способ калибровки трубчатых изделий
Классы МПК: | C21D9/06 с предотвращением коробления при термообработке |
Автор(ы): | Ширяев Д.А. (RU), Глухов Н.П. (RU), Роздольская О.В. (RU), Добулевич В.М. (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение "Электрохимический завод" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-04-23 публикация патента:
10.07.2005 |
Изобретение касается обработки металлов давлением и относится к способам калибровки трубчатых изделий. Способ калибровки трубчатых изделий на оправке, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем коэффициент линейного расширения материала заготовки, проводится путем совместного нагрева заготовки и оправки до температуры старения материала заготовки и последующего охлаждения. Сначала проводят предварительную калибровку изделия на оправке, выполненной с наружным диаметром, определяемым из соотношений
Dопр=(Dном+Dзаг · изд· t)/(1+ опр· t)
опр>(Dном-dзаг/ t· dзаг)+ изд,
где Dопр - наружный диаметр оправки;
Dном - номинальный внутренний диаметр готового изделия;
Dзаг - внутренний диаметр заготовки;
dзаг - минимальный внутренний диаметр заготовок;
изд; опр - соответственно коэффициенты линейного расширения изделия и оправки;
t - разность температур нагрева и окружающей среды;
после чего определяют диаметр полученного изделия и получают окончательный диаметр оправок для калибровки изделий из соотношения
d опр=Dопр+Dном-Do,
где Do - диаметр изделия после предварительной калибровки;
dопр - окончательный диаметр оправок для калибровки изделий. Способ обеспечивает повышение качества, дает возможность повысить точность диаметральных размеров готовых изделий по фактическим свойствам используемых партий материалов изделий и оправок и упростить определение необходимого диаметра оправок.
Формула изобретения
Способ калибровки трубчатых изделий на оправке, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем коэффициент линейного расширения материала заготовки, путем совместного нагрева заготовки и оправки до температуры старения материала заготовки и последующего охлаждения, отличающийся тем, что проводят предварительную калибровку изделия на оправке, выполненной с наружным диаметром, определяемым из следующих соотношений:
где Dопр - наружный диаметр оправки;
Dном - номинальный внутренний диаметр готового изделия;
Dзаг - максимальный внутренний диаметр заготовки;
dзаг - минимальный внутренний диаметр заготовок;
изд; опр - соответственно коэффициенты линейного расширения изделия и оправки;
t - разность температур нагрева и окружающей среды;
после чего определяют диаметр полученного изделия и получают окончательный диаметр оправок для калибровки изделий из соотношения
d опр=Dопр+Dном-Do,
где Do - диаметр изделия после предварительной калибровки;
dопр - окончательный диаметр оправок для калибровки изделий.
Описание изобретения к патенту
Изобретение касается обработки металлов давлением и относится к способам калибровки трубчатых изделий.
Известен способ правки нагартованных труб из мартенситностареющих сталей, включающий нагрев на оправке до температуры аустенизации, приложение нагрузки и охлаждение до температуры конца мартенситного превращения, с дополнительным нагревом до температуры аустенизации, многократным приложением дополнительной нагрузки в период этого нагрева (Авторское свидетельство СССР №1083643, МПК C 21 D 1/78, 06.10.82).
Недостатком этого способа является многоступенность процесса при недостаточно высоком качестве получаемых изделий.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ калибровки трубчатых изделий на оправке путем совместного нагрева изделия и оправки до температуры старения материала заготовки (Авторское свидетельство СССР №1324169, МПК B 21 D 41/00, 14/10/85). Оправку выполняют из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем с коэффициент линейного расширения материала заготовки, при этом оправку и заготовку выполняют с диаметрами, определяемыми из следующих соотношений:
Dном Dзаг Dном(1- /100),
где Dном - номинальный внутренний диаметр готового изделия;
- величина отрицательной ползучести;
изд; опр - соответственно коэффициенты линейного расширения изделия и оправки;
t - разность температур нагрева и окружающей среды.
Однако, точное значение величины отрицательной ползучести от конкретных режимов термообработки получить достаточно сложно, и оно меняется в зависимости от партии металла. Кроме того, табличные значения коэффициентов линейного расширения для материалов оправки и изделия при температуре термокалибровки недостаточно точные, а величины деформационного упрочнения при температуре термокалибровки для холодно упрочненных заготовок из мартенситностареющей стали, определяющие величины упругих деформаций заготовки, не учтенных в известном способе, как правило, неизвестны. В связи с этим выполнить изделия достаточно высокого качества по известному способу не удается.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении качества изделий за счет повышения точности диаметральных размеров тонкостенных изделий по сравнению с заготовками.
Для этого в способе калибровки трубчатых изделий на оправке, выполненной из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем коэффициент линейного расширения материала заготовки, путем совместного нагрева заготовки и оправки до температуры старения материала заготовки и последующего охлаждения, проводят предварительную калибровку изделия на оправке, выполненной с наружным диаметром, определяемым из следующих соотношений:
где Dопр - наружный диаметр оправки;
Dном - номинальный внутренний диаметр готового изделия;
Dзаг - максимальный внутренний диаметр заготовок;
dзаг - минимальный внутренний диаметр заготовок;
изд, опр - соответственно коэффициенты линейного расширения изделия и оправки;
t - разность температур нагрева и окружающей среды;
после чего определяют диаметр полученного изделия и получают окончательный диаметр оправок для калибровки изделий из соотношения
d опр=Dопр+Dном-Do,
где Do - диаметр изделия после предварительной калибровки;
doпp - окончательный диаметр оправок для калибровки изделий.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности диаметральных размеров получаемых по настоящему способу тонкостенных изделий по сравнению с точностью заготовок, что повышает их качество.
Способ осуществляется следующим образом.
Полую заготовку с максимальным внутренним диаметром из поля допусков на заготовки надевают на оправку, изготовленную из материала с коэффициентом линейного расширения, большим, чем коэффициент линейного расширения материала заготовки. На предварительной стадии наружный диаметр оправки определяют из соотношений
где Doпp - наружный диаметр оправки;
Dном - номинальный внутренний диаметр готового изделия;
Dзаг - максимальный внутренний диаметр заготовок;
dзаг - минимальный внутренний диаметр заготовок;
изд, опр - соответственно коэффициенты линейного расширения изделия и оправки;
t - разность температур нагрева и окружающей среды.
Заготовку с оправкой нагревают до температуры старения материала заготовки. В начальной стадии старения заготовка и оправка увеличивают свои размеры, при этом благодаря более высокому коэффициенту линейного расширения оправка выбирает зазор и упруго раздает заготовку, вследствие чего в обрабатываемом материале возникают растягивающие напряжения. В процессе старения в материале возникают дополнительные напряжения, вызванные процессами обратной ползучести, и происходит деформационное упрочнение материала заготовки, величина которого не может быть точно учтена из-за отсутствия необходимых данных, особенно по предварительно нагартованным тонкостенным мартенситностареющим заготовкам. Табличные значения коэффициентов линейного расширения для материалов оправки и изделия при температуре термокалибровки недостаточно точные для изготовления высокоточных тонких трубчатых изделий с отношением толщины к диаметру менее 0,002, а также определяющие окончательный размер изделия величины упругих деформаций заготовки и изделия не могут быть учтены при определении предварительного диаметра оправки. В результате этого диаметр предварительно откалиброванного изделия получается отличным от номинального. Определяют диаметр полученного изделия и получают окончательный диаметр оправок для калибровки изделий из соотношения
dопр=D опр+Dном-Do,
где D o - диаметр изделия после предварительной калибровки;
doпp - окончательный диаметр оправок для калибровки изделий.
Пример выполнения способа калибровки:
Способ осуществлялся термообработкой в камере вакуумной печи с разностью температур нагрева и окружающей среды t=500° C, а именно путем деформационного старения закаленных заготовок типа цилиндрическая обечайка с толщиной стенки 0,15 мм - 0,16 мм с внутренним диаметром заготовки Dзаг =101,8+0,1 из мартенситностареющей стали ЧС-35ВИ ( изд=11,1· 10-6) с целью формирования окончательного диаметра высокой точности Dном=102 +0,04 мм. Для оправки использовалась сталь 08Х18Н10Т ( oпp=18,5· 10-6). Предварительная калибровка изделия проводилась из заготовки диаметром Dзаг=101,9 мм, максимальным из поля допусков заготовок, на оправке, выполненной с наружным диаметром, определенным из предложенных соотношений
После предварительной калибровки был получен диаметр изделия Do=102,11 мм и определен окончательный диаметр оправки doпp=101,63-102,11+102=101,53 мм, которая была получена дошлифовкой диаметра первоначально изготовленной оправки. На этой новой оправке после термообработки остальных заготовок был получен номинальный диаметр изделия Dном=102+0,04 мм, т.е. точность детали увеличилась в 2,5 раза.
Калибровка изделий по настоящему способу обеспечила требуемый размер и точность полученных изделий.
Данный способ обеспечивает по сравнению с известными повышение качества, так как он дает возможность повысить точность диаметральных размеров готовых изделий по фактическим свойствам используемых партий материалов изделий и оправок и упростить определение необходимого диаметра оправок.
Класс C21D9/06 с предотвращением коробления при термообработке