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

труб размером 219X8 и 219X7 мм (восходящие ветви кривых 3 и 4).

По указанной методике определены область потери

ризуемый четырьмя периодами, протекающими за время

U, to, із, U.

поворот инструмента с повышенной скоростью, перио­ дам /3 и U — остановка инструмента в конце обкатки и поворот его на 90° в исходное положение.

Отметим, что С. И. Борисовым и А. К. Гацулой на основании лабораторных исследований при обкатке труб из сталей 20 и 45 диаметром 49,5—100 мм со стенками различных толщин при односкоростной обкатке, пред­ ложена зависимость для определения предельной вели­ чины грср = фпреэ, которая, в свою очередь, определяет предельное значение скорости деформации:

Приведенная на рис 2 диаграмма скоростного режи­ ма обкатки позволяет определить число оборотов заго­

Совместная обработка скоростной диаграммы с про-

60

филограммой позволяет построить профилограмму, по­ казывающую изменение конфигурации образующих профиля по переходам, а также режим деформации (обжатие за одни оборот заготовки).

Откладывая вдоль проф.илограммы с помощью кур­ виметра длины образующих (см. рис. 19), можно полу­ чить точки, соответствующие положению торца заготов­ ки в процессе обкатки (точки а, б, в и т. д.). Длины об­ разующих по 'сечениям можно определить исходя из следующего.

Металл в процессе обкатки удлиняется вдоль обра­ зующей. Это удлинение зависит от отдельных техноло­ гических параметров: относительной толщины стенки

заготовки ~^ >о т свойств материала и температуры на­ грева обкатываемого конца, от геометрии инструмента, состояния поверхностей трущейся пары металл — инст­ румент, от смазки и т. д.

Однако изменение перечисленных параметров в пре­ делах установившейся технологии обеспечивает с от­ клонением, равным 3—5%, равенство длин заготовки вдоль оси до и после обкатки. Если допустить указан­ ное отклонение, то за траекторию перемещения торца заготовки по сечениям инструмента можно принять пря­ мую а'б'в' вместо кривой абв.

Замерив на калибровочной сетке текущий радиус торца заготовки и приращение обжатия по торцу z за один оборот заготовки (кривая 2), можно определить

текущее относительное обжатие ?- за один оборот за­ готовки. Относительное обжатие может быть задано по одному 'из предельных условий обкатки: устойчивости торцового сечения; мощности привода или из других ус­ ловий, ограничивающих возможности процесса обкатки и определяемых теоретическим или экспериментальным методом.

Принятая методика исследования калибровки инст­ румента и его профиля по различным сечениям позво­

г

дельных условий обкатки, и калибровочной сетке;

61

строить калибровочную сетку по заданным — н ско-

г

ростной диаграмме; изучать характер износа инструмента по различным

сечениям и построить его калибровочную сетку, обеспе­ чивающую минимальный износ инструмента в калиб­ рующей части.

9.ПОНЯТИЕ ОБ АКТИВНОЙ

ИПАССИВНОЙ КАЛИБРАВКАХ ИНСТУМЕНТА ДЛЯ ОБКАТКИ ГОРЛОВИН

Срок службы инструмента трепня п точность геомет­ рических размеров изделий, получаемых обкаткой труб­ чатых заготовок, определяются износостойкостью инст­ румента, главным образом, износостойкостью его калибрующей части. Поэтому при конструировании инструмента трения для обкатки стремятся удлинить калибрующий участок с тем, чтобы уменьшить продол­

скольжения металла по нему, а также с тем, чтобы при износе части калибрующего участка путем переналадки инструмента перейти на «свежую», певыработанпую часть участка.

С точки зрения возможности удлинения калибрую­ щего участка изучено несколько вариантов конструкций инструмента. Наибольший практический интерес пред­ ставляет собой круговой инструмент трепня, рабочей по­ верхностью которого является поверхность тела враще­ ния. Конфигурация образующей рабочей поверхности инструмента точно соответствует конфигурации обра­ зующей заданного изделия.

На рис. 21 показана обкатка горловин круговым ин­ струментом трения, осуществляемая вращением заготов­ ки / вокруг своей оси и одновременным поворотом инст­ румента 2 относительно оси О—О. Ось симметрии инст­ румента а—а удалена от оси поворота инструмента О—О на расстоянии Оа.

Перед обкаткой инструмент жестко закрепляют на суппорте обкатной машины; в процессе обкатки он не поворачивается вокруг оси а—а. После предельно допу­ стимого износа калибрующего участка инструмент пово-

62

Рис. 21. Обкатка горлоРис. 22. Обычный (о) и круговой (б) вин круговым шіструмеиинструменты

том трения:

рачивают вокруг оси а—а иа некоторый угол, так что рабочим оказывается «свежий» участок инструмента.

Описываемая конструкция инструмента (рис. 22,6), изготовленного из одного и того же материала, что и обычный инструмент (рис. 22, а), имеет по сравнению с ним и преимущества.

К преимуществам кругового инструмента относятся: высокая стойкость (при увеличении массы инстру­ мента вдвое длина калибрующего участка увеличивает­ ся примерно в 30 раз), что обеспечивает увеличение сро­

ка службы;

возможность восстановления инструмента путем на­ плавки и последующей обработки его рабочей поверх­

К недостатку, ограничивающему возможность приме­ нения кругового инструмента, относится неуправляе­ мость промежуточными переходными конфигурациями деформируемой заготовки, пассивность калибровки инст­ румента.

63

О]—Oi, вследствие чего в контакт с деформируемой за­ готовкой вступают новые сечения b—b или b\—b\, изме­ няющиеся с изменением угла X или -К\. Для обычного инструмента любому текущему значению % можно за­ дать по технологическим соображениям любую переход­ ную конфигурацию профиля и изменением калибровоч­ ной сетки инструмента можно добиться заданного изме-

нием его конфигурации изменять скоростные и другие параметры процесса.

и не может быть изменена, так как инструмент пред­ ставляет собой тело вращения, т. е. при применении кругового инструмента, конфигурацию промежуточных переходных сечений заготовки технолог изменить не мо­ жет, он может изменить режим деформации, изменяя только относительную скорость поворота суппорта с ин­ струментом. При износе участка инструмента его пово­ рачивают вокруг оси а—а п в таком положении закреп­ ляют. Описываемый инструмент можно назвать инстру­ ментом с пассивной калибровкой профиля в отличие от инструмента с активной калибровкой, для которого кон­ фигурация каждого сечения (с учетом режима обжатия)

янных параметрах зависит от конфигурации переходных сечений инструмента и от угла конусности (при обжиме предельное значение коэффициента обжима КПр при прочих постоянных параметрах зависит от угла конусно­ сти и конфигурации матриц).

Но конфигурация переходных сечений инструмента, определяемая его профилограммой, в значительной сте­ пени обусловливает распределение металла вдоль обра­ зующей. При обкатке обычным инструментом ;«набор» металла в определенных пределах может регулировать­ ся изменением конфигураций переходных сечений инструмента. При отсутствии подсадки и вытяжки

64

Металла вдоль оси заготовки должно быть соблюдено условие

dcpS = const.

При обкатке горловин без оправки распределение толщины стенки вдоль образующей, как и при обкатке днищ, зависит от многих параметров: от относительной

толщины стенки исходной заготовки DSo от относитель­

В

ной величины вылета заготовки — от свойств мате­

D

риала и температуры нагрева оокатываемого конца, от дробности деформации <рср, определяемой в каждый мо­ мент скоростной диаграммой и профилограммой.

Исследованиями, проведенными на Ждановском ме­ таллургическом заводе им. Ильича, по обкатке горло­ вин обычным и круговым инструментами установлена 'качественная зависимость набо­

ЦО $ 1Ç71J3щ JJOJßJS Щ 16175 ра металла от формы инструмен­ та. На рис. 23 показано распре­

деление набора

Рис. 23. Распределение толщин стеиок

ратурно-скоростные режимы были одинако­ выми)

металла вдоль образующей для изделия из трубы раз­ мером 219X15 мм (— -0,07, сталь ЗОХГСА).

Как видим, при обкатке одного и того же конечного профиля различно калиброванным инструментом изме­ няется величина набора металла в разных диаметраль­ ных сечениях изделия.

Конфигурация переходных сечений инструмента при обкатке, определяемая его профилограммой, в значи­ тельной степени ограничивает предельную относитель­ ную толщину стенки обкатываемых заготовок по усло­ вию устойчивости.

обкатка невозможна. Изменением калибровки инстру­ мента, предусматривающей сначала обкатку торцовой части, что обеспечивает набор металла у торца, а затем обкатку остальной части, получены предельные значе­ ния -S o - = 0,0165.

D

Из сказанного можно сделать следующий вывод: инструмент с пассивной калибровкой (круговой инст­

румент) может быть применен в тех случаях, когда ха­ рактер распределения металла вдоль образующей сече­ ния не играет существенной роли или когда пассивное формообразование обеспечивает требуемое распределе­ ние металла по сечениям;

при постоянной скорости поворота суппорта с инст­ рументом, а также при относительной толщине стенки исходной заготовки, близкой к 0,02, применение пассив­ ной калибровки недопустимо — все сечения инструмента

вэтом случае должны быть рассчитаны.

10.СОВМЕЩЕНИЕ ОБКАТКИ С РАСКАТКОЙ ГОРЛОВИН

НА ОПРАВКЕ

Как отмечалось, изменение распределения толщины стенки вдоль образующей зависит от многих факторов, зная которые можно в известных пределах управлять процессом обкатки. Однако стабильного, точно задан­ ного чертежом распределения толщины стенки вдоль об­ разующей обкатанного конца без оправки получить не удается.

Применение оправки, вводимой в полость заготовки перед обкаткой, позволяет получать в горловине задан­ ного диаметра калиброванные отверстия. Ю. М. Мат­ веевым и Я. М. Шехетом на основании проведенных ис­ следований показана возможность совмещения обкатки (см. табл. 1, схема 8) горловин с раскаткой их на оп­ равке. Ими же разработана опытно-промышленная уста­ новка для'обкатки горловин баллонов с калиброванным отверстием, а также приспособление к применяемым в баллонных цехах обкатным машинам (рис. 24), которое обеспечивает установку и извлечение оправки из горло­ вины после обкатки.

66

Рис. 24. Приспособление для обкатки горловин с калиброван­ ным отверстием:

закрепленный на поворотном кронштейне 4, предназна­ чен для подачи оправки 3 в полость обкатываемой заго­ товки и извлечения ее после обкатки из горловины. Гид­ роцилиндр 8 предназначен для установки гидроцилинд­ ра У с оправкой 3 в исходное положение, шток его со­ единен шарнпрно с поворотным кронштейном. Оба ци­ линдра включены в общую гпдросхему обкатной маши­ ны, чем достигается согласованность работы основных узлов машины и приспособления. Обкатка осуществля­ ется в следующей последовательности. Заготовка за­ дается в полый шпиндель обкатной машины, зажимается кулачками патрона, имеющего гидропривод, который смонтирован в шпинделе. Одновременно с зажимом ку­ лачков создается давление в полости гидроцилиндра 8, который через поворотный кронштейн устанавливает гидроцилиндр 1 в рабочее положение. Затем включается гидроцилиндр поворотного суппорта и одновременно гпдроцилиндр 1 приспособления. После обкатки горло­ вины основные механизмы машины и приспособления срабатывают в обратной последовательности.

В результате полной синхронизации работы узлов обкатной машины и приспособления производительность машины при совмещении обкатки с раскаткой горловин на оправке не снижается.

Усилие извлечения оправки из горловины зависит от конфигурации оправки (цилиндрическая, коническая), выбора вида и системы подвода смазки, от геометриче-

ских размеров горловины, свойств деформируемого ме­ талла и температуры окончания обкатки, от технологи­ ческих параметров процесса. При неправильном выборе технологических параметров оправка может быть за­ катана в горловину и тогда ее извлечение будет свя­ зано со срезом облойной части металла горловины.

Приближенно усилие извлечения цилиндрической, оправки из горловины можно определить по зависимо­ сти

с применением горячей обкатки для получения пережи­ мов в средней части трубы. Применение обкатки пере­

So

в разъемной матрице или со штамповкой позволяет по­ лучать изделия типа шаровых баллонов, фляг, квадрат­ ных, шестигранных и других полых осесимметричных и несимметричных изделий.

На рис. 25 показан характер распределения металла вдоль образующей пережима.

Рассмотрим технологию обкатки и калибровки пере-.

68

жимов на примере производства полых осесимметричиых изделий шаровой конфигурации с пережимами. Схе­ ма обкатки пережимов дама иа рис. 26. Заготовке 2, зажатой между задним холостым и передним привод­ ными зажимами / и 5, сообщается вращательное дви­ жение вокруг своей оси. Участок трубы, предназначен­ ный для обкатки пережима, в процессе вращения подо­ гревается до ковочной температуры с помощью индук-

ционного нагревателя или газовой горелки. Затем через рычажную систему 4 включается привод поворота инст­ румента 3 (для уравновешивания осевых и радиальных составляющих сил обкатывают двумя инструментами), конфигурация и кинематика перемещения которого оп­ ределяют конфигурацию получаемого пережима. Часто­ та вращения заготоэки 600—800 об/мин, машинное вре­ мя обкатки составляет 2—-10 сек в зависимости от гео­ метрических размеров заготовки и изделия. Материал инструмента тот же, что и для горячей обкатки концов трубчатых заготовок.

Рассмотренный способ обкатки пережимов целесо­ образно применять также для одновременного изготов­ ления двух горловин иа заготовках небольшой длины с последующим разделением изделия по пережиму.

Калибровка тонкостенных изделий с пережимами сложной формы осуществляется пневмоэкспондированием по жесткой матрице (технологический маршрут, см. приложение 5 ) .

69