Technologie ohýbání trubek za studena metodou podélného válcování – téma vědeckého článku o mechanice a strojírenství, přečtěte si volný text vědeckovýzkumné práce v elektronické knihovně CyberLeninka

Abstrakt vědeckého článku o mechanice a strojírenství, autor vědecké práce — Glazkov Andrej Vladimirovič

Článek pojednává o známých metodách ohýbání trubek a problémech, které s tím souvisejí. Je navržena nová technologie ohýbání za studena, která umožňuje získat nové technické možnosti pro vysoce kvalitní ohýbání trubek.

Podobná témata vědeckých prací v mechanice a strojírenství, autor vědecké práce — Glazkov Andrey Vladimirovich

Vyhodnocení deformací tenkostěnných trubek vyrobených z korozivzdorných ocelí během ohýbání za studena s válcováním
Analýza digitálních technologií používaných ve strojírenství
Studium tepelných jevů během ohýbání trubek válcováním
Počítačová simulace procesu ohýbání trubek válcováním

Studium procesu ohýbání tenkostěnných trubek za studena s působením rotujícího deformačního nástroje na ohýbanou trubku

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Článek se zabývá známými metodami ohýbání trubek a jejich problémy. Nová technologie ohýbání za studena, která nám umožňuje získat nové technické vlastnosti vysoce kvalitního ohýbání trubek.

Text vědecké práce na téma “Technologie ohýbání trubek za studena metodou podélného válcování”

v rozsahu od 6 do 20 nm. Analýza obrazu ukázala, že nanokrystaly mají mřížku typu fcc. Při studiu jemné struktury při velkém zvětšení (obr. 3, b) je vidět, že na hranicích se nahromadilo mnoho dislokací a atomové roviny jsou částečně koherentní.

V důsledku mechanického legování v amoniakové atmosféře z prášků železa, chromu, niklu a manganu byly získány vysoce legované austenitické práškové slitiny s nadrovnovážným obsahem dusíku a velikostí nanokrystalů austenitu 6-36 nm. Pomocí mechanického legování bez dodatečného tepelného působení bylo možné nejen získat určité složení práškové slitiny

s nanokrystalickou strukturou, ale také k dosažení změny typu krystalové mřížky (původní BCC mřížka železa se změnila na FCC mřížku). Mechanochemickou metodu lze tedy použít k získání práškových austenitických slitin s vysokým obsahem dusíku s nanokrystalickou strukturou, které lze využít při výrobě kryogenních zařízení, zejména při konstrukci nádrží na LNG.

Práce byla provedena v souladu s vládními smlouvami č. P723 a č. 16.740.11.0557 na provádění výzkumných prací pro vládní potřeby v rámci Federálního cílového programu „Vědecký a vědecko-pedagogický personál inovativního Ruska“ na období 2009–2013.

1. Logačev, S.I. Analýza hlavních prvků a charakteristik moderních plavidel na zkapalněný zemní plyn (LNG plavidla) [Text] / S.I. Logačev // Námořní bulletin. – 2005, č. 3 (15). S. 33-39.

2. Solntsev, Yu.P. Konstrukční oceli a slitiny pro nízké teploty [Text] / Yu.P. Solntsev, G.A. Štěpánov. – M.: Hutnictví, 1985. – 271 s.

3. Solntsev, Yu.P. Speciální materiály ve strojírenství [Text] / Yu.P. Solntsev, E.I. Prjakhin, V.Yu. Pirainen. – Petrohrad: Khimizdat, 2004. – 640 s.

4. Popovič, A.A. Mechanochemická metoda pro získávání prášků žáruvzdorných sloučenin [Text] /

A.A. Popovič, V.P. Reva, V.N. Vasilenko // Prášková metalurgie.—1993. č. 2

5. Popovič, AA Mechanismy řídící tribochemickou redukci kovů a nekovů z jejich oxidů [Text] / AA Popovič, VP Reva, VN Vasilenko // Slitiny a sloučeniny. 1993. Sv. 190.

6. Cisneros, M. M. Zpracování nerezové oceli s vysokým obsahem dusíku mechanickým legováním // Metallurgical and Materials Transactions. V 36A. Květen 2005. – S. 1309-1316.

7. Popovič, A.A. Mechanochemická syntéza žáruvzdorných sloučenin [Text] / A.A. Popovič.—Vladivostok: Nakladatelství Dálného východu Státní technické univerzity, 2003.

TECHNOLOGIE OHÝBÁNÍ TRUBEK ZA STUDENA METODOU PODÉLNÉHO VÁLCOVÁNÍ

Zájem velkých průmyslových podniků o technologie ohýbání trubek neustále roste. Specialisté zapojení do rozvoje výroby v lodním stavitelství, energetice, automobilovém průmyslu a leteckém průmyslu studují typy ohýbání a principy provozu zařízení a analyzují technické a obchodní nabídky od různých společností. Nejvyšší požadavky na ohýbané trubky

Automobilový a letecký průmysl klade na potrubí požadavky. Například v roce 2010 společnost Votkinsk Plant OJSC stanovila v aukci na dodávku zařízení následující požadavky: minimální axiální poloměr ohybu R = 0,7 (B je vnější průměr trubky), ovalita průřezu (odchylka od kruhovitosti) – ne více než 2,5-3 % B, odchylka geometrie teoretického profilu trubky – ne více než 1 mm.

Metalurgie a materiálové vědy -►

Kromě toho mají potrubí používané v automobilovém (např. pro výfukový systém – SVOG) a leteckém průmyslu extrémně složitou geometrii (používají se vícenásobné poloměry ohybu, mezi ohyby často nejsou žádné rovné úseky) a používají materiály, které se obtížně deformují, jako je korozivzdorná ocel, titanové slitiny nebo žáruvzdorné oceli. Zároveň nejsou povoleny vady v ohybu: zvlnění, stopy na povrchu trubky po svorkách, ztenčení stěny. Pro výrobu takových trubek jsou zapotřebí nové účinné technologie.

Metody ohýbání trubek za studena používané v moderní výrobě jsou následující:

Ohýbání v zápustkách. Tato metoda je určena pro ohýbání vodovodních a plynových trubek za studena o průměru do 90 mm. Děrník ve tvaru segmentu opakujícího průměr trubky se pohybuje vzhledem k matrici ve tvaru dvou válečků, čímž ohýbá trubku mezi dvěma podpěrami. Tato metoda je pohodlná a snadno použitelná, ale neumožňuje kvalitní ohýbání trubky s poloměrem menším než R = 7 L. V moderní výrobě se používají ohýbačky trubek typu RGU [1].

Ohýbání na válcových strojích. Tato metoda se používá v případech, kdy je nutné provádět ohýbací operace na trubkách o průměru do 320 mm, stejně jako na dlouhých trubkách s poloměrem ohybu R > 5L. Trubka je tažena mezi třemi rotujícími válci. V okamžiku tažení centrální válec stlačí trubku mezi další dva, čímž ji ohýbá. V moderní výrobě se tato metoda používá na strojích typu SG [1].

Ohýbání trubek navíjením. Trubka se navíjí na blok – ohýbací válec – působením krouticího momentu. Tato metoda se používá k provádění dvou typů ohýbání – beztrnové a s trnem.

Beztrnový typ ohýbání je určen pro ohýbání za studena bez výplně (bez trnu) ocelových, měděných, mosazných atd. trubek s poloměrem ohybu R > 3L. Pro výrobu se používají ohýbačky typu STG [1].

Ohýbání trnovým typem je určeno pro ohýbání za studena s trnem ocelových trubek s poloměrem ohybu R > 1,5L a poměrem tloušťky stěny

ki trubek do průměru ^/ё > 0,03). Princip činnosti je následující: trubka se instaluje do drážky ohýbacího válce a upevní se k její rovné části pomocí svěrky; instaluje se svěrka, pomocí které se trubka během ohýbání přitlačuje k ohýbacímu válci. Ohýbací válec, který je uveden do rotace, s sebou unáší trubku, která se nachází v drážce mezi ohýbacím válcem a svěrkou, je stažena z trnu a ohnuta na požadovaný úhel a poloměr. Tato metoda se používá k ohýbání obzvláště přesných ohýbaných trubek s tenkou stěnou a malým poloměrem ohybu. Ve výrobě se používají ohýbačky typu SGD [1].

Podívejme se podrobněji na typ ohýbání na trnu metodou navíjení. Pro udržení zadaného kulatého tvaru trubky se používají kalibrační trny různých provedení: plné, tyčové, kompozitní – kulové ohebné trny [2].

Nejčastěji používané trny jsou vyrobeny z tyče s lžícovitým koncem a kulovým koncem. Trn s lžícovitým koncem se používá k ohýbání trubek do průměru 75 mm s tloušťkou stěny 0,7-1,5 mm při poloměru ohybu až Я > Л. Trn s kulovým koncem má výhodu, že jej lze použít k ohýbání trubek, u kterých jsou ohyby spojeny bez rovných úseků, a také se snadno vyrábí.

Pokud ovalizace tenkostěnných trubek překročí přípustnou hodnotu u plného trnu a vzniknou zvlnění, je nutné použít kompozitní trn. U kompozitních trnů se k plnému trnu přidávají kuličky nebo válečky s kulovými generátory, které jsou spojeny tak, aby přídavné články mohly být umístěny podél celého ohybu (obr. 1). Takové trny podpírají stěnu trubky v bodě ohybu a navíc umožňují dát trubce kulatý tvar při pohybu po trnu a dokonce i narovnat mělká zvlnění. Trn s kulovým koncem se instaluje s určitým předstihem vzhledem ke středu ohýbacího válce. [2] Pro ohýbání tenkostěnných trubek metodou navíjení se na boku ohýbacího válce instaluje hladič záhybů, aby se zabránilo ztrátě stability stěn trubky.

Obr. 1. Ohýbání trubek navíjením pomocí kulového trnu

Hladič ohybů podpírá vnitřní část ohybu. Instalací hladiče ohybů je ohýbaná část trubky podepřena jak vnitřní, tak vnější částí ohybu [3].

Ztráta stability potrubí vede k jeho oslabení jako nosné konstrukce.

Při použití kompozitních kulových trnů v ohybové zóně se v důsledku ztráty stability stěny trubky tvoří záhyby – zvlnění, čímž část kovu vyplňuje prostor mezi kuličkami, vznikají otřepy, nerovnosti a další vady trubky. Způsob, jak to eliminovat, je minimalizovat mezeru mezi ohebným trnem a trubkou v ohybové zóně. Protože trubka přechází z přímočarého stavu do stavu s poloměrem zakřivení, musí se nástroj – trn – pohybovat vratně.

Pro řešení výše uvedených problémů ohýbání trubek na trnu metodou navíjení byla vyvinuta nová technologie: technologie ohýbání trubek metodou podélného válcování. Do ohýbací zóny je zaveden válcovací stroj. Pro pokrytí volných zón mezi trnem a trubkou je válcovacímu stroji přidělen vratný pohyb. V důsledku toho by pracovní zóna válcovacího stroje měla přesahovat ohybovou zónu o velikost kroku válcovacích bloků. Válcovací bloky jsou vyrobeny ve tvaru válečků; při ohýbání trubky je zde dodatečná úleva pro vytažení trnu z trubky. Zóna napjatého stavu trubky během ohýbání se od začátku ohybu rozšiřuje o 45°. Působením tlakových sil v ohybové zóně trubka stlačuje pružný válcovací stroj, což vede k kmitání stěny a vzniku plastické kloubové zóny – usnadňuje proces ohýbání a rozložení kovu. Na přímočarém řezu, pro vyrovnání trubky a usnadnění deformace stěny, umisťujeme válcový válcovací stroj [4]. Válcový válcovací stroj se pohybuje vratně.

Obr. 2. Diagram rozložení napětí na stěně trubky pod působením válcovacího stroje

Metalurgie a materiálové vědy

Pohyb a výběr určitého napětí [5] tvoří plastickou zónu trubky – plastický kloub. V místě působení valivého tělesa vzniká koncentrované zatížení Æ působením napětí (obr. 2). Z diagramu rozložení napětí je zřejmé, že největší hodnoty vznikají v bodech kontaktu valivých těles (body C) a bodech průhybu stěny trubky (A a B). Zvýšení Æ vede k výskytu plastických deformací v řezech A, B, C. Když se materiál stane plastickým, ohybová napětí krátkodobě dosáhnou meze kluzu v celé ploše tří řezů a průhyby stěny trubky se zvětší, čímž se usnadní ohyb trubky, ale průřez se zachová. V okamžiku dosažení meze únosnosti je výkon, s nímž vnější síla Æ vykonává práci, pokud se pohybuje jednotkovou rychlostí, roven Æх1 (tato práce plastické deformace v kloubech se uvolňuje ve formě tepla). Rychlost otáčení každého valivého tělesa je 1/Ü. Pokud je Mp moment potřebný k tomu, aby se v celém průřezu objevily plastické deformace (kloub), pak je v bodech A a B rychlost disipace energie rovna Mp/b a v bodě C je dvakrát větší. Wx1 = 4 M/b [7].

V budoucnu bude nutné provést plastickou analýzu ohybu trubek s pružnými prstencovými prvky.

Válcové válcování zvýší stabilitu stěny trubky na samém začátku ohybu a vytvoří podmínku pro rozložení materiálu v ohybové zóně [6] a flexibilní válcovací stroj, vstupující do plastické zóny, drží stěnu po celé délce ohybové zóny trubky. Vratný pohyb má pracovní zdvih rovný dvojnásobnému kroku válcovacích bloků. Celkový vzhled technologie je znázorněn na obr. 3. Během válcování dochází k zpevnění, vyhlazení, a tím ke zpevnění a zlepšení kvality vnitřního povrchu trubky.

1. Elektronický zdroj: http://technomash.mega- 3. Elektronický zdroj: http://www.tubend.ru/sklad.ru. Sheogu/132/

2. Matveev, A.D. Kování a ražení. T. 4. [Text] / 4. Patent 2 397 835 RF, IPC B21B 9/14. Spo-A.D. Matveev.— M., 1987.— 544 s. proces ohýbání trubek za studena [Text] / A.V. Glazkov.—Pro-

vydání č. 2008145769/02.- ze dne 18.11.2008.- zveřejněno. 27.08.2010.- bulletin č. 24.

5. Kozlov, A.V. Stanovení meze napětí a sil při ohýbání trubek válcovací metodou [Text] / A.V. Kozlov, Ya.M. Khilkevich // Zprávy Čeljabinského vědeckého centra. – 2004. – S. 101-106.

6. Glazkov, A.V. Ohýbání trubek za studena podélným válcováním [Text] / A.V. Glazkov, S.G. Lakirev // STIN. – 2005. č. 7.

7. Johnson, W. Teorie plasticity pro inženýry [Text] / W. Johnson, P.B. Mellor. – M.: Strojírenství, 1979. – 567 s.

S. L. Kotov, V. A. Markov, A. N. Markov, A. L. Maltsev

STUDIE MÍRY OPOTŘEBENÍ KOMPOZITNÍHO POVRCHU PK40X2 APLIKOVANÉHO ELEKTRICKÝM KONTAKTNÍM VYPÁLENÍM

Mnoho součástí podvozku lesních strojů, zejména kluzná ložiska a nápravy, podléhá silnému opotřebení spojenému s náročnými provozními podmínkami zařízení. Výměna ložisek je často levnější než jejich renovace, ale nápravy mohou být poměrně drahé. Příčinou opotřebení náprav podvozku lesních strojů je vniknutí abraziva do třecího kontaktu. Tření je jedním z nejčastějších jevů. Doprovází jakékoli relativní pohyby kontaktujících těles nebo jejich částí. Jako reprezentativní součást pro studium míry opotřebení byla vybrána náprava válce lesního traktoru Onežec-300 (obr. 1).

Obr. 1. Nápravy válce pro traktory

Pro obnovu náprav traktorových válců je navržena metoda elektrokontaktního spékání kompozitních materiálů, která umožňuje zvýšit jejich trvanlivost a zároveň posílit pracovní plochy. Je třeba také vzít v úvahu, že zavedení zařízení pro elektrokontaktní spékání je možné ve většině podniků v oboru a nevyžaduje velké finanční investice.

Článek je věnován provedené studii míry opotřebení součástí restaurovaných touto technologií za podmínek blízkých skutečným provozním podmínkám dané součásti. V tomto případě je zvláštní pozornost věnována analýze vlivu různých parametrů technologického procesu spékání (proud, napětí a síla přítlačné elektrody) na odolnost restaurované součásti proti opotřebení.

Vývojový diagram elektrokontaktního spékání kovových prášků na povrchu dílů je znázorněn na obr. 2. Tento vývojový diagram je určen pro restaurování válcových dílů. Zde je proud do navařovací zóny přiváděn přes dva navařovací válce. To umožňuje eliminovat kontaktní přechody z vnějšího obvodu a tím výrazně snížit ztráty energie.

Podstatou technologického procesu navařování elektrických kontaktů je spékání

Technologie ohýbání trubek je vynikající alternativou ke svařování kovových konstrukcí, které mohou způsobit defekty a poškození. Umožňuje vám dosáhnout spolehlivosti, pevnosti a trvanlivosti spojů. V některých situacích je přijatelné použít různé tvarovky. Ale takové technické řešení je spojeno s určitými riziky úniku. To je důvod, proč je ohýbání trubek požadováno v různých průmyslových oblastech:

olej;
chemikálie;
strojírenství;
hutnictví;
inženýrská komunikace.

Během procesu ohýbání není narušena celistvost trubek, což výrazně zvyšuje životnost systému a jeho spolehlivost. Tato technologie nezhoršuje vzhled přířezů, takže je lze použít při výrobě dekorativních struktur.

Ohýbání trubek je oblíbené díky následujícím výhodám:

absolutní těsnost systému;
snížená spotřeba materiálu v důsledku absence svařovaných trubek;
zlepšený hydroaerodynamický výkon;
minimální mzdové náklady;
žádný negativní dopad na kov.

Ohýbání trubek lze provádět různými způsoby. Volba technologie závisí na tloušťce stěny, typu materiálu, poloměru ohybu. Za zvážení stojí také ukazatele pevnosti a trvanlivosti v místě ohybu.

Horká metoda, klady a zápory

Pokud není možné použít zařízení na ohýbání trubek, použije se metoda za tepla. Technologie zahrnuje předehřev a použití plniva (zpravidla se jedná o osivo říční písek jemných frakcí). Konstrukce se zahřívá na teplotu 900 ℃ s jedním ohřevem a bez přepalování, aby se zabránilo snížení kvality produktu. Velikost ošetřované plochy závisí na poloměru a průřezu.

Po vypálení se výplň a zátky odstraní, dutina trubky se vyčistí a umyje. Horká metoda má následující výhody:

zajištění vysoké úrovně těsnění;
vysoká kvalita hotových konstrukcí;
minimální riziko defektů;
schopnost dát kovu téměř jakýkoli tvar;
vynikající hydroaerodynamický výkon;
spolehlivost a přesnost postupu.

Jednou z nevýhod je, že pro použití technologie musí být potrubí zahřáté na teplotu 900 ℃. Jedná se o velmi pracný proces, který vyžaduje úsilí a čas.

Studená metoda, klady a zápory

Ohýbání trubek za studena se vyznačuje vysokou technologií a produktivitou. Jedná se o ekonomičtější metodu, která zajišťuje nízké náklady na hotové výrobky. Ohýbání za studena je vhodné pro tvárné neželezné kovy. Materiály jako měď a hliník mají vysokou kujnost. Snadno se ohýbají bez předehřívání.

Aby se zabránilo deformacím, používá se speciální instalace trnu. Funguje jako mechanický stabilizátor a může být flexibilní nebo tuhý. Zařízení je umístěno v potrubí a upevněno v oblasti ohybu. Použití trnu umožňuje dosáhnout stálého tvaru. Po ohnutí je vnitřní část dodatečně kalibrována speciálními kuličkami.

Studená metoda má následující výhody:

ziskovost;
schopnost vyrábět produkty s nízkými náklady;
práce s neželeznými kovy;
žádné negativní účinky vysokých teplot.

Důležitou vlastností této technologie je nutnost použití speciálního mechanického stabilizátoru – trnu. V některých situacích je taková potřeba považována za nevýhodu techniky.

Typy ohýbaček trubek

Všechny typy ohýbaček trubek se dělí na strojní a přenosné. Volba závisí na provozních podmínkách, druhu materiálu a objemu práce. Existují následující typy strojních ohýbaček trubek:

kuše;
elektrické;
elektrický.

Poslední typ ohýbačky trubek je technologicky nejpokročilejší, snadno použitelný a produktivní. V takové instalaci lze snadno měnit trysky a nastavovat režimy. Elektrické zařízení poskytuje plnou automatizaci, takže není potřeba žádný další zásah člověka. Výkonný motor umožňuje maximální výkon. Zároveň je ohýbačka trubek lehká a kompaktní. Jedná se o univerzální zařízení, které pracuje s různými typy potrubí.

Ohýbání trubek z neželezných kovů

Hlavním znakem neželezných kovů je jejich vysoká tažnost. Tato výhoda je však kompenzována nedostatečnou pevností materiálů. Při ohýbání neželezných kovů je nutné důsledné dodržování technologie. Volba metody závisí na typu materiálu, vlastnostech budoucího výrobku, poloměru a průřezu.

Měděné a mosazné trubky se ohýbají za studena i za tepla. Jako plnivo lze použít roztavenou kalafunu nebo písek. Hliníkové trubky se ohýbají válcováním nebo tlakem. Používá se také metoda válení a tlačení mezi válečky. Výběr technologie závisí na tloušťce stěny, vlastnostech kovu a účelu výrobku. V některých situacích je povoleno ruční ohýbání kovových konstrukcí.

Velké ohýbání trubek

Moderní podniky používají ohýbání a ohýbání vysokofrekvenčními proudy. Takové technologie umožňují efektivně pracovat s trubkami o velkém průměru. Kovová konstrukce podléhá deformaci pouze v místě ohřevu, takže poškození na jiných místech je vyloučeno.

Ohýbací a protahovací stroje s otočným stolem umožňují získat konstrukce požadovaných tvarů s konstantní tloušťkou stěny po celé délce. Ohýbání velkých trubek se aktivně používá ve stavbě lodí, letectví a strojírenství.

Závěr

Ohýbání kovů se provádí podle přísných požadavků a norem. Volba konkrétní technologie ohýbání závisí na vlastnostech a vlastnostech materiálu, rozsahu použití, velikosti a rozměrech vyráběného výrobku. Je důležité vzít v úvahu povolené odchylky v tloušťce stěny a pevnosti hotových kovových konstrukcí.

Naše společnost poskytuje služby ohýbání trubek od roku 2010. Na elektromechanickém stroji ohýbáme trubky do průměru 60 mm. Pro objednání služby volejte +7 (495) 649-91-34.