Файл: Капорович В.Г. Обкатка в производстве металлоизделий.pdf

тельная толщина стенки в центре стыка составляет 1,44—1,64. Основные технологические параметры обкат­ ки, при которых получена удовлетворительная формовка сферы, приведены в табл. 3.

При обкатке толстостенных труб в течение 30 сек машинного времени длина внутренних слоев металла практически не изменяется вдоль образующей. Это поз­ воляет определить расчетную величину вылета В заго­ товки, при которой обеспечивается стыковка кромок

а также величину укорочения заготовки после обкатки днища

Наружные же слои удлиняются настолько интенсив­ но, что смыкаются намного раньше торцовых кромок внутренних слоев. Это затрудняет формирование каче­ ственного стыка, особенно при необходимости получе­ ния герметичных днищ.

Окислы, шлаковые включения, складки и другие де­ фекты стыка при исходной толщине стенки свыше 15 мм в худшем случае располагаются в центре сферы на диа­ метре, приблизительно равном толщине стенки исходной заготовки, что позволяет при изготовлении особо ответ­ ственных изделий высверливать дефектное место, а в по­ лученное отверстие устанавливать герметичные техноло­ гические пробки.

Качество наружной поверхности полученных днищ при прочих постоянных параметрах обкатки в значи­ тельной степени зависит от исходной величины зазора ô между инструментом и заготовкой, с увеличением кото­ рого увеличиваются кольцевые риски и ступеньки. За­ зор следует принимать минимальным исходя из возмож­ ности загрузки заготовки в шпиндель машины.

6. ОБКАТКА С ПОЛУЧЕНИЕМ РАВНОСТЕННЫХ ДНИЩ

При изготовлении сосудов высокого давления из трубчатых заготовок по условию равнопрочное™ тол­ щина стенки на сферической части сосуда может быть

48

вдвое меньше, чем па цилиндрической (когда толщина стенок мала по сравнению с внутренним и наружным радиусами цилиндра и сферы).

Как показано, вследствие технологической особен­ ности горячей обкатки сферических днищ трубчатых за­ готовок инструментом трения, толщина стенки на пере­ ходе от цилиндрической части к сферической увеливается, что приводит к нерациональному расходу металла на единицу изделия, к увеличению его массы, расхода металла на единицу полезного объема сосуда и т. д.

Изменение толщины стенки по сечению днища при прочих постоянных параметрах процесса зависит от раз­ личных факторов

При массовом производстве, когда процесс обкатки отработан и параметры sо, В, срс р , Т, \.і изменяются не­ значительно, распределение толщины стенки s по сфери­ ческой части днища может быть представлено графиче­ ски некоторой областью 1 (рис. 12).

Тогда приблизительно подбираем функцию

Для получения после обкатки стенки с постоянной толщиной по сечению сферических днищ изменяют тол­ щину стенки обкатываемого конца заготовки, начиная от ее торца, исходя из условия, обратного зависимости

(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