CC BY
42
ТЕХНОЛОГИИИ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИМЕТАЛЛОВДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.983
С.С. Яковлев, В.И. Трегубов (Тула, ТулГУ),
О.В. Пилипенко (Орел, ОрелГТУ)
РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ ТОНКОСТЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ С НАРУЖНЫМИ И ВНУТРЕННИМИ УТОЛЩЕНИЯМИ
Описан технологический прооесс ротационной вытяжки с разделением очага пластической деформации осесимметричных деталее с наружными и внутренними концевыми утолщениями из высоколегированноо многокомпонентной стали 12ХЗГНМФБА.
Работа выполнена по гранту Президента Российской Федерации для поддержки ведущих научных шкоя (№ 4190.2006.8) и гранту РФФИ (№07-01-96409).
При изготовлении тонкостенных цилиндрических деталей л настоящее время находят всё более широкое применение методы обработки далленем с созданием локального очага деформации. Одним из таких методов является ротационная вытяжка [1 - 4]. Ротационнх вытяжка расширяет и дополняет возможности совр)еменных методов штамповки.
При изготовлении деталей с кольцевыми утолщениями за один проход обеспечение линейных рлмеров не представляет существенных трудностей, так как точность линейных рлмерв детали определяется в этом случае точностью системы управления перемещением деформирующего инструмент а используемого оборудования.
Однако при значительных пееепадах толщины стенки на основных и утолщенных участках изготовление деталей за один проход (или за од ну операцию) невозможно (ограниченные пластические свойства материла, силовые возможности оборудования и др.). В связи с этим обеспечение линейных рлмеров готовой детали является более сложным и имеет свои особенности.
На рис. 1 представлена схема технологического процесса изготовления цилиндрической детали из многокомпонентной стали
12Х3ГНМФБА с наружными и внутренними концевыми утолщениями.
а
б
в
г
е
Рис. 1. Схема технологического процесса изготовления тонкостенной цилиндрической детали иг стали 12ХЗГНМФБА с наружными и внутренними утолщениями а - разрезка труб на мерные заготовки; б - меаническая обработка (обточка,расточка); термообработка (закалка, отпуск); в -меаниче-ская оббаботка (чистовая обточка, расточка); г - пеевый проход; д - второй проход, ротационная вытяжка; е - обжим утолщения,
низкотемпературный отжиг
Наляду с требованиями по точности геометрической формы и рх-меров к указанной детхи пуедъъвляются высокие тебования по качеству поверхности и механическим свойствам, котооые должны быть обеспечены технологическим циклом ее изготовления (временное сопротивление >1200 - 1600 МПа; относительное максимхьное удлинение 8 >6 %).
При изготовлении детхи из высоколегированной многокомпонентной стаи 12Х3ГНМФБА с учётом предъявляемых к ней технических требований по точностным параметрам, качеству поверхности и механическим свойствам, в соответствии с рекомендациями необходимо использовать заготовки под ротационную выттжку с внутренним диаметрхьным
рхмером с?о = 110,1+0,15, толщиной стенки to = 7 мм, обеспечивающей получение заданных механических свойств за счёт упрочнения металла, с разностенностью не более ± 0,1 мм [5].
Потребил длина заготовки составляет 570 мм. При этой длине масса одной заготовки составит 20 кг. Исходную заготовку под ротационную выттжку изготавливают из горячекатаной тубы 0 110^ х13 мм, которую (после рхрезки) в отожженном состоонии подвергают черновой механической обработке по наружной и внутренней поветхностям. Операции механической обработки осуществляютст на токарных станках модели 16К20, оснащенных соответствующими приспособлениями. После этого заготовки подвергают термической обработке (закхке и отпуску), в результате которой обеспечиваютст необходимые механические свойства материала с учетом его последующей пластической дефоомации пи ротационной вытяжке.
После окончательной (чистовой) механической обработки заготовки (рис. 1, в) осуществляется ротационная выттжка за два прохода. При первом проходе (рис. 1, г) исходную заготовку утоняют с 7 до 3,9±0,1 мм на ограниченном участке, длина которого (/1= 760±3 мм) определяется расчетным путем и должна обеспечить объем метала, достаточный для получения участка / детхи с максимхьной длиной 1670 мм при максимальной толщине стенки участка (t =1,7±0,1).
При втором проходе (рис. 1, д) толщину стенки 3,9+0,1 мм участка /1, полученную при первом проходе, утоняют до 1,7±0,1 мм, обеспечивая при этом линейный рхмер 85±3 мм, а также рхмер /2= 1670+3 мм, который складывается из суммы участков / = 1610+60 мм и /^.
Фактические длины этих участков (/ и /^) на каждой отдельной детхи завися от фактической толщины стенки 1,7+0,1 мм. При ее максимальном значении (1,8 мм) длина участка / будет максимальной и равняться величине /2, а участок /^ будет равен 0, и, наоборот, при получении
минимхьной толщины стенки 1,6 мм значение / будет минимхьным (/ =1550 мм), а длина участка /к - максимхьной, равной рхности (/2 - /).
Значительна величина колебания размеров / и /к связана с рхно-стью объема металла, необходимого для получения участка / пи минимальной и максимхьной толщине стенки 1,7+0,1 мм. В этом случае участок /^ служит компeнcaтoчoм рхности объема метхла участка /1, получаемого при первом проходе, и объема, потребного для получения участка / при втором походе в зависимости от фактически получаемой толщины стенки 1,7±0,1 мм.
В связи с тем, что обеспечение рхмера /2 при втором походе не зависит напрямую от положения рабочего инструмента пи ротационной вытяжке детхей с колцевыми утолщениями (положение инструмента фиксирует длину / без учета длины /^), то для обеспечения рхмера /2 необходимо нхичие дополнительного устройства, фиксирующего получение этого размера с заданной точностью и дающего команд в систему управления стенка. В зависимости от системы управления, используемого оборудования в качестве такого устройства могут использоваться различного типа линейные указатели (пи ручном управлении) или конечные выключатели (при использовании систем ЧПУ или глдрoкoпиуoвхьныхycтрoйcтв).
Таким оббазом, пи ротационной вытяжке детхей с кольцевыми утолщениями за несколько походов (ил операций) необходимо:
- предусмотреть в конструкции детхи участок-компенсатор длиной /к, устанавливаемой расчетным путем в зависимости от полей допусков на толщину стенки;
- оснащение оборудования дополнительным устройством для контроля линейного рхмера между утолщениями /2;
- осуществление тщательной нхадки оборудования по обеспечению толщины стенки детали, чтобы стабилизировать колебания рхмеров / и /к в узких пределах.
Ротационнх вытяжка производится на 3-роликовых спецлхизило-ванных станах модели В-250В, работающих в автоматическом цикле, включая загрузку заготовок и выгрузку готовых детхей. Для обеспечения ротационной вытяжки с заданными техническими требованиями применена схема с разделением деформации между роликами, смещенными в ра-дихьном и осевом направлениях [6].
Обработка детхей осуществляетст за два похода с суммахной степенью деформации около 75 %, прием величина деформации, реализуема пи первом походе роликов, составляет 40 %. Для формоизмене-
=280 в = 60 ния использовхись комплекты роликов диаметром у мм (
г
мм; г = 6 мм) с углом ар1 15 и ар2,3 30 . Рабочий инструмент (роли-
HRC
ки и оправка) изготавливался из стали 9Х с твердостью 56 - 62 э. Частота вращения шпинделя составляла п = 150 мин-1, осева подача
S = 0,8 _1,2 мм/об.
После ротационной вытяжки детхи подвергхись обжиму концевого утолщения с целью создания припуска для нааезания внутренней резьбы при окончательной механической обработке.
Технологический процесс, а также применение высокопрочного материала позволили уменьшить трудоемкость изготовления осесимметричных сложнопрофильных детаей из стаи 12ХЗГНМФБА на 45 %; снизить металоемкость производства до 37 %; повысить качество и надежность изготавливаемых детаей за счет исключения сварных швов, точности геометрической формы и взаимного расположения поверхностей. При этом удаось исключить из технологического цикла изготовления ряд трудоёмких химических и прессово-термических операций.
Таким обраом, использование схемы с раделением деформации позволило повысить точностные xaлaктeриcтикл изготавливаемых детаей по наиболее важным паааметрам - толщине стенки, диаметраБным ра-мерам, прямолинейности обраующей - по ссавнению с ротационной вытяжкой детаей по схеме с двуххядным расположением роликов.
Библиографический список
1. Гредитоо М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание / М.А. Гредитоо. - М.: Машиностроение, 1971. - 240 с.
2. Могильный Н.И. Ротационна вытяжка оболочковых деталей на станках/ Н.И. Могильный. - М.: Мaшинocтрoeниe, 1983. - 192 с.
3. Белов Е.А. Ротационна вытяжка на специализированном оборудовании / Е.А. Белов, Л.Г. Юдин // Ковка и штамповка: Справочник. Том 4. Листова штамповка / под ред. А.Д. Матвеева. - М.: Машиностроение, 1987.- С. 234 -257.
4. Трегубов В.И. Ротационна вытяжка с утонен ем стенки цилиндрических деталей из ттуб на cпeцлхизирoвaннoм оборудовании / В.И. Трегубов. - Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. - 148 с.
5. Трегубов В.И. Математические модели изменения механических свойств горяекатаных труб из стаи 12ХЗГНМФБА при ротационной вытяжке на cпeцлхизирoвaннoм оборудовании / В.И. Трегубов [и др.] // Заготовительные производства. - 2003. - № 4. - С. 27 - 31.
6. Пат. № RU 2106217 C1 РФ. Способ ротационной вытяжки полых осесимметричных детаей / Белов Е.А., Хитрый А.А., Евсеева Н.В., Ерохин В.Е. и др., 10.03.98.
Получено 17.01.08.
