СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ НЕРАВНОПРОХОДНЫХ ТРОЙНИКОВ ИЗ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам формообразования полых деталей с отводами из трубных заготовок.

Известен способ формообразования полых деталей с отводами из трубных заготовок [Патент РФ №2392077, МПК B21C 37/29, опубл. в бюл. №17 от 20.06.2010, авт. Голуб В.В., Егоров В.Г., Давыдов А.О., Зубарев В.Ю.], включающий формование трубной заготовки путем силового воздействия на ее торцовые поверхности с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода пуансоном с поворотом опорной поверхности отвода в процессе формообразования при постоянном сечении последнего. Подпор отвода осуществляют пуансоном, выполненным в виде цилиндра со сферической поверхностью на торце и контактирующего с ним по этой поверхности вкладыша в виде сферического сегмента с высотой, превышающей радиус формуемого отвода.

Недостатком данного способа является то, что в области торцов трубной заготовки отсутствуют скосы, вследствие чего в зоне развитых пластических деформаций возможен избыток материала, что приводит к гофрообразованию на поверхности тройника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки [Руководящий Технический Материал РТМ 1.4. 1999-90 «Производство сварного высокоресурсного трубопровода». - М.: НИАТ, 1992. - стр.98, 100], включающий формирование скосов на торцах трубной заготовки, формование трубной заготовки в разъемных матрицах путем осевой осадки ее торцовых поверхностей с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода.

Недостатки: скосы в области торцов трубной заготовки формируются только перед первым переходом формообразования отвода тройника в разъемных матрицах. Если штампуемый тройник неравнопроходный, т.е D/d>1, где D - наружный диаметр трубной заготовки, d - наружный диаметр отвода тройника, одного перехода штамповки недостаточно для получения отвода требуемой высоты. Поэтому после промежуточного отжига осуществляют повторное нагружение трубной заготовки, при котором с торцов трубной заготовки будут смещаться объемы материала, значительно превосходящие объем формуемого отвода. При этом на поверхности трубной заготовки происходит потеря устойчивости в виде гофрообразования, что является признаком брака.

Техническая задача изобретения: повышение качества обрабатываемых трубных заготовок за счет создания благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния в отводе в процессе его формообразования, расширение номенклатуры изготавливаемых полых деталей с отводами.

Техническая задача изобретения достигается за счет того, что в способе формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки, включающем формирование скосов на торцах трубной заготовки, формование трубной заготовки в разъемных матрицах путем осевой осадки ее торцовых поверхностей с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя и подпором формуемого отвода, перед вторым и последующими переходами формообразования тройника форма каждого скоса корректируется таким образом, чтобы длина хорды дуги осаживаемой торцовой поверхности трубной заготовки равнялась диаметру штампуемого отвода тройника.

При штамповке неравнопроходного тройника в разъемных матрицах с торцов трубной заготовки смещаются объемы материала, затрачиваемые на формообразование отвода. Скосы, формируемые на торцах, способствуют равномерности пластической деформации на первом переходе. То есть объемы материала, необходимые для формовки отвода, сосредотачиваются в области наибольшей образующей трубной заготовки. На втором переходе формообразования тройника объем материала, заложенный в скосах перед первым переходом, уже является избыточным. Его удалению и способствует корректировка формы скосов перед вторым, а при необходимости, и перед последующими переходами штамповки. При этом длина хорды дуги осаживаемой торцовой поверхности трубной заготовки должна равняться диаметру штампуемого отвода тройника. Только в этом случае создается благоприятная схема напряженно-деформированного состояния в отводе в процессе его формообразования за счет оптимального значения объемов материала, смещаемых с торцов трубной заготовки. Таким образом, повышается качество изготовления изделий из-за исключения гофрообразования на поверхности трубной заготовки и расширяется номенклатура изготавливаемых полых деталей с отводами за счет возможности изготовления тройников с различным соотношением D/d.

На фиг.1 представлена трубная заготовка с сформированными в области торцов скосами перед первым переходом формообразования тройника;

На фиг.2 представлена трубная заготовка с наполнителем в нижней полуматрице штампа перед первым переходом формообразования тройника;

На фиг.3 представлен конечный момент формообразования тройника на первом переходе формообразования;

На фиг.4 представлена схема корректировки формы скосов в области торцов полуфабриката тройника перед вторым и последующими переходами формообразования;

На фиг.5 представлен полуфабрикат тройника с наполнителем в нижней полуматрице штампа перед вторым и последующими переходами формообразования.

Способ осуществляют следующим образом. В области торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 формируют скосы 4, 5. Устанавливают трубную заготовку 3 с наполнителем 6 в нижнюю полуматрицу 7 штампа (на чертеже не показан). Смыкают нижнюю полуматрицу 7 с верхней полуматрицей (на чертеже не показана) и формуют трубную заготовку 3 путем осевой осадки ее торцовых поверхностей 1, 2 пуансонами осевого сжатия 8, 9 с одновременным приложением внутреннего давления наполнителя 6 и подпором формуемого отвода 10 пуансоном подпора 11. По окончании первого перехода формообразования тройника 12 сбрасывают давление наполнителя 6, раскрывают полуматрицы и извлекают полуфабрикат 13 тройника 12. Перед вторым и последующими переходами формообразования тройника 12 корректируют форму скосов 4, 5 таким образом, чтобы длины хорд b дуг 14 осаживаемых торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 равнялись диаметру d штампуемого отвода 10 тройника 12.

Пример. Осуществляли формообразование тройника 12 с диаметром отвода d=63 мм из трубной заготовки 3. Заготовкой служил отрезок трубы из стали 12X18H10T (ГОСТ 5632-72) диаметром D=100 мм с толщиной стенки t=1,0 мм и длиной L_заг=270 мм. В области торцовых поверхностей 1, 2 трубной заготовки 3 формировали скосы 4, 5 с размерами а=25 мм, с=15 мм. Устанавливали трубную заготовку 3 с эластичным наполнителем 6 марки СКУ - 7Л в нижнюю полуматрицу 7 установки для формообразования элементов трубной арматуры (на чертеже не показана). Смыкали нижнюю полуматрицу 7 с верхней полуматрицей (на чертеже не показана) с усилием 1600 кН и формовали трубную заготовку 3 путем осевой осадки ее торцовых поверхностей 1,2 с усилием P=1000 кН пуансонами осевого сжатия 8, 9 с одновременным приложением внутреннего давления q=115 МПа эластичного наполнителя 6 и подпором формуемого отвода 10 пуансоном подпора 11 с усилием P₁=200 кН. По окончании первого перехода формообразования тройника 12 сбрасывали давление эластичного наполнителя 6, раскрывали полуматрицы и извлекали полуфабрикат 13 тройника 12, имеющий высоту отвода H=10 мм, недостаточную для последующего применения автоматической сварки при сборке тройника 12 в трассу трубопровода. Из полуфабриката 13 тройника 12 извлекался эластичный наполнитель 6. Перед вторым переходом формообразования тройника 12 корректировали форму скосов 4, 5 таким образом, чтобы длины хорд b дуг 14 осаживаемых торцовых поверхностей 1,2 трубной заготовки 3 равнялись диаметру d штампуемого отвода 10 тройника 12, т.е. b=d=63 мм. После этого осуществляли второй переход формообразования с последовательностью операций, описанных для первого перехода. В результате отвод 10 тройника 12 имел высоту H₁=18 мм (на чертеже не показано), достаточную для применения автоматической сварки.

Представленный способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки позволяет:

- уменьшить количество бракованных деталей в 1,5 раза за счет создания благоприятной схемы напряженно-деформированного состояния в отводе тройника;

- расширить номенклатуру изготавливаемых полых деталей с отводами на 70%.