Вся електронна бібліотека >>>

 Калібрування інструментів >>>

 

 

Калібрування інструменту для виробництва безшовних труб


Розділ: Підручники

 

Глава сьома. КАЛІБРУВАННЯ ВАЛКІВ ПРАВИЛЬНИХ СТАНІВ

  

 

Труби та прутки, отримані прокаткою, волочінням або пресуванням у гарячому стані, зазвичай після виготовлення мають певну кривизну. Тому необхідно їх правити.

При транспортуванні по рольгангам і холодильників труби і прутки, піддані гарячої правки, знову викривляються в тій чи іншій мірі внаслідок нерівномірного охолодження. З-за цього потрібно також редагувати їх в холодному стані, є вже процесом холодної деформації. При цьому відбувається зміна властивостей металу: частково бажане (підвищення міцності), частково небажане (старіння). Однак значною холодної деформації у всякому разі доводиться уникати. У зв'язку з цим у тих випадках, коли виходить велика кривизна, необхідно виробляти гарячу правку з тим, щоб уникнути значної холодної деформації в процесі холодної правки.

Застосування спеціальних охолоджувальних столів, які завдяки рівномірному обертанню холодних труб забезпечують рівний відвід від металу тепла і зменшують кривизну, дозволяють у багатьох випадках обійтися без холодної правки. Труби, отримані холодної прокаткою і холодним волочінням, також викривляються після відпалу і потребують виправлення.

Для правки труб і прутків застосовуються: штемпельні правильні преси, роликові правйльные машини, косовал - ковие правйльные стани, правйльные 1мапшны з обертовою обоймою, правйльные преси з внутрішнім гідравлічним тиском і машини для виправлення розтягуванням.

Вибір того чи іншого методу правки повинен бути проведений на основі ряду міркувань. Так, наприклад, роликові правйльные машини, косовалковые (правйльные стани і пра - вильные машини з обертовою обоймою застосовуються в тих випадках, коли потрібна висока швидкість правки. Для правки ж довгих і дуже тонкостінних труб слід використовувати машини з вигнутої обоймою, які мають значні переваги.

Для зварних труб великого діаметру і малою товщиною стінки застосовують правку гідравлічним внутрішнім тиском. Виправлення в цьому випадку супроводжується також калібруванням труби і деяким (заданим) зміною міцнісних характеристик матеріалу. Останнє особливо добре досягається при правці розтягуванням.

У тих випадках, коли доводиться уникати зміни механічних властивостей матеріалу, проводиться правка на штемпельних пресах, дозволяють здійснити цей процес з мінімальною деформацією.

Для вибору типу правильної машини має велике значення форма поперечного перерізу труби. Можна стверджувати, що найбільшу викривлення профілю відбувається в напрямку, перпендикулярному площині мінімального моменту опору. Тому для некруглих труб і фасонних профілів потрібно ще і правка у відповідному напрямку. У цьому випадку найбільш доцільні правйльные преси та роликові правйльные машини.

Для ^правки круглих труб і прутків, що мають симетричну форму і викривлення скоторых можливо в будь-якому напрямку, найбільш доцільні косовалковые правйльные стани.

В правильних машинах, в яких обертається обойма (сама кліть) з числом обертів п^ відповідні залежності легко отримати з 76, якщо прийняти обойму як основну систему.

При другому типі машин труба, піддається виправленню, обертається з числом обертів, обернено пропорційним діаметру труби. Виникаючі при цьому удари небезпечні та можуть викликати пошкодження зовнішньої поверхні або скручування труби, особливо тонкостінної. Така залежність між діаметром d правящейся труби і числом її оборотів пг обмежує застосування таких машин для труб малого діаметра.

У машині першого типу труба обертається внаслідок обертання кліті. Числа обертів тут знаходяться в більш задовільних співвідношеннях, ніж у машинах з нерухомою робочою кліттю. Причиною цього є те, що абсолютне число оборотів валків складається з двох складових. Перша складова являє собою число оборотів валків щодо осі правящейся труби, тобто число оборотів Пк робочої кліті, а друга складова є число оборотів валка відносно власної осі.

Отриманий приватний результат відноситься до роликовим правильним машин ( 80), валки або тільки частину з Них є приводними. Перевагою правильних пристроїв цього типу є відсутність обертання труби, а недоліком - розбіжність площині викривлення труби з площиною правки.

Як вже зазначалося, круглі профілі, в тому числі і труби, зазвичай викривляються в будь-якому напрямку, і иоэто - 8 П. Грюнер 113

му для якісної виправлення їх потрібне можливість вигинів профілю у процесі правки перпендикулярно осі труби. У роликових правильних машинах ця вимога не може бути виконана, так як вони максимально згинають трубу тільки в двох взаємно перпендикулярних площинах.

На 81 показана залежність швидкості правки від діаметра або поперечного перерізу правящейся труби для машин першого і другого типів.

У машинах з нерухомою робочою кліттю швидкість правки залежить від розмірів і розташування валків, а також їх числа обертів.

Для машин з обертовою робочою кліттю швидкість правки залежить від діаметра правящейся труби. Так, наприклад, якщо діапазон правящихся труб становить 30-90 мм , а швидкість правки при діаметрі труб 30 мм дорівнює 100 м/хв, то для машин з обертовою робочою кліттю при діаметрі труби 90 мм швидкість правки буде вже 163 м/хв. В той же час у машині з нерухомою кліттю швидкість правки (100 м/хв) буде постійною при всіх .диаметрах, в тому числі і при діаметрі 90 мм.

В протилежність машин з косорасположенными валками в роликових правйльных машинах валки мають паралельні осі. При цьому вироби, піддаються виправленню, проходять через ролики без обертання. Правильні ролики охоплюють тут круглий профіль таким чином, що мо - 114 талл, стикаючись з роликами в двох точках, правиться у вертикальній площині ( 82), маючи дотик з валками в чотирьох точках. У машині ж, показаної на 83, труба правиться в діагональних площинах.

Друга машина краща перед першою, оскільки тут процес правки може здійснюватися в двох взаємно перпендикулярних площинах одночасно. Тому машини такого типу внаслідок їх універсальності застосовуються для правки профільних труб і сортового металу.

На 81 була приведена залежність між швидкістю правки і поперечним перерізом правящихся прутків. Зазвичай на прокатних і трубопрокатних станах годинна продуктивність для прокату даного розміру є величиною постійною, тобто твір осьової швидкості ^о на поперечний перетин F труби є величина постійна: v - F = const.

В інтересах більш економічного використання правильних машин та уникнення втрат у їх продуктивності цю умову слід додержуватися і в процесі редагування. Проте ця умова, як це випливає з наведених вище графіків, не може бути здійснимо для правйльных обох машин типів. Внаслідок цього необхідно мати регульований привід. Для цієї мети використовуються двигуни постійного струму, або спеціальні регульовані передачі.

Вище вказувалося, що " правка круглих труб і профілів здійснюється за рахунок їх багаторазового вигину в різних напрямках перпендикулярно поздовжньої осі прокату. Так як ці багаторазові вигини в деяких випадках відбуваються з переходом кордонів пластичної деформації, необхідно знати кількість оборотів <р труби при пересуванні її на довжину I пластично деформованого ділянки правящегося матеріалу. Величина 2 може бути отримана з залежностей між швидкістю руху труби і числом обертання труби. Для правки круглих профілів і труб в даний час застосовують виключно машини з косорасположенными валками. Для хорошої правки і поліровки поверхні валки таких машин повинні мати профіль, який повинен забезпечити зіткнення валка можливо по всій довжині правящейся труби. Раніше зазвичай застосовували правйльные валки, які мають форму гіперболоїда, грунтуючись на тому, що поверхня гіперболоїда може бути побудована двома системами прямих ліній. Вважалося також можливим здійснити зіткнення між гиперболоидом і циліндром по прямій лінії. Проте все ці міркування виявилися помилковими.

Якщо твірна циліндра співпадає з однією з прямих ліній, які утворюють поверхню гіперболоїда, то поверхні обох цих тіл перетинаються. Зіткнення двох поверхонь по одній лінії можливе лише тоді, коли ця лінія належить обом поверхонь, тангенціальні площині яких мають однаковий напрям в кожній точці дотику кривої. Це легко бачити з 84 і 85, так як перерізом валка є концентричні кола, перерізом циліндра (труби) - еліпси. Тому точка зіткнення Q між циліндром чи гиперболоидом повинна знаходитися на проекції осі циліндра, тобто на малій осі еліпса. Однак окружність М валка з радіусом 5 буде перетинати поперечний переріз циліндра. Радіус валка х, забезпечує дотик з циліндром, буде менше величини S і, отже, зіткнення труби і валка не відбудеться за твірною циліндра. Також і для всіх інших перерізів точка дотику Р" буде в стороні від точки Q", що лежить на проекції осі циліндра.

За отриманими залежностями можна розрахувати або графічно побудувати меридиальную криву за способом, описаним нижче. З 86 маємо:

S = El F\ Z-sina = £Mg<p; S + R = U/cos <?.

Координатами точки зіткнення металу з валком, поверненою навколо меридіана, є відстані х і у. Між цими координатами є залежність:

З виробленого-аналізу випливає, що фактичний профіль валка тим більше наближається до форми гіперболоїда, чим менше діаметр циліндра, піддається виправленню. Звідси випливає також простий геометричний спосіб побудови меридіально кривий

Оскільки форма валка залежить від діаметра циліндра, піддається виправленню, то для труб різних діаметрів потрібно мати валки, профільовані відповідним чином. Однак завдяки можливості зміни кута а нахилу валків щодо правящегося циліндра можливо застосовувати валки одного і того ж профілю для порівняно великого діапазону правящихся труб.

У цих рівняннях прийнято, що значенню відстані / відповідає певне значення радіуса 5, яке залишається постійним у процесі обертання.

Таким чином, кут нахилу валків до труби залежить від відношення діаметра правящихся труб і знайденого вище коефіцієнта k. За отриманими даними можна зробити наступні висновки.

1. При профілювання валків слід виходити з найбільшого діаметру труб, що піддаються виправленню.

2. Довжина валків залежить від кута їх нахилу до трубі. Чим менше кут нахилу, тим менше довжина правйльных валків.

3. Для поліпшення якості правки бажано мати невеликий діапазон зміни діаметра труб.

Максимальний діаметр валка правильного і вимога застосування валків можливо малої довжини обмежуються конструктивними причинами. На практиці малі кути нахилу валків не застосовують, оскільки вони призводять до зменшення швидкості правки і до великих швидкостей обертання труби.

В цілях підвищення економічності роботи правильних машин бажано мати можливо мале відношення D/D0.

Виникає питання, для якогось конкретного діаметра валка і діапазону роботи стана слід виконувати калібрування, щоб при всіх діаметрах труб, що входять в діапазон правки на даній машині, забезпечувалося можливо гарне зіткнення валка і труби.

Зіткнення валка і труби може бути тільки в трьох точках, якими є місце найменшого діаметра валка і ще дві точки, розташовані симетрично щодо цього місця. Тому необхідно визначити, де і при яких умовах відбувається перетин поверхонь обох тел.

У цьому випадку трубу меншого діаметру D можна привести в зіткнення з валком в точках cS = S0nS = flii без того, щоб обидва ці тіла перетиналися у всіх інших місцях. Кращого правлячого і поліруючого дії валків можна досягти при менших значеннях б. Звідси випливають вже зазначені раніше основні положення, необхідні для підвищення якості процесу правки:

а) мала довжина валків;

б) можливо більше відношення діаметра валка до діаметру труби;

в) малий кут нахилу валків.

Визначимо тепер критичне число обертів циліндричного тіла, що піддається виправленню. Власна частота коливання балки, закріпленої на одному кінці,

Фактично для труб даного розміру відстань між валками зазвичай не перевищує 330 ммі Зважаючи на те, що одні і ті ж правйльные машини зазвичай використовуються для правки як труб, так і круглих прутків, критичні числа оборогів визначають з умови = 0, так як воно дає мінімальну критичну довжину, при якій машина завжди працює з швидкостями нижче критичних.

Розглянемо, чи дотримано умова I < 4р для процесу правки всього діапазону труб.

Так як одна і та ж машина використовується для правки як труб, так і суцільних прутків, для розрахунку слід приймати найменшу довжину.

Аналізуючи останній вираз, можна зробити висновок про необхідності застосування регульованого приводу.

Таким чином, при зміні діаметра труби в чотири з зайвим рази швидкість правки змінюється майже у 20 разів. У випадку, якщо число обертів приводу не регулюється, машина повинна бути налаштована таким чином, щоб відстань між валками було значно менше допустимої довжини зіткнення

Отже, коли швидкість правки регулюється відповідно з загальною продуктивністю цеху, що найбільш вигідно на економічних міркувань, критична довжина дотику пропорційна квадрату діаметра.

Як правило, числа обертів двигунів постійного струму регулюють у співвідношенні 1:2. Таким чином, при наявності регульованого двигуна фактичну довжину дотику труби необхідно мати менше мінімальної критичної з тим, щоб при будь-якому діаметрі труби правящейся критичне число обертів не було досягнуто.

Розглянемо тепер залежність між кутом нахилу валків а, діаметром валків і діаметром правящейся труби. Цей кут визначається з припущення, що труба і валок стикаються в двох точках з координатами

Якщо тепер вибрати на валку точку з іншою координатою (діаметром) S, то слід розглянути питання, чи буде значення S', яке вийде для нового діаметра труби і прийнятого раніше для тієї ж точки кута нахилу а, дорівнює, більше або менше S.

Таким чином, гіпербола при певному значенні S = S' повинна перетинати відповідну вісь.

Калібрування валків до теперішнього часу розраховували виходячи з припущення, що осі валків і труби в горизонтальній площині паралельні між собою. Однак це припущення для більшості конструкцій правйльных машин не виконується. Фактично вісь труби буває нахилена по відношенню до осі валків внаслідок вигину труби.

Розглянемо, як впливає кут р вигину труби на калібрування валків. Цей кут, укладений між віссю труби і віссю валка, вимірюється напрямком дотичної до кривои вигину труби в точці дотику її з валком.

Таким чином, облік нелараллельности осей валків і труби призводить до зміни діаметра валка при калібруванні лише приблизно на 1%. Характер зміни форми валка з-за вигину труби показаний на 97.

Незважаючи на те, що відхилення форми валка невелика, розгляд впливу цього відхилення має велике значення. Якщо валки виготовлені так, як описано вище, то защемлення труби в валках може розглядатися в цьому випадку як вільний. Це означає, що в точках зіткнення труби з валками не виникають реактивні моменти, внаслідок чого максимальний згинальний момент буде тут більше, ніж у разі повного закріплення кінців труби із збереженням горизонтального напрямку дотичній.

Для того щоб процес правки протікав нормально і не було у труби пошкоджень зовнішньої поверхні, валки повинні бути ретельно відшліфовані. Шліфовку проводять таким чином, що напрямок обертання шліфувального диска збігається з напрямком обертання руху труби в процесі редагування. Діаметр шліфувального диска приймають рівним діаметру труби, для якого розрахована калібрування валка. Таким чином, поверхня обробленого валка повністю відповідає висунутим вимогам.

Тепер розглянемо динаміку процесу правки. Як вже вказувалося, правка суцільних і порожнистих тіл здійснюється головним чином внаслідок їх вигину. Так кале тіла, що піддаються виправленню, викривлені, то для розгляду діючих зусиль і напружень покладена в основу теорія вигину кривого бруса (балки) малої кривизни. Основні положення, прийняті для складання рівнянь процесу вигину, наступні.

1. Поперечний переріз бруса має вісь симетрії в площині, що збігається з изгибающим моментом.

2. Поперечний переріз бруса в процесі згинання залишається ллоским і перпендикулярним осі изпибаемого тіла. (Тим самим [нехтуємо напруженнями зсуву.)

3. Деформації пропорційні напруженням.

4. Механічні властивості матеріалу при стиску і розтягуванні однакові.

Тому можна цілком вільно знехтувати членом, містить величину . Отже, диференціальне получающееся рівняння аналогачно відповідному рівнянню для прямих балок: 140

Розглянуті вище залежності відносяться до чистого пружному вигину.

Нижче розглянемо випадок вигину балки при наявності часткової залишкової (пластичної) деформації і на основі ряду спрощень знайдемо значення діючих зусиль і напружень.

На додаток до зазначених раніше допущеннях, що належать до чистого пружному вигину, приймемо, що діаграма залежності між напруженнями і деформаціями має вигляд, показаний на 103.

Кожен з інтегралів повинен бути дорівнює нулю. Це можливо тоді, коли:

а) нейтральна лінія проходить через центр тяжкості пружно деформованої ділянки поперечного перерізу;

б) ділянки пластично деформованого поперечного перерізу у зоні розтягування та в зоні стиснення однакові.

Таким чином, диференціальне рівняння частково пластично деформованої балки залежить від форми поперечного перерізу.

Для прямокутного поперечного перерізу залежність між величинами Р9-е - і с0 може бути легко знайдена аналітично

Аналогічні залежності можуть бути знайдені за відповідних припущеннях також для круглого поперечного перерізу. Величини пластично деформованих ділянок для різних поперечних перерізів зазначені на 110.

Як видно, із збільшенням відношення діаметрів довжина цих ділянок скорочується. Найбільш несприятливий випадки відзначається при - = 1.

В останніх виразах величина хе відповідає значенням 1\ і /2 в рівняннях. Тим самим створюється можливість визначити величини z. 146. Для пластично деформованого ділянки R(x + dx) - R(x) = 0\ т - 0.

Таким чином, за прийнятою ;на 103 кривої залежності між напруженнями і деформаціями що зрушують напруги в пластично деформованих ділянках дорівнюють нулю.

На ділянці, подвергающемся чистому пружному вигину, необхідно прийняти за основу наступні основні рівняння внаслідок нехтування зрушуючими напругами.

На пружно деформованому ділянці бруса зрушують напруги перевершують згинають. При певному значенні характеристичних напруги аг буде перевершений також межа плинності матеріалу. Посередині згинального бруса згинальні напруги малі, а зрушують напруги великі.

Залежність між величинами р і А показана на 114. Таким чином, в изгибаемом брусі існують дві відокремлені одна від одної області пластичних деформацій. Одна з них знаходиться на його зовнішній поверхні, де сг = а/, а інша - поблизу нейтральної лінії, де х = Т/.

Внаслідок того, що чинне напруга перевершує межа текучості при зсуві, пластична деформація в середині бруса може розглядатися як фактор, змен-

шающий опір вигину і збільшує прогин. Виріб, піддається виправленню, повинна деформуватися таким чином, щоб після зняття навантаження воно взяло пряму форму завдяки пружинению (зворотного пружної деформації).

Отже, необхідно перегнути виріб нижче горизонтальної лінії на величину пружинения sr.

Зняття навантажувальних напруг відбувається майже лінійно, тому при заданому розподілі напруг величина пружинения може бути визначена на основі законів пластичної деформації.

При правці труби на пресі досить просто домогтися такого загального прогину, що fr = q. При правці ж на косовал - ковых станах величина q є постійною, так як величина р9 як правило, мінлива. Тоді загальний прогин' уздовж виробу, що піддається виправленню, буде різний. Але якщо певного прогину відповідає певне напружений стан, характеризується с0, пружинение має різну величину і не завжди дорівнює величиною q.

Таким чином, теоретично не представляється можливим отримати при виправленні на косовалковых машинах абсолютно пряме виріб.

Отже, виріб, що підлягає виправленню, має форму гвинтовій лінії з кроком h і кутом нахилу arctg fi. Однак відхилення від прямий незначні і ними можна знехтувати (частково або можна знехтувати також внаслідок їх періодичності).

Величина пружинения залежить від форми поперечного перерізу, відстані між опорами, механічних властивостей металу і наявного напруженого стану.

Якщо прийняти с0 = 0, то, нехтуючи величиною пружинения, виникає внаслідок зсуву, отримуємо: для суцільних круглих виробів для порожнистих круглих виробів (труб)

Процес вигину був досліджений за спеціальним дослідам, яких використовували прямокутні бруси розміром 30 X 30 мм із сталі St 50.11 в нормалізованому стані. Дослідження проводили на випробувальній машині типу TESTA U5.

Завдяки застосуванню роликових підшипників вплив тертя в точках опор тут було виключено. Як пуансона преса застосовували циліндр діам. 20 мм.

Зміна прогину виробляли спеціальними точними пристосуваннями. Залежність між навантаженням і прогином була отримана експериментально та порівняно з розрахунковими даними по 115. Зазначені розбіжності між досвідченими і розрахунковими даними пояснюються тим, що прийнята величина сг/, що характеризує напружений стан, при цьому не була стабільною.

При переході через певне значення напруги починається пластична деформація. Область цієї деформації розширюється за поперечному перерізу бруса в залежності від величини діючих зусиль і тривалості їх дії. У пластичній області прогин знову залежить від діючих зусиль і часу їх дії. Вплив цих факторів, однак, не вивчалася в рамках цього дослідження. Тим не менше можна стверджувати, що чим більше швидкість навантаження, тим більше досвідчені дані наближаються за своїм значенням до розрахунковим.

Впливом тривалості дії зусиль можна знехтувати, якщо врахувати, що тривалість дослідів вимірюється величиною порядку 100 с., у той час як процесу виправлення відповідає час, що вимірюється величиною близько 1 сек.

Вплив зміцнення в першому наближенні можна охарактеризувати нахилом ліній згину в пластичній області. Розрахункова крива Р = ф(/) має горизонтальну асимптоту, наявність якої пояснюється зневагою зміцнення відповідно до діаграми напруги на 103.

Доказом можливості зневаги зміцненням є однаковий нахил ліній, отриманих експериментально і теоретично ( 117). Однак відношення сил один до одного в цьому разі становить

Верхня крива являє собою, очевидно, граничні значення для дуже великих швидкостей навантаження. Нижня ж крива характеризує граничні значення для малих швидкостей.

Показник ступеня п знаходять дослідним шляхом.

На 118 порівнюються пружні пружинения, отримані досвідченим (1) і розрахункових (2) шляхом.

Слід зазначити, що пружинение збільшується тут менше і при досить великих зусиллях досить значно відрізняється від величини прогину, відповідного даними зусиллям. Тому можна вважати, що пружинение не залежить від величини прогину.

Якщо перенести цей висновок на процес правки, то це означає, що при великих початкових викривленнях зусилля для правки будуть незначні і внаслідок цього величина пружинения буде сильно залежати від початкового викривлення. Тому в зазначеному випадку витримати умову q = fr - const значно важче. Залежність зусиль від прогину для трьох прутків з різним початковим викривленням показана на 119.

З розгляду отриманих даних випливає, що характер кривий Р = ф(/) не залежить в значній мірі від первісного викривлення. Таким чином, величина зусиль, що виникають у процесі правки, приблизно пропорційна початкового прогину.

Робота, затрачувана на здійснення правки, включає в окремі складові, якими є види робіт:

а) на деформації виробу, що піддається правці;

б) на тертя;

в) на тертя виробу про поверхню валків;

г) на втрати в пристроях для передачі зусиль;

д) втрати в приводі;

е) втрати в двигуні.

Зусилля До виникає тому, що при проходженні через пару валків виріб деформується, так як поперечний переріз його не відповідає точно формі калібру, утвореного валками. Коефіцієнт juio, що входить в рівняння (180), є коефіцієнтом тертя ковзання вироби в точках зіткнення його з валками.

З цього виразу випливає, що більш важкі, суцільні вироби, що піддаються виправленню, вимагають більшого коефіцієнта тертя, ніж більш легкі, порожнисті вироби.

Практично це підтверджується тим, що при правці труб поверхню валків і труб змащують маслом, в той час як при правці важких штанг необхідно ретельно видаляти масло, яке випадково може потрапити на них або на валки, так як в противному випадку можуть виникнути порушення процесу правки.

а) Робота для переміщення виробу, що піддається виправленню. Робота, необхідна для переміщення у валках правящегося вироби, складається з роботи для його осьового переміщення і з роботи для його обертального рухи.

Слід мати на увазі, що потужність, яка потрібна для переміщення вироби, розвивається двигуном не одночасно з тією потужністю, яка затрачається на правку і подолання сил тертя. Тому при розрахунку загальної потужності можна і не враховувати всю розглянуту складову.

При правці, що представляє собою деформацію пластичного вигину, виникають шкідливі внутрішні напруги, схема виникнення яких показана на 125.

напруги, що виникають в цьому випадку після зняття навантаження, видно з 125, ст.

Залишкові внутрішні напруження задовольняють наступним умов: а) їх сума дорівнює нулю; б) сума діючих згинаючих моментів також дорівнює нулю.

Вимога можливо більшої економії ваги і матеріалу, особливо легованих сталей і кольорових металів, приводить до необхідності застосування труб великих діаметрів і з малою товщиною стінки. При правці таких труб можливі пошкодження на їх зовнішній поверхні.

Характер напружень на поверхні труб визначається вибором принципу правки, здійснюваної шляхом вигину та прикладання на профіль поперечних зусиль. Зусилля, що застосовуються при правці, в цілях забезпечення хорошої якості поверхні труб повинні відповідати здатності труби піддаватися вигину. Тому при виправленні виявляться можливими дуже великі сили, що можуть викликати пошкодження поверхні металу.

Чинниками, які суттєво впливають на процес правки, є:

а) Pk - зусилля, необхідне для певного стану

деформації, тобто зусилля, яке може бути застосоване без небезпеки пошкодження зовнішньої поверхні труби;

б) Gk-відповідну напругу;

в) D - зовнішній діаметр труби;

г) d - внутрішній діаметр труби;

д) I - відстань між опорами;

е) Е - модуль пружності;

ж) а/-межа текучості;

з) форма і розміри пристосування, передавального зусилля правки.

Щоб з'ясувати всі фактори, що впливають на якість поверхні в процесі правки, були проведені спеціальні досліди. Машина і пристосування, які використовувалися при цьому, показані на 127, 128 і 129. Довжина зразків була обрана такою, щоб не було помітно видимого зміни форми кінцевих поперечних перерізів, тобто трубу з достатньою точністю можна було розглядати як нескінченну. При всіх дослідах форма штемпеля преса і величина швидкості деформації відповідали застосовуваним на практиці і були однаковими. При проведенні дослідів відчували холоднотягнуті труби отожженные із сталі St 35. 29 розмірами 60 X 2; 45 X 1,5; 40 X 2 і 40 X 1 мм.

Величину зусиль, що діють при правці, визначали за шкалою самописного пристрою, яке давало графічну криву залежності між силами і прогином. Одна з таких кривих показана «а 130.

Для того, щоб уникнути випадкових відхилень, всі досліди виконували на трьох зразках. Результати проведених дослідів видно з 131, 132, 133, 134 і 135.

На прямолінійному ділянці кривої до початку її перегину можна виділити силу Рк, при якій деформація відбувається майже пружно. Ця сила залежить не від відносини , а тільки від поперечного перерізу труби і форми штемпеля преса.

Із зростанням навантаження при випробуванні збільшується у труби деформація по поперечному перерізу і зменшується момент опору. При Р = Рм труба повністю втрачає опір вигину.

Зусилля Рв> необхідне для здійснення ефекту правки, лежить в заштрихованої області. Нижня крива цієї області розрахована для а = 4, тобто для умов, коли в зовнішніх шарах а = cry.

Таким чином, є можливість вибрати відстань / діаметру D труби, піддається виправленню, і від ставлення Отже, прогин стінки тонкостінної труби не відбудеться.

Фактичні співвідношення, що мали місце при правці труб, кілька відрізняються від теоретичних величин, наведених на 136.

Вважаємо, що при згині труби зіткнення між валком і трубою відбувається лише у двох точках. Зусилля правки Рв приймаємо прикладеним посередині між обома цими точками. Схема діючих зусиль в площині, перпендикулярній осі труби, показана на 137. З малюнка видно, що 2 a + R 2

Зусилля До наближаються за розмірами до умов, заміряні на дослідах.

Залежність прогину стінки труби від форми і розмірів штемпеля преса настільки різноманітна, що її слід розглянути особливо при розгляд результатів дослідів. Щоб уникнути занадто великих деформацій поверхня дотику між штемпелем і трубою повинна бути як можна більшою з тим, щоб при певному зусиллі напруги на поверхні зіткнення було можливо меншими. Тому слід застосовувати правйльные валки великого діаметру і з великими радіусами закруглення на кінцях.

З точки зору уникнення освіти вдавлин на поверхні труб слід також розглянути питання, чи потрібно пред'являти до правильної (машині для правки труб з кольорових металів такі ж вимоги, як до машини, призначеної для редагування сталевих труб. Дане питання є питанням з'ясування подібності залежностей, що мають місце при правці труб із різних матеріалів.

Відповідне умова подібності полягає, очевидно, з геометричного подібності розташування правильних засобів і поведінки самих матеріалів. Геометричне подобу буде повністю забезпечено при застосуванні одних і тих же машин для правки труб однакових розмірів як сталевих, так і з кольорових металів.

Умова подібності властивостей металів, мабуть, полягає в подібність їх діаграми залежності напружень від деформацій. При цьому для нашого випадку вважається, що волокна 172

вигнутої труби мають тільки напруги розтягування. Тим самим дана умова має своє обмеження, так як передбачається, що властивості металу при стискаючому і розтягує навантаженні подібні. В основу розгляду питань подібності прийнята діаграма залежності напружень від подовжень, показана на 103.

На 139 представлені три кривих залежності напружень від подовжень для випадку, що відповідає умові чистого подібності. Зазвичай умова чистого подібності для таких діаграм вже дотримується, особливо при порівняно сталі з кольоровими металами. Це пояснюється тим, що кольорові метали не мають певного модуля пружності і точно вираженої межі плинності.

Однак для того щоб можна було використовувати зазначене вище умова подібності, діаграму залежності напружень від подовжень для різних матеріалів доводиться спрощувати, як це представлено схематично на 140. При цьому прагнуть до того, щоб сума площ була заштрихованих мінімальною. Для такої ідеальної кривої умови подібності цілком можуть бути застосовані. Наскільки прийнята ідеалізація кривий допустима, можна встановити тільки практикою.

Таким чином, якщо між двома різними матеріалами однакових розмірів є необхідні умови подібності, то процес їх виправлення можна виробляти на одних і тих же машинах. Якщо при виправленні труб з одного металу не відбувається утворення вм'ятин, то цього не відбудеться і при правці труб з іншого подібного матеріалу. Якщо умови подібності не дотримуються, то не можна зробити ніяких висновків про можливість якісних змін форми профілю в процесі редагування.

Наведені вище методи встановлення подібності механічних властивостей мають велике практичне значення, оскільки в даний час отримано багато даних про процес правки труб з багатьох матеріалів і розмірів. Так що в кожному випадку, коли доводиться судити про можливості редагування знову вживаного матеріалу, можна спочатку встановити характер подібності майбутнього процесу до вже відомого процесу виправлення труби з іншого матеріалу і прийняти потрібне рішення.

Допущення про те, що у волокнах зігнутої труби діють тільки напруги розтягання, дуже наближено. У процесах виправлення, при яких навантаження матеріалу здійснюється зосередженим зусиллям, виникають також і напруги зсуву. Фактично тут має місце об'ємне напружений стан. Матеріал веде себе в даному випадку по-іншому, ніж при одновісному розтягуванні, відповідному зазначеним вище залежностями між напругами і удлинениями.

Фактична величина допустимого зусилля Рк може бути встановлена лише при прийнятті певного стан 174

ня деформації, яке, однак, важко визначити, так як практично воно залежить від вимог, що пред'являються до якості труби після правки.

Вплив швидкості деформації v на величину зусиль при згинанні розмірами труби 45 X 1,5 мм (Довжина зразка 30 мм; відстань між опорами 225 мм: Рн = 610/620 кг)

Точна межа стабільності умов появи вм'ятин також не може бути знайдена. Приблизно як зусилля, що викликає вм'ятини, вибирається сила, при якій загальна деформація відбувається приблизно за лінійним законом. Як випливає з 130, це зусилля може бути знайдено за точці, де починають з'являтися залишкові деформації. Для визначення величини залишкових деформацій в точці дотику тіл закладають між штемпелем і трубою аркуш паперу. При певному тиску може бути знайдена на цьому папері приблизна величина вм'ятини, яка при Р = Pk становить всього лише кілька мм2.

При перенесенні досвідчених даних на робочий процес правки можна знехтувати впливом компонента Т, так як при коротких валках величина s0 відрізняється від а дуже незначно.

Вплив швидкості деформації на утворення вм'ятин було досліджено різними дослідами. Результати цих дослідів показують, що швидкість деформації тут не чинить істотного впливу.

Внаслідок великого тиску валків на метал і неоднорідності матеріалу при правці труб великого діаметру відбувається місцеве спучування назовні стінки труби.

Іншим суттєвим недоліком, що виникають у процесі правки, є отримання перерізу труби не абсолютно круглої, овальної а форми, особливо у випадку, коли правка здійснюється двома валками. Як овальність труби, так і спучування останньої відбуваються тільки на трубах великого діаметру товщина стінки яких порівняно невелика.

Щоб уникнути цих дефектів, розроблено конструкції правильних машин, в яких по периметру (правящейся труби розташовані не два, а три валка; завдяки цьому труба піддається більш рівномірному тиску. Однак внаслідок порівняно складної конструкції і високою вартості машини такого типу в даний час широкого поширення не отримали.

 

 

ЗМІСТ: Калібрування інструменту для виробництва безшовних труб

 

Дивіться також:

        

Контрольно-вимірювальні інструменти і техніка вимірювань

Для контролю виготовлення деталей, складання і ремонту механізмів і машин використовують різні вимірювальні засоби - інструменти і прилади.

 

Види вимірювального інструменту - штангенглубиномер, штангенциркуль...

Види вимірювального інструменту. Серед найпоширеніших вимірювальних інструментів зазвичай домінують

 

Слюсарні роботи. Вимірювальний інструмент. Ремонт легкових...

Вимірювальний інструмент. Надійність і довговічність роботи агрегатів і вузлів автомобіля забезпечується точної посадкою (зазор або натяг) їх деталей.

 

Вимірювальний інструмент

Вимірювальний і перевірочний інструмент необхідно утримувати в чистоті, особливо його вимірювальні поверхні; зіткнення вимірювальних поверхонь інструмента з...

 

Калібрування. Технологічність калібрувань

Однак у ряді випадків це обмежується можливостями стану, калібрування інструменту якого повинна забезпечувати простоту налаштування стану і стійкість процесу формування...

 

Контрольно-вимірювальні прилади та інструмент

§ 1. Призначення контрольно-вимірювальних приладів та інструменту.
У відповідності з цим розроблено і конструкції вимірювальних інструментів і приладів.

 

Останні додавання:

 

Збірні фундаменти Слюсарні та складальні роботи

Промислові будівлі Попередньо напружений залізобетон

Опалення і вентиляція Токарна справа арматурна сталь ОПАДИ СТІЧНИХ ВОД

Вторинні ресурси Теплоізоляція Припливні електростанції