Высадка полых поковок из трубных заготовок

Варианты высадки полых поковок из трубных заготовок. Схемы процессов получения из трубных заготовок поковок подгрупп 1—5 группы IV (табл. 1) представлены на рис. 49.

Рис. 49. Схемы получения из трубных заготовок поковок группы IV: а -твысадка с увеличением наружного диаметра трубы; б - высадка с уменьшением внутреннего диаметра грубы; в - высадка с увеличением наружного и уменьшением внутреннего диаметра трубы; г - раздача; д - обжим Процесс обжатия трубы но наружному диаметру целесообразнее производить на ротационно-ковочных машинах. Отдельные примеры операции обжатия труб на ГКМ приведены в конце главы.

Если для поковки окажется невозможным провести операции раздачи и подсадки стенок трубы в один переход, то сначала производят утолщение стенок, а затем раздачу. До начала раздачи, во избежание утяжки, разрывов и эксцентричности, на конце трубы рекомендуется высадить бурт (воротник), который затем удаляют в обрезном ручье штампа (см. рис. 49, г).

Определение допускаемого увеличения толщины стенки. На рис. 50 показана высадка трубной заготовки. Здесь d - внутренний диаметр трубы; D - наружный диаметр трубы; d0 и D0 - соответственно внутренний и наружный диаметр высаженной поковки; S - толщина стенки трубы до высадки; S0 - толщина стенки трубы после высадки; lв - длина высаживаемой части трубы; l - длина высаженного участка поковки; lопр - длина оправки; ан - направляющая часть матрицы (ан = 10÷15 мм). Рис.50. Схема высадки трубной заготовки

На рис. 51 приведены кривые, дающие возможность определить допустимое увеличение толщины стенки трубы за один переход для различных вариантов высадки: 1 - при уменьшении внутреннего диаметра; 2 - при увеличении наружного диаметра; 3 - только за счет увеличения наружного диаметра для перехода, в котором внутренний диаметр тоже и меняется (уменьшается). При высадке участка трубы длиной lв≤2.5S можно получить на переднем конце трубы фланец любого диаметра за один переход. Рис. 51. Зависимость S0/S от lв/D при различных вариантах высадки трубы

Расчет количества и размеров переходов. Сечение исходной трубной заготовки следует выбирать по размерам поперечного сечения той части поковки, которая не подвергается высадке. Объем высаживаемой части поковки V_ф определяют по ее чертежу с учетом угара и половины положительного допуска на размеры, а длину — по формуле

   (18)

Ввиду того, что в процессе высадки происходит вытекание металла из зоны деформации и утолщение стенок трубы за пределами деформируемого участка, l_в необходимо несколько увеличить, в зависимости от .

При отрицательном значении или равном нулю,  l_в увеличивают на 10%; если же приближается к единице, а предполагаемое количество переходов больше одного, то  l_в повышают на 15—20%.

Дальнейшие расчеты производят в зависимости от способа высадки с учетом следующих  рекомендаций:

• утолщение стенок только за счет уменьшения внутреннего диаметра трубы. При большой длине высаживаемой части в нервом переходе следует увеличить толщину стенок на 0,75 суммарного утолщения, а во втором переходе — на 0,25. Такое ведение процесса предотвращает образование продольного и торцового заусенцев и способствует лучшему удалению окалины;
• утолщение стенок за счет увеличения наружного диаметра трубы. Утолщение стенок до 1,255 можно произвести в один переход. При значительном утолщении стенки первый наборный переход делают с небольшим увеличением наружного и значительным уменьшением внутреннего диаметра трубы. В последующих переходах производится постепенное и равномерное увеличение внутреннего диаметра до диаметра трубы, а утолщение степок происходит за счет увеличения наружного диаметра;
• утолщение стенок за счет внутреннего и наружного диаметров трубы. В первом переходе утолщение стенок следует производить за счет уменьшения внутреннего диаметра трубы.

Для последующих переходов остаются в силе предыдущие указания.

Допустимое изменение наружного и внутреннего диаметров определяют по отношению S₀/S, взятому из графика (рис. 51), а длину наборного перехода l₁ определяют по размерам допустимого сечения:

              (19)

где u — коэффициент запаса пространства в наборных ручьях, равный 1,07; - площадь поперечного сечения первого наборного перехода.

Аналогичным образом рассчитывают все последующие переходы. При этом за размеры исходной заготовки принимают размеры первого наборного перехода. Размеры последнего перехода должны соответствовать «горячим» размерам окончательной поковки.

При проектировании штампов для высадки труб необходимо следующее:

• фиксацию трубы следует производить по заднему упору;
• длина оправки l_опр должна быть больше длины высаживаемой части трубы l_в, а центрирующая часть пуансона до начала высадки должна заходить в направляющую часть матрицы на 10—15 мм (а_н = 1÷15 мм. см. рис. 50);
• оправку рекомендуется изготовлять с уклоном до 1°.

Расчет элементов высаживаемого конца трубы можно выполнять также по методу, в основе которого лежат линейные размеры исходной заготовки.

При исходной длине трубы L, наружном диаметре D, внутреннем d, конечном диаметре (после утолщения) D0 и длине утолщенной части заготовки l, длину участка трубы l1, образующую утолщение (рис. 52), определяют по формуле                (20) Рис. 52. Схема к расчету элементов высаживаемого конца трубы Для образования наружного утолщения большого диаметра высадку следует производить по другому варианту технологического процесса по сравнению с показанным на рис. 52, в 3—4 перехода; в первом переходе высаживают металл внутрь трубы с уменьшением внутреннего диаметра d на 25%; во втором — одновременно внутрь и наружу трубы с уменьшением d на 50%; в третьем — происходит утолщение стенок трубы только наружу, а внутренний диаметр не меняется (остается 0,5d).

В последнем переходе производится раздача металла до первоначального диаметра d и заданного наружного диаметра D₀.

Количество переходов зависит от размеров D₀ и l.

Этим способом можно высаживать трубы с наружным утолщением диаметром D₀ = (1,5÷2) D и длиной l = (1÷2.5) D.

При l= (0,5÷1) (D — d) на концах труб можно высаживать фланцы с D₀ (2÷2,5) D.

Опыты показали, что при l≤0.75D и D₀≤√ D² + 0,75d² можно производить утолщение стенок трубы в два перехода, причем первым переходом осуществляется высадка внутрь с уменьшением первоначального внутреннего диаметра не более чем в 2 раза, а во втором — раздача трубы до первоначального внутреннего диаметра и требуемого наружного.

При l> 0.75D и D₀≤√D² + 0,75d² высадку нужно выполнять в три перехода с двумя-тремя нагревами.

Внутренний диаметр трубы после высадки металла внутрь определяют по формуле

d² =√(D²+d²)-D²₀                (21)

Если утолщение трубы производят за счет уменьшения внутреннего диаметра d в два перехода (рис. 52), то длину l₁, следует разбить на две части l₂ и l₃. причем l₂≤l₃. В этом случае, задавшись величиной d₁≈d+d²/2, промежуточную длину внутреннего утолщения l₄, находят по формуле

                    (22)

Общая длина высаживаемого конца трубы

l₀=(l+l₁)kψ                    (23)

где k — коэффициент, учитывающий угар металла в процессе нагрева (обычно k=1.03÷1,05); ψ — коэффициент, учитывающий форму наружного утолщения (для цилиндрического утолщения  ψ= 1. для утолщения дру гой формы ψ < 1).

Из формулы (21) следует, что чем больше диаметр D₀, тем меньше d² и при D² + d² = D²₀ диаметр d² - 0, т. е. при втором переходе произойдет заковка конца трубы.

Указанный расчет высадки труб применим при  условии, что

                (24)

                           (25)

Технологический процесс горячей высадки утолщений стенок на концах труб рекомендуется производить по схеме, указанной на рис. 52, т. е. в первом и втором переходах металл высаживают внутрь трубы, а в третьем производят раздачу высаженного металла до первоначального внутреннего диаметра трубы и заданной наружной ее утолщенной части. Нагрев трубы следует произвести перед первым и третьим переходами.

В последнем переходе производят раздачу металла до первоначального диаметра d и заданного наружного диаметра D₀.

Количество переходов зависит от размеров D₀ и l.

Условия применения этого метода такие же. как и предыдущего.

Ниже приведены практически полученные данные вьсадки наружных утолщений на концах стальных бесшовных труб указанным методом.

Практические данные по высадке труб