Безоправочное волочение труб

16

мая

Новости
Безоправочное волочение труб


Схема напряжений и деформаций при безоправочном волочении труб показана на рис. 1. Процесс характеризуется разноименным напряженным состоянием с растягивающим напряжением в продольном направлении s1 и двумя сжимающими напряжениями: радиальным sг и окружным s0 (рис. 1, а и б).

Рис. 1. Напряжения и деформации при безоправочном волочении трубы:.

а — деформационная зона; б — схема напряжений; в — схема деформаций при утолщении стенки; г — схема деформаций при утонении стенки

Безоправочное волочение труб



















Ввиду отсутствия оправки на внутренней поверхности трубы не создаются реактивные подпирающие напряжения (рис. 1, а), поэтому радиальное напряжение sг уменьшается от максимума в месте контакта трубы с волокой до нуля на внутренней поверхности трубы. При безоправочном волочении в продольном направлении возникает деформация удлинения e1, а в окружном — деформация укорочения e0 (рис. 1, в); знак и величина деформации в радиальном направлении зависят от соотношения напряжений s1 и s0. Радиальные и окружные напряжения связаны зависимостью sг = 2ts0/D. Поскольку sг всегда меньше s0, разница между ними тем больше, чем меньше отношение t/D, т.е. чем более тонкостенна труба. Металл под действием сжимающих напряжений s0 течет к центру, вызывая утолщение стенки трубы. Растягивающие напряжения а, вызывают продольную деформацию удлинения e1, что приводит к утонению стенки. Если это утонение больше, чем утолщение под действием s0, толщина стенки уменьшается, и eг является деформацией укорочения (рис. 1, г). При обратном соотношении s1 и s0 стенка утолщается, и eг является деформацией удлинения (рис. 1, в).

Условие пластичности для рассматриваемого процесса можно записать в виде s1 + s0 = bSд. с. Так как по длине пластической зоны величина s1 увеличивается более интенсивно, чем bSд. с, то, согласно условию пластичности, величина s0 будет плавно уменьшаться, соответственно будет уменьшаться и величина отношения s0/s1. Поэтому по длине пластической зоны интенсивность утолщения стенки снижается, и при больших деформациях за переход может наблюдаться даже немонотонное (с переменой знака) изменение толщины стенки: утолщение до максимума в первой части пластической зоны и последующее ее утонение.

Изложенное показывает, что при определенной величине общей деформации увеличение степени деформации за переход, вызывая интенсивный рост продольного напряжения приводит к уменьшению утолщения стенки трубы. Однако при волочении тонкостенных труб (t/D<О,1) во всех случаях стенка трубы после перехода волочения больше, чем до перехода.

Определение степени деформации при безоправочном волочении труб имеет некоторые особенности. Как следует из рис. 1, при утолщении стенки наблюдаются две деформации удлинения: e1 = (Lк - Lн)/Lн и e1 = (tк - tн)/tн и одна деформация укорочения e0 = (Dср. н - Dср. к)/Dср. н. которая (вследствие противоположности знака) является максимальной, главной. Указанным относительным деформациям соответствуют логарифмические деформации:
i1 = In (Lк/Lн) = Inm1;
iг = In (tк/tн) = Inmt;
i0 = In (Dср. н/Dср. к) = InmDср.;

Из условия постоянства объема следует, что максимальная главная деформация равна сумме двух других. Таким образом:

Формула 7

InmDср. = Inm1 + Inmt

Поэтому вытяжку следует определять показателем

Формула 8

mDср. = Dср. н/Dср. к

При определении вытяжки по отношению площадей, т.е. по формуле , получаются заниженные значения, причем занижение тем больше, чем больше утолщение стенки. Поскольку утолщение стенки заранее неизвестно, вытяжку при безоправочном волочении иногда определяют по формулам

Формула 8а

m, = Dн/Dк

Формула 8б

m,, = (Dн - tн)/(Dк - tн)


Значения вытяжки, полученные расчетом по формулам (8а) и (86), тем ближе к полученным по формуле (8), чем более тонкостенна труба, т.е. чем меньше отношение tн/Dн. Величина этого отношения оказывает большое влияние на знак и величину изменения толщины стенки трубы. При увеличении этого отношения повышается сопротивление течению металла по направлению к оси трубы, что приводит к уменьшению утолщения стенки. Соответственно при уменьшении отношения tн/Dн утолщение стенки увеличивается.

Для аналитического. определения изменения толщины стенки при безоправочном волочении предложен ряд формул. Анализ этих формул, проведенный автором, показал, что наилучшую сходимость расчетных и экспериментальных данных обеспечивает формула Г.А. Смирнова-Аляева и Г.Я. Гуна:

Формула 9

Безоправочное волочение труб






Однако расчет по формуле (9) довольно сложен. Поэтому для ориентировочного определения изменения толщины стенки △t при степенях деформации за переход не более 30% можно рекомендовать формулу Ю.Ф. Шевакина с сотрудниками:

Формула 10

Безоправочное волочение труб




При безоправочном волочении труб максимально допустимые (предельные) вытяжки за переход лимитируются различными факторами: для толстостенных труб при t/D ≤ 0,10 — прочностью выходного конца трубы (захватки), для тонкостенных труб - потерей устойчивости поперечного сечения трубы и образованием складок, идущих от захватки; в отдельных случаях, особенно при волочении мягких сплавов, предельные вытяжки лимитируются образованием на трубах продольных рисок вследствие интенсивной адгезии деформируемого сплава к мата риалу волоки.

Ниже приведены полученные автором экспериментальные значения максимально допустимых вытяжек за переход при безоправочном волочении алюминиевых сплавов:

Безоправочное волочение труб





Ниже приведены значения максимально допустимых вытяжек при безоправочном волочении меди и медных сплавов:

Безоправочное волочение труб





Эти значения можно использовать для расчета переходов волочения.

Безоправочное волочение алюминиевых и медных сплавов в основном применяют для изготовления труб малого диаметра, а также в качестве отделочных переходов, цель которых — получение труб с жесткими допусками по диаметру. Заготовку для безоправочного волочения обычно получают холодной прокаткой труб или их оправочным волочением.

Безоправочное волочение обычно осуществляют в две волоки, первая из которых служит для центровки трубы, а во второй осуществляется основное обжатие трубы по диаметру. Надежная центровка трубы при входе в волоку обеспечивает снижение неравномерности деформации, что позволяет на 10—15% повысить вытяжки за переход и уменьшить продольную кривизну труб после волочения. На некоторых предприятиях принята технология, при которой последний переход осуществляют в специальную волоку с удлиненным калибрующим пояском (так называемая калибровочная волока). При этом считается, что труба после ряда переходов не имеет значительной продольной кривизны, а применение волоки с удлиненным калибрующим пояском обеспечивает достаточную соосность входа трубы. Абсолютные обжатия при волочении в такую волоку обычно не превышают 1-2 мм.

Некоторые переходы безоправочного волочения труб из алюминиевых сплавов с применением на последнем переходе калибровочных волок приведены в табл. 1.

Таблица 1. Переходы безоправочного волочения труб из алюминиевых сплавов

Безоправочное волочение труб












Данные табл. 1 показывают, что увеличение толщины стенки труб вызывает необходимость повышения числа переходов. Это объясняется более интенсивным разогревом при волочении труб с толстой стенкой и, как следствие, усилением отгона смазки из очага деформации и повышением опасности образования рисок.

Переходы безоправочного волочения труб из медных сплавов приведены в табл. 2.

Таблица 2. Переходы безоправочного волочения труб из медных сплавов

Безоправочное волочение труб









Волочение алюминиевых и медных труб после прокатки в последние годы ведут преимущественно бухтовым способом на станах барабанного типа, которые позволяют значительно увеличить длину обрабатываемых труб, скорости волочения и выход годного. Волочение на цепных линейных станах используют только для обработки труб большого диаметра (более 40-50 мм), особотонкостенных труб, а также при производстве труб малыми партиями, когда обработка бухтовым способом нерациональна.

Безоправочное волочение труб из титановых сплавов обычно применяют в качестве промежуточной операции между прокатками на станах ХПТ и роликовых станах (ХПТР). Это позволяет уменьшить количество переделов на станах ХПТР, производительность которых сравнительно мала, а возможности обжатия диаметра трубы ограничены. Трубы после прокатки на станах ХПТ подвергают нагреву на электроконтактных установках до 650-750 °С и в горячем состоянии производят заковку захваток. Кратковременный нагрев на электроконтактной установке позволяет также получить на поверхности трубы тонкий оксидный слой (толщиной 2-5 мкм), который обеспечивает надежное удержание смазки. Волочение проводят вхолодную. Заготовку перед волочением и после каждых одного-двух переходов отжигают на электроконтактной установке. Ниже приведены степени деформации за переход и общие деформации между отжигами.

Безоправочное волочение труб






Перед отжигом поверхность труб очищают от смазки, протирая их водным раствором фтористого натрия и промывая в воде.




Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

Информация

Комментировать статьи на нашем сайте возможно только в течении 1 дней со дня публикации.