Патент на изобретение №2255991

(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57) Реферат:

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

D_опр=(D_ном+D_заг· _изд· t)/(1+ _опр· t)

_опр>(D_ном-d_заг/ t· d_заг)+ _изд,

где D_опр – наружный диаметр оправки;

D_ном – номинальный внутренний диаметр готового изделия;

D_заг – внутренний диаметр заготовки;

d_заг – 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=D_опр+D_ном-D_o,

где D_o – диаметр изделия после предварительной калибровки;

d_опр – 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.

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:

D_ном D_заг D_ном(1- /100),

где D_ном – 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 D_опр – наружный диаметр оправки;

D_ном – номинальный внутренний диаметр готового изделия;

D_заг – максимальный внутренний диаметр заготовок;

d_заг – 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=D_опр+D_ном-D_o,

где D_o – диаметр изделия после предварительной калибровки;

d_oпp – 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 D_oпp – наружный диаметр оправки;

D_ном – номинальный внутренний диаметр готового изделия;

D_заг – максимальный внутренний диаметр заготовок;

d_заг – 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

d_опр=D_опр+D_ном-D_o,

где D_o – диаметр изделия после предварительной калибровки;

d_oпp – 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 D_заг=101,8^+0,1 из мартенситностареющей стали ЧС-35ВИ ( _изд=11,1· 10^-6) с целью формирования окончательного диаметра высокой точности D_ном=102^+0,04 мм. Для оправки использовалась сталь 08Х18Н10Т ( _oпp=18,5· 10^-6). Предварительная калибровка изделия проводилась из заготовки диаметром D_заг=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 D_o=102,11 мм и определен окончательный диаметр оправки d_oпp=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 D_ном=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.

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 D_опр – наружный диаметр оправки;

D_ном – номинальный внутренний диаметр готового изделия;

D_заг – максимальный внутренний диаметр заготовки;

d_заг – 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=D_опр+D_ном-D_o,

где D_o – диаметр изделия после предварительной калибровки;

d_опр – окончательный диаметр оправок для калибровки изделий.