волока для деформации круглых профилей

Формула изобретения

1. Волока для деформации круглых профилей, содержащая обжимную зону с выемками и калибрующую зону, отличающаяся тем, что на калибрующей зоне выполнены выемки, а выемки на обжимной зоне выполнены на участке, прилегающем к калибрующей зоне, максимальный размер в сечении, перпендикулярном оси волоки, от оси волоки до начала выемки на обжимной зоне меньше внешнего радиуса обрабатываемой заготовки, контактная поверхность между заготовкой и волокой на калибрующей зоне составляет 20 - 90% от калибруемой поверхности заготовки, контактная поверхность между заготовкой и волокой на обжимной зоне составляет 10 - 90% обжимаемой поверхности заготовки.

2. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки на обжимной зоне выполнены криволинейными и имеют переменное сечение.

3. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены по винтовым линиям на обжимной и калибрующей зонах.

4. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки выполнены на обжимной зоне в радиальном направлении, а на калибрующей зоне - вдоль оси волоки.

5. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки на калибрующей зоне выполнены только в средней части зоны.

6. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки на калибрующей зоне выполнены после цилиндрического участка, прилегающего к обжимной зоне.

7. Волока по п.1, отличающаяся тем, что выемки на обжимной зоне переходят в выемки на калибрующей зоне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к деформации круглых профилей путем редуцирования через вращающуюся волоку (матрицу), и может быть использовано для сужения концов труб, например, из стальных, медных или алюминиевых сплавов.

Известна вращающаяся волока для обжатия круглых прутков, витых проволочных прядей и спиральных канатов, обжимная зона (рабочая поверхность) которой содержит конический участок с выемками (А.с. N 296451 D 07 B 7/00, 1971).

Недостатками известной волоки является налипание металла на зеркало волочильной матрицы и скручивание заготовки при деформации без смазки.

Известна вращающаяся волока, в которой обжимная зона выполнена в виде сборных секторных вкладышей, внутренний рабочий контур которых в поперечном сечении образован эксцентричными относительно оси волоки поверхностями так, что в местах сопряжения секторных вкладышей образованы выемки, а в продольном сечении рабочий контур образован впадиной переменного по длине профиля вплоть до калибрующей зоны (А.с. СССР N 597453 кл. B 21 C 3/14, 1978).

Известная волока позволяет улучшить условия смазки в процессе волочения, но не позволяет провести процесс без применения смазочных материалов.

Поставлена задача: разработать волоку (матрицу сужения) для деформации круглых профилей, в основном труб, например, из медных или алюминиевых сплавов, обеспечивающую проведение процесса деформации без смазки с высоким качеством поверхности и отсутствием скручивания изделий.

При проведении процесса деформации без смазки улучшаются экологические условия труда, экономятся затраты на смазку, сокращается время обработки заготовки, отпадает необходимость удаления масляной пленки на последующих технологических операциях, в частности перед пайкой.

Технический результат в волоке для деформации круглых профилей, содержащей обжимную зону с выемками и калибрующую зону, достигается тем, что на калибрующей зоне выполнены выемки, а выемки на обжимной зоне выполнены на участке, прилегающем к калибрующей зоне, максимальный размер в сечении, перпендикулярном оси волоки, от оси волоки до начала выемки на обжимной зоне меньше внешнего радиуса обрабатываемой заготовки, контактная поверхность между заготовкой и волокой на калибрующей зоне составляет от 20 до 90% калибруемой поверхности заготовки, контактная поверхность между заготовкой и волокой на обжимной зоне составляет от 10 до 90% обжимаемой поверхности заготовки.

Выемки на обжимной зоне выполнены криволинейными и имеют переменное сечение. Выемки выполнены по винтовым линиям на обжимной и калибрующей зонах. Выемки выполнены на обжимной зоне в радиальном направлении, а на калибрующей зоне вдоль оси волоки. Выемки на калибрующей зоне выполнены только в средней части зоны. Выемки на калибрующей зоне выполнены после цилиндрического участка, прилегающего к обжимной зоне. Выемки на обжимной зоне переходят в выемки на калибрующей зоне.

Выполнение на калибрующей зоне выемок позволяет уменьшить контактную поверхность между заготовкой и вращающейся волокой. Это уменьшает силы контактного трения, что, во-первых, уменьшает момент скручивания заготовки, а, во вторых, уменьшает ее разогрев и способствует сохранению жесткости. В результате предотвращается скручивание изделий. Наличие на калибрующей поверхности выемок, уменьшающих контактную поверхность, позволяет удлинить вдоль оси волоки калибрующую зону без увеличения момента скручивания. Это особенно важно при получении длинных (5-10 внешних диаметров) обжатых участков на концах труб. Короткая калибровочная зона не обеспечивает заданной точности по диаметру и прямолинейности вдоль оси.

При выполнении выемок на обжимной зоне на участке, прилегающем к калибрующей зоне с максимальным размером, в плоскости, перпендикулярной оси волоки, от оси волоки до начала выемки меньше внешнего радиуса обрабатываемой заготовки, обеспечивает первоначальный контакт обрабатываемой заготовки и волоки по поверхности без выемок, что предотвращает при деформации без смазки образование стружки в начале деформации.

Величина площади контакта на калибрующей зоне определяется следующим. Экспериментально установлено, что эффект от уменьшения площади контакт начинает наблюдаться при уменьшении площади контакта на 10%, т.е. когда площадь контакта составляет 90% калибруемой поверхности заготовки (поверхности заготовки, находящейся в инструменте в калибрующей зоне). Если площадь контакта составляет менее 20%, то резко снижается стойкость инструмента и не обеспечивается заданная точность.

Наличие выемок (уменьшение площади контакта) на обжимной зоне оказывает более сложное влияние на процесс деформации. Уменьшение контактной поверхности между заготовкой и вращающейся волокой снижает силы контактного трения, уменьшает момент скручивания заготовки, уменьшает ее разогрев, что, с одной стороны, повышает жесткость и препятствует скручиванию, с другой стороны, снижает пластичность материала из-за меньшего разогрева.

Величина площади контакта на обжимной зоне определяется следующим. Эффект от уменьшения площади контакта на обжимной зоне (при наличии минимальных по размерам выемок на калибрующей зоне) начинает проявляться при уменьшении площади контакта на 10%, т.е. площадь контакта составит 90% от обжимаемой поверхности заготовки. Если площадь контакта составляет менее 10%, то наблюдается интенсивный износ и образование стружки. На обжимной зоне допускается больший износ, чем на калибрующей, так как не оказывает решающего влияния на точность изделия.

Выбор конкретного параметра площади контакта на обжимной и калибрующей зоне взаимосвязаны и зависят от типоразмера обрабатываемой трубы.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемая волока для деформации круглых профилей отличается от прототипа.

В прототипе выемки на калибрующей зоне отсутствуют. В предлагаемой волоке на калибрующей зоне выполнены выемки.

В прототипе на обжимной зоне выемки выполнены по всей поверхности, а в предлагаемой волоке - только на участке, прилегающем к калибрующей зоне, причем максимальный размер от оси волоки до начала выемки не больше внешнего радиуса обрабатываемой трубы.

В прототипе площадь контакта не регламентируется, в предлагаемой волоке определена.

Эти отличительные признаки обеспечивают проведение процесса деформации без применения смазки с высоким качеством поверхности и отсутствием скручивания изделий.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков предлагаемого изобретения по их функциональному назначению. Таким образом, предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена волока для деформации круглых профилей, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид В на фиг. 2; на фиг. 4 - волока с обрабатываемой трубой.

Волока содержит обжимную зону 1, калибрующую зону 2. На поверхностях указанных зон выполнены выемки 3.

Волока работает следующим образом. Волока установлена в устройство (не показано) и вращается вокруг своей оси. Исходная заготовка 4 в виде трубы подается вдоль оси волоки в обжимную зону 1. Первоначальный контакт металла происходит по поверхности обжимной зоны, на которой отсутствуют выемки. Далее заготовка 4 подается вдоль оси, деформируется в обжимной зоне 1 и калибруется в зоне 2.

Использование предлагаемой волоки обеспечивает проведение процесса деформации труб с высоким качеством и без применения смазки. Это в свою очередь кроме экономии смазочного материала и уменьшения штучного времени за счет сокращения операции смазывания конца трубы позволяет уменьшить норму расхода, устранить брак по скручиванию, улучшить условия труда, а, главное повысить качество пайки на последующей операции за счет отсутствия масляной пленки на поверхности трубы.