла в стыке, опре­ деляющем герметичность днища изделия.

На рис. 13 даны разрезы днищ изделий, показываю­ щие стадии формовки стыка без подогрева стыкуемых кромок. Поверхностный слой металла в результате зна­ чительного поверхностного сдвига стыкуется намного раньше внутренних слоев, поэтому при дальнейшем сжа­ тии металл стыка полностью заполняет полость, образуя своеобразную пробку. Диаметр пробки увеличивается с развитием поверхностного эффекта при обкатке. Следо­ вательно, герметичность днища определяется качеством сварки стыка и его конфигурацией.

На рис. 14 дана микроструктура зоны К микрошли­ фа, показанного на рис. 13. Расходящиеся вверх темные ветви, заполненные окислами, соответствуют хорошо ви­ димым складкам (рис. 14). Начало стыка, определяю-

Первоуральском новотрубном заводах стыки днищ из углеродистой стали сваривают только путем обдувки кромки кислородом. Для этого используют инжекторную горелку «Москва» (ГОСТ 1077—69) либо специальные следящие автоматизированные устройства. Режим ра­ боты следующий: номер наконечника — 4, давление кис­ лорода 4—6 кгс/см2, расход кислорода 700—800 л/ч.

Стыковка 'кромок с подогревом ацетилено-кислород- ным пламенем и с обдувкой их кислородом во многом сходна с газопрессовой сваркой. Давление на стык при прочих постоянных параметрах определяется длиной

тем большее давление возникает на стыке. Оно может достичь и такой величины, при которой обкатываемая оболочка теряет устойчивость.

В реальных условиях производства, даже если кром­ ки подогревали не вручную, а автоматически, механизм формовки стыка в той или иной степени может прибли­ жаться к механизму формовки без подогрева кромок, что и подтверждается при разрезе днищ изделий, у ко­ торых обнаружена течь при гидроиспытании.

Изучалось также влияние конфигурации кромок трубчатых заготовок на процесс обкатки и, главное, на процесс сварки стыка. Установлено, что на обкатку . и сварку стыка не оказывают существенного влияния ни конфигурация кромок, ни класс чистоты их обработки, если кромки (для заготовок 219X7 — 219X15 мм) об­

8. ОБКАТКА ГОРЛОВИН

Обкатку горловин в отличие от сферических днищ осуществляют поворотом инструмента со сложным пере­ менным сечением профиля вокруг оси О—О, перпенди­ кулярной к оси вращения заготовки (рис. 17). Калиб­ ровка инструмента изучается и контролируется профилографом, позволяющим записывать профиль инстру­ мента по сечѳниям, которые определяют промежуточные конфигурации (переходы) заготовки при обкатке.

55

Рис. 17. Обкатка горловин поворот­ ным инструментом трепня:

/ — заготовка; 2 — инструмент

Рис. 18. Профилограф

крепленной на ней площадкой 7 и из стола 5, имеющего осевое перемещение в направляющих 6.

Работа профилографа заключается в следующем. На площадку 7 поворотного стола устанавливают исследуе­ мый инструмент, затем с помощью винтовой системы

56

Для записи профиля инструмента в другом сечении необходимо: отжать перо 8, поднять щуп 9 и закрепить его в верхнем положении, отвинтить стопорный винт 3,

Рис. 19. Профилограмма, соответствующая кривой 4 на рис. 20 скоростного режима обкатки

повернуть поворотную часть стола вместе с инструмен­ том на необходимый угол, зафиксировать положение стола стопорным винтом 3, опустить щуп на инструмент, поджать перо 8. Прибор приготовлен для записи друго­ го сечения профиля инструмента.

С помощью профилографа фиксируют на листе бу­ маги в виде сетки профиль инструмента по сечениям, проходящим через плоскость, которая образована осями вращения заготовки и поворота суппорта, или по сече­ ниям, определяющим промежуточные конфигурации об­ катываемых трубчатых заготовок. Он позволяет также изучать износ инструмента, связь скоростного режима обкатки с калибровкой инструмента.

На рис. 19 дана калибровочная сетка (профилограм­ ма) инструмента для обкатки горловин на трубах раз-

57

мером 219X74-219X15 мм. Калибровка инструмента для обкатки горловин должна рассматриваться совмест­ но со скоростной диаграммой обкатки.

Скоростной режим обкатки при постоянной скорости вращения заготовки определяется диаграммой «угол по-

ляется областью потери устойчивости заготовки: увели­ чение скорости поворота инструмента больше ее крити­ ческого значения приводит к образованию брака (ужимы, смятие, скручивание и т. д.).

Критическую скорость деформации определяли в про­ изводственных условиях на обкатной машине с 'приво­ дом мощностью N=75 кет и частотой вращения шпин­ деля л = 600 об/мин. Привод поворотного суппорта, обес-

58

печивающего поворот инструмента, — гидравлический, двухступенчатый с дроссельным регулированием скоро­

10 мм, допуск иа толщину стенки составляет от +15 до

При обкатке одинаковых труб варьированием скоро­ стей поворота суппорта первой и второй ступеней доби­ вались получения потери устойчивости заготовки (склад­ кообразования до смятия). Так, установлено, что в на­ чале обкатки с постоянной скоростью поворота суппорта (20°/сек) при фСр = 2°/об [определяем по формуле (42)] все заготовки размером 219X7 мм теряют устойчивость (кривая 6), заготовки размером 219X8 и 219X10 мм тоже теряют устойчивость при неравномерном нагреве, а также с увеличением длины нагреваемых концов, что возникает при нарушении технологического процесса обкатки.

В процессе обкатки жесткость заготовки повышается,

устойчивости оболочки включением повышенной скоро­

Кривая 5 соответствует случаю потери устойчивости заготовки размером 219x8 мм при двухскоростной об­ катке: с первой скоростью (без потери устойчивости) до поворота инструмента на 15° и со второй скоростью, при которой заготовка теряет устойчивость. Обкатка трубы размером 219X10 мм протекает устойчиво .при включении второй скорости после поворота инструмента на 34° от исходного положения (восходящая ветвь кри­ вой 2) и после поворота инструмента на 38 и 48° для

59