Производство станков для обработки трубных заготовок. Способы изготовления заготовок. Общие сведения о производстве трубных заготовок. Самодельный профилегиб самой простой конструкции в домашних условиях

Слитки поступают в отделение нагрева, где их нагревают до 1200 °С, и передают краном на рольганг термофрезерного агрегата. За время зачистки слитка температура его на 40-90 °С падает, и после обработки слиток может быть направлен на подогрев в колодец или непосредственно к прокатному стану. На агрегате одновременно зачищают и грани, и кромки слитка; фреза снабжена двумя рядами зубьев (резцов). Зубья для обработки граней смонтированы в наклонных пазах фрезы, зубья для обработки кромок, профилированные в соответствии с кромкой слитка, - в прямых пазах (рис. 1). Износ зубьев, изготавливаемых из углеродистой термически обработанной стали, составляет около 1 мм на каждые 50 слитков и при допускаемом износе 10 мм (после чего требуется восстановление резцов) стойкость фрезы составляет 500 резов. Средняя толщина снимаемого слоя металла составляет 7.. .8 мм.

Рама станка установлена на подвеске в стойке. На раме смонтирован электрический двигатель (3). Клино-ременная передача (4) передаёт вращение от двигателя шпинделю (2). На шпинделе (2) смонтирован абразивный круг (1). Рамка свободно поворачивается и качается (угол поворота любой). Заготовка (5) с дефектами, предназначенная для их устранения, перемещается по рольгангу (6) (вдоль оси) .

Для тяжелых штанг применяются подъемные ролики (7). Они позволяют поворачивать заготовку вокруг оси. Ролики (7) поднимаются пневмоцилиндром (8). Так можно ремонтировать любой отрезок наружной поверхности заготовки.

Ручная огневая зачистка производится с помощью резаков. Производительность ручной огневой зачистки зависит от скорости нагрева стали до температуры начала воспламенения. Обычно время нагрева колеблется от 10 до 20 с (зависит от марки стали, мощности пламени и условий зачистки). Для ускорения зажигания в пламя подается пруток из низкоуглеродистой стали 4-4,5 мм, который, быстро расплавляясь, сокращает процесс зажигания на 3...4 с.

Подача прутка и начало зачистки происходят следующим образом. Отрегулировав пламя зажигательной смеси, резак направляют под углом 15-25° к поверхности зачищаемого металла и приоткрывают клапан; конец прутка подают в пламя, где он быстро расплавляется. Когда на поверхности прутка образуются капли расплавленного металла, открывают полностью клапан или вентиль, чтобы подать кислород, и начинают зачистку.

Продолжительность нагрева до момента воспламенения можно сократить, если применить предварительную подрубку дефекта пневматическим молотком, и струю отрегулированного пламени подвести к месту подрубленной стружки под углом 60...75° к поверхности металла. Как только требуемая температура достигнута, подают кислород, направляют резак под углом 15...25° и сообщают резаку поступательное движение. При подаче сильной струи кислорода каплю расплавленного металла надо сдуть с поверхности прутка, этим предотвращается сильный разогрев металла. Задержка включения подачи кислорода ведет к остыванию поверхности прутка, соприкасающейся с пламенем, этим также предотвращается сильный разогрев металла.

Использование при зачистке металла для ускорения плавления металлического прутка подрубленной пневматическим молотком стружки увеличивает производительность огневой зачистки примерно на 10-15 %. Быстрота ручной огневой зачистки зависит от быстроты движения резака. Это связано с качеством последнего, чистотой и давлением кислорода, с глубиной и шириной выплавляемой бороздки.

При зачистке одиночных пороков или при сплошной зачистке необходимо бороздки делать в один прием прямолинейными шириной 28...35 мм без острых переходов. Глубина зачистки определяется размерами дефекта заготовки и профиля, прокатываемого из неё. Чем глубже находится дефект, тем под большим углом наклоняют резак к поверхности обработки и тем меньше будет скорость продвижения резака. Во время процесса зачистки одной бороздки угол направления резака должен быть одним и тем же к поверхности. При огневой зачистке отношение ширины бороздки к глубине зависит от угла наклона головки резака. Зависимость обратная: чем меньше угол, тем больше это отношение. При глубоком залегании дефекта его приходится удалять за несколько проходов резака, причем дорожка выполняется с отношением ширины к глубине канавки, равным мин. 9:1.

Распространенными способами деления являются:

• резка сдвигом
• ломка
• газопламенная и плазменная резка
• резка механическими пилами
• резка образивными кругами и анодно-механическая резка.

В трубном производстве чаще других используется резка сдвигом в холодном, теплом, горячем состоянии, ломка холодных заготовок, резка пилами заготовок холодных и горячих, резка ацетиленовой и плазменной горелкой.

Углеродистую круглую заготовку Ø макс. 140 мм разрезают в холодном состоянии кривошипными ножницами. Подогрев свыше 650 °С разрешает использование этого способа для резки заготовок Ø макс. 180 мм.

Заготовки (круглые) холодные из углеродистой или легированной стали Ø 150...200 мм ломают на гидравлическом прессе, предварительно надрезав на глубину макс. 20 мм вдоль хорды длиной 60...90 мм. Надрез делается ацетиленовой или плазменной горелкой.

Заготовки (квадратные, круглые) из высоколегированной стали Ø макс. 250 мм разрезают холодными или горячими с помощью пил. Раскрой исходной заготовки перед загрузкой её в печь осуществляют либо на мерные, либо на кратные отрезки. Во втором варианте окончательное деление заготовки осуществляют в горячем виде до зацентровки и прошивки. Длина мерной заготовки определяется размером готовой трубы.

Важно выбрать правильный зазор z между ножами. Если зазор меньше нормы, трещины не сходятся, и разделение происходит по двум примерно параллельным поверхностям. Отсюда на торце заготовки образуется трещина, и усилие резания сильно возрастает. При чрезмерно большом зазоре образуются утяжина и большой заусенец. Оптимальная величина зазора равна 2-4 % от Ø прутка.

Разрезку в штампах ножницами можно выполнить следующим образом:

1) открытой разрезкой (рис. 5), при которой не ограничивается подвижность прутка и его отрезаемого отрезка относительно ножей. Этот способ не даёт получить заготовки точной формы;

2) не полностью открытой разрезкой (рис. 6). Она отличается от первой операции тем, что с помощью прижима ограничивается подвижность прутка относительно неподвижного ножа. Подвижность отрезаемой части сохраняется без ограничения. Этот способ не даёт получить заготовки точной формы;

3) не полностью закрытой разрезкой (рис. 7), при которой и исходный пруток, и отрезаемая часть не могут поворачиваться относительно ножей из-за наличия поперечного зажима; искажения формы заготовки значительно меньше, чем при использовании первых двух способов; поперечный прижим заготовки может быть пассивным при использовании ножей в виде втулок или активным при использовании подвижных прижимов, перемещающихся от привода;

4) закрытой разрезкой (рис. 8), при которой отрезаемая часть прутка замыкается в полости режущего инструмента и подвергается дополнительному осевому сжатию силой N, создающему благоприятное напряженно-деформированное состояние.

При давлении в осевом направлении, деление происходит посредством пластического сдвига без скалывания, что обеспечивает гладкую, ровную торцевую поверхность, которая перпендикулярна оси заготовки. Этот способ используется для отрезания коротких заготовок длиной мин. 0,2 Ø прутка.

При высоких давлениях осевого сжатия может происходить схватывание заготовок и ножей с образованием задиров, поэтому данный способ используется при разрезке прутков из алюминия и меди, где схватывания почти нет.

Так как между ножами ножниц или штампа имеется зазор z, а трещины появляются в районе режущих кромок ножей, то поверхность среза может быть не перпендикулярна оси заготовки. С целью ликвидации этого дефекта выше описанными методами (не полностью открытой и не полностью закрытой отрезкой), пруток наклоняется под углом α к резу (рис. 9). Твердость материала определяет параметр угла α. Для сталей рекомендуется средний угол α = 4°.

Ножи, используемые в ножницах и отрезных штампах, имеют конструкцию, см.рис. 10. По форме рабочей полости ножи делят на открытые (полувтулочные) и закрытые (втулочные, очковые). Различают ножи цилиндрические и призматические. Втулочные ножи используют в штампах при методах не полностью открытой, не полностью закрытой отрезки, с пассивным зажимом (поперечным).

По традиционной классификации способов резки сдвигом разделение прутка кривошипными ножницами относится к не полностью открытой резке. При этом неизбежно происходит смятие торца и, как следствие, его неперпендикулярность (1...3°). Резка прутка в штампах по не полностью закрытой и закрытой схемам позволяет улучшить качество торца, однако связана с эксплуатацией штампов весьма сложной конструкции.

Чтобы получить приличное качество торца отрезаемой заготовки, был разработан способ и устройство для внедрения этого способа. Суть этого способа: исходная заготовка размещается в паре втулочных ножей. Один нож неподвижен, второй подвижен, делает при этом планетарное движение вокруг данной заготовки по спирали к центру. Режущая кромка подвижного ножа обеспечивает упругую и пластическую фазы процесса резки, образование микротрещин, их слияние в макротрещины и разделение. Характер движения подвижного ножа обеспечивается сочетанием определенного числа оборотов и смещением его к оси заготовки (подачей). Таким путем обеспечивают плавное деление прутка. Использование контрпривода для подвижного ножа во время деления позволяет полностью устранить смятие торца, а также его неперпендикулярность.

Ножи для холодной отрезки мягкой стали изготавливаются из сталей марок У8А, У10А, 6ХС, 9ХС, 7X3, 7ХГ2ВМ, ножи для отрезки сталей повышенной прочности - из сталей Х6ВФ, Х12М, ножи для отрезки прочных сталей - из сталей марок Р6М5, 6Х6ВЗМФС.

Ножи для разрезки с нагревом изготавливаются из сталей марок 6ХВ2C, 6ХС, 4Х5МФС, 5ХЗВМФС, 5ХГМ.

При отрезке заготовок высокого качества для каждого типоразмера прутка используют свой комплект ножей, по форме и размерам рабочей полости максимально приближенных к профилю разрезаемого проката. При использовании ножей одного размера для разрезки штанг разных сечений качество отрезанных заготовок ухудшается.

Холодная ломка является безотходным способом деления проката на заготовки. Это делается посредством его разрушения:

предварительно наносятся концентраторы напряжений, делаются надрезы при поперечном нагружении. Данный способ приемлем преобладающим образом для разделения проката из металла высокой твердости (сталей марок 45, 40Х, ШХ15). Заготовки из мягких материалов легко искривляются, и поэтому ломка для них малопригодна. Ломка применима для разделения прутков диаметром более 50 мм при длине заготовки мин. 0,8 от диаметра сечения.

Ломка характерна для разделения проката крупного сечений. Различают ломки: одноопорную, двухопорную и консольную (рис. 11). Консольная ломка обеспечивает наименьшую точность заготовок.

Концентраторы напряжений (надрезы) наносят газовой и плазменной горелкой, дисковой пилой, вдавливанием. При вдавливании пуансон на заготовке делает канавку треугольного профиля. Ломку осуществляют на прессовых агрегатах (кривошипных и гидравлических).

Преимущества холодной ломки заключаются в малых энергозатратах, простоте и хорошем сроке службы инструмента, возможном использовании универсального оборудования, возможном контроле за качеством металла при осмотре его излома.

Недостатками можно считать те факты, что метод невозможно использовать при делении профилей и труб из пластичных металлов; что необходимо предварительно наносить концентраторы; невысокое качество торцевой поверхности; невыдерживание размеров и объема получаемых заготовок; возможное образование торцевых трещин при ломке проката из высоколегированных сталей некоторых видов; а также повышенные предписания техники безопасности из-за возможности поражения отлетающими с высокой скоростью кусками металла и сильного звукового эффекта при мгновенном уменьшении усилия при отделении заготовки.

Заготовки Ø более 140 ломают в холодном состоянии.

Схему ломки заготовки см. рис. 11, б. Ломку ее производят на прессах гидравлических горизонтального типа (рис. 12). На заготовке делается заранее перпендикулярно ее оси надрез глубиной ок. 20 мм, надрез делается ацетиленовой пламенной горелкой.

Надрез делается ровным и точно фиксирует место излома. Надрез должен быть на стороне, противоположной движущемуся ножу.

Иногда заготовку перед нанесением концентратора заранее нагревают до 250-300 °С, затем закаливают для улучшения качества поверхности.

Наиболее эффективной реализацией этого способа следует признать сочетание двух горизонтальных гидравлических прессов с подающим рольгангом и подвижным упором, устройством плазменной резки и охлаждения подреза в виде поточных агрегатов.

При газопламенной резке металл сжигается в кислороде; благодаря ей продукты сгорания уходят из зоны разделения. Металл греется до температуры воспламенения, которая характерна при сгорании горючих газов, как ацетилен, пары бензина, керосина, пропан, метан). Используют 2 (два) типа газопламенной резки:

1) кислородную и
2) кислородно-флюсовую.

Кислородная резка применима для разделения легированных заготовок (из низко-, среднелегированных сталей, титановых сплавов) макс. 150 мм толщиной. Вблизи зоны разделения при кислородной резке образуется зона повышенного нагрева. Это зона термического воздействия, в которой повышается твердость металла благодаря закалке и образуется газонасыщенный слой.

Инструменты для кислородной резки - ручные резаки со сменными мундштуками, обеспечивающими пламя различной мощности (рис. 13). Для резки машинной используются переносные и стационарные машины, обеспечивающие разделение по контурам (прямым, криволинейным).

Для кислородной резки надо делать прорезь шириной 2,5-10 мм. 1-2% металла при этом теряется. На резку идет большой расход кислорода, необходимо тщательное проветривание (вентиляция) помещения.

Для кислородно-флюсовой резки характерно введение в зону разделения флюса вместе с кислородом. Сгорая, флюс увеличивает температуру в зоне резки. Способ такой обработки используется при резке легированных заготовок (из хромистых, хромоникелевых сталей, высоколегированных вольфрамосодержащих сталей, медных, алюминиевых сплавов).

Воздушно-дуговая резка - метод для разделения металла при расплавлении его дугой. Дуга образуется между заготовкой и электродом (электрод угольный или графитовый, не плавится). Сжатый воздух выдувает под давлением расплавленный металл из зоны реза. Этот метод подходит для резки С- сталей (низкоуглеродистых), низколегированной стали, для устранения дефектов (заделки трещин).

Дефекты резки - наличие зоны термического воздействия и заусенец по кромке после реза.

Плазменно-дуговая резка . Это процедура резки проката cтруей плазмы. При этом по электрической дуге (по каналу плазмотрона см. рис. 14) поступает газ (азот, аргон, водород или газовая смесь). Газ идет по дуге, обтекает её и выходит в виде плазмы, имея 10000...30000 °С.

Этим способом возможна разрезка металла при толщине макс. 300 мм. Способ используют для порезки заготовок из:

• высоколегированных сталей
• медных сплавов
• алюминиевых сплавов

Плазменная резка более рентабельна в сравнении с резкой пилами.

Заготовка (1), подойдя к зацентровщику, засвечивает фотореле (2), с помощью которого через промежуточное реле (3) подается напряжение на электропневматический дистрибутор (4). Дистрибутор включает пневматический цилиндр (5) прижимного устройства 6, которое фиксирует заготовку на холостом ролике (7). От реле времени (8) напряжение подаётся на электро-пневмодистрибутор (9), который снимает воздушный подпор с клапана (10). Сжатый воздух в ресивере (11), преодолевая сопротивление пружины (12), отводит клапан (10) вправо. Воздух доходит до полости ствола (13) зацентровщика. Боек (14) смещается влево (под давлением воздуха), забирая кинетическую энергию для проделывания углубления в торце заготовки (1) и вывода ее из зоны действия фотореле (2). Далее отключаются дистрибуторы (4) и (9), а клапан (10) перекрывает доступ воздуха. Боёк в прежнее положение возвращает эжектор (5), создающий разрежение в стволе (13).

Более современным является пневматический зацентровщик с трехрычажным зажимом, позволяющий точно устанавливать заготовки различного Ø относительно бойка. Общие виды устройства см. рис. 16.

Зацентровщик заготовок состоит из подводящего рольганга (1), устройства выбрасывателя (2) с рычагами (3) и пневмопушки (4). Между пневмопушкой и рольгангом размещен трехрычажный центрователь, оснащенный роликами (5). На оси (6) рычажного центрователя находится кулачок (7). Он закреплен под ближним рычагом (8) устройства выбрасывателя.

На стволе (9) пушки (4) расположен толкатель (10), играющий роль пневмоцилиндра (11), шток которого оснащен упором (12). Упор стоит в пазу шайбы (13) ствола (9) пневматической пушки.

Устройство рычажного центрователя напоминает устройство центрователей на выходе станов винтовой прокатки. Особенность центрователя в том, что центрирующие ролики (5) закреплены на консоли снаружи корпуса (14). Заготовка зажимается у торца, этим достигается высокая степень в точности центрирования. При таком монтаже роликов следует снизить скорость передачи заготовки по рольгангу, так как заготовки могут проскакивать в проёмы между роликами.

Принцип работы зацентровщика следующий: заготовку подают по рольгангу (1) к пневмопушке (4) до упора шайбы (13). Пневмоцилиндр (15) стартует, рычаги (16) устройства центрователя идут на сведение, фиксируя заготовку. Вместе со сведением рычагов (16) устройства центрователя происходит разворот кулачка (7). Он воздействует на рычаг (3) выбрасывателя (2), поднимает рычаги с заготовкой над рольгангом (1), пока не совместятся ось заготовки и ось бойка (17). Энергия, развиваемая бойком (17), выбивает отверстие. На пневмоцилиндр (11) подаётся воздух. После зацентровки разводятся рычаги (16) устройства центрователя, и толкатель (10) выдает заготовку на рольганг (1).

Последним этапом является поступление зацентрованной заготовки на прошивку, а на зацентровщик приходит следующая заготовка. Цикл повторяется.

Современные способы высокоточной зацентровки

Пневматический зацентровщик с трехрычажным зажимом обеспечивает более качественную зацентровку. Однако точная установка исходной овальной заготовки точно по оси бойка принципиально невозможна. Было разработано приспособление, работающее по принципу трехвалкового стана и служащее для калибрования и зацентровки заготовок. Продольный разрез данной линии зацентровки см. рис. 17.

Приспособление для калибрования и зацентровки коротких заготовок содержит приемный стол (1) с заталкивателем (2), трехвалковую рабочую клеть (3) с индивидуальным или групповым главным приводом, выходную сторону (4). В очаге деформации, образованном рабочими валками (5), размещен водоохлаждаемый боек (6), который закреплен в упорной головке (7) на подшипниках. Упорная головка (7) удерживается рычагами (8) с шарниром (9) от осевого смещения. К шарниру прикреплен пневмоцилиндр. Шарнир (9) опирается на регулируемый упор (11), благодаря которому имеют место малые углы (1-2°). Средний шарнир (9) соединён с осями крайних шарниров (12) и (13). Оси шарниров (12) и (13) соединяются меж собой. Корпус упорной головки (7) имеет коническую поверхность и устанавливается в крайнем положении в конической втулке (14), на которой закреплен съемник (15). Для настройки зазоров в системе ломающихся рычагов шарнир (13) снабжен эксцентриковым валом (16) с пневмоприводом. Цифрами (17) обозначена заготовка, (18) - наклонный желоб.

Принцип работы устройства: перед прокаткой упорная головка (7) с бойком (6) устанавливается в переднее положение пневмоцилиндром (10). Шарнир (9) опирается в упор (11), эксцентриковый вал (16) повернут таким образом, чтобы были настроены зазоры в системе рычагов, и упорная головка плотно прижата к центрирующей втулке (14) с усилием, которое превышает осевое усилие металла, сосредоточенное на боёк при зацентровке.

Заготовку (17) толкатель (2) задаёт в валки (5), развернутые на небольшой угол подачи (6-8°). Заготовка захватывается ими, калибруется и, встречаясь с бойком (6), зацентровывается. По команде фотодатчика, фиксирующего положение переднего торца заготовки, эксцентриковый вал (15) поворачивается пневмоприводом в нейтральное положение, одновременно шарнир (9) пневмоцилиндром (10) направляется вверх, рычаги (8) также поднимаются, и упорная головка (7) с бойком (6) перемещаются в крайнее заднее положение. Заготовка, зацентрованная на заданную глубину, обкатывается валками, происходит ее калибровка по Ø.

С заготовки удаляется при этом печная окалина. Выдаются короткие заготовки из клети на отводящий рольганг по наклонному желобу (18). Разработана также конструкция выходной стороны зацентровщика с упорной головкой, которая отводится после зацентровки вверх для выдачи из клети длинных заготовок.

Для обеспечения рациональной подготовки переднего конца длинномерных (L/d>10) заготовок к прошивке был разработан метод, заключающийся в предварительной деформации переднего конца заготовки конической матрицей с целью формирования конического продольного профиля и правильного кругового сечения торца с последующим нанесением центрирующего углубления.

Приспособление для калибрования и зацентровки, схема - см. рис. 18. Данное приспособление состоит из сварной станины (1). На станине смонтированы механизмы, осуществляющие калибровку (2) и зацентровку (3) переднего конца, механизм удержания заготовки в оси рабочего инструмента (4), механизм подачи и выдачи заготовок (5), а также исполнительные механизмы (гидравлические и пневматические). Питание гидравлической системы осуществляется от гидростанции, работающей от рабочего давления 10 МПа.

На рис 19 изображена схема деформирующего блока зацентровщика, состоящего из корпуса (1), выполняющего одновременно роль гидроцилиндра. Поршень (2) цилиндра соединен с полым штоком (3), проходящим сквозь корпус. Перемещение поршня и штока ограничивают массивные крышки (4), соединенные на болтах. В конце штока со стороны заготовки по скользящей посадке крепится матрица (5), фиксируемая планкой (6). Внутри штока располагается штанга (7). На одном конце штанги установлен пуансон (8), на другом - регулировочная гайка (9). Штанга и шток соединяются меж собой посредством бронзовых втулок (10). К штанге через соединительную муфту крепится шток гидроцилиндра, осуществляющего движение пуансона. Рабочая жидкость поступает к поршню штока через специальные отверстия в крышках (4).

Передний конец заготовки и ее зацентровка калибруются следующим образом. Производят нагрев заготовки до температуры деформации, заготовка подаётся на наклонный стол зацентровщика, с которого она скатывается в призматические направляющие и устанавливается между ними с зазором 5-10 мм. Ход штанги (7), имеющей кроме гидропривода также привод от пневмоцилиндра, производит установку заготовки в осевом направлении, подвигая ее до касания задним концом регулируемого упора. Призматическими направляющими плотно зажимают заготовку, устанавливая ее соосно деформирующему инструменту. Затем матрицей, перемещаемой штоком (3), калибруют передний конец заготовки, свободный от контакта с направляющими, и пуансоном (8), наносят зацентровочное углубление заданной величины. Размер углубления регулируют упорной гайкой (9). Пуансон возвращается в прежнюю позицию, матрица отодвигается назад. Призматические направляющие передвигаются посредством гидро- и пневмоцилиндров. Они смещают заготовку с оси зацентровки, передают на транспортер, затем в приемный желоб на прошивной стан.

В развитии технологии по применению операций прошивки важное значение имеет выбор рационального способа прошивки, методов по его реализации. Интересен анализ наиболее распространенных методов прошивки по множеству характеристик:

• техническим и технологическим предпосылкам;
• качественным показателям гильз и труб;
• износостойкости по оборудованию и техническим средствам;
• затратам по оборудованию;
• производительности;
• энергоемкости и пр. (см. таблицу).

Одной из основных характеристик по технологическим возможностям способа прошивки является максимально возможная длина прошитой заготовки (гильзы) или глубина прошиваемого отверстия L, которая определяется из характерного для каждого способа соотношения L/d, причем d - Ø отверстия. Он зависит от устойчивости оправочного стержня или прошивного пуансона. Прошивка на станах прокатки (винтовых) протекает при значительно меньшем (в 8- 12 раз) давлении и усилии на инструмент в условиях самоцентрирования оправки (в очаге деформации). Этим достигается наиболее высокое значение L / d = 100 и >. При прессовой прошивке отношение L/d составляет 5-8; при прессвалковой прошивке L/d ≤ 25. На станах прокатки (винтовой) можно получить гильзы с любым отношением Ø к толщине стенки между 3-17, при прессовой прошивке это отношение равно 4-5. Однако, это требует определенных предпосылок для выполнения последующих технологических процедур.

Преимуществом прессовой прошивки наряду с другими методами является получение гильз самой разнообразной конфигурации, которые нельзя или весьма сложно получить обычными методами прокатки.

Прессовая прошивка идет в состоянии всестороннего сжатия и напряжения. Считается, что этим гарантируется высокие качественные характеристики гильз по состоянию поверхности, плотности и сплошности металла (также и для гильз из стали и сплавов, которые труднодеформируемы). В производстве состояние поверхности гильз и труб зависит и от рабочего инструмента, его износостойкости. В процессе прессования под пуансоном образуется «конус скольжения» и ход металла относительно пуансона происходит со срывом и срезом волокон. Как результат, внутри гильзы появляются разрывы и плены, снижаются физико-механические свойства продуктов. Поэтому, чтобы получить продукт ответственного назначения, заготовки иногда предварительно сверлят, а затем подвергают экспандированию.

Проверочный анализ напряженно-деформированного состояния материала после пресс-валковой прошивки, а также условий работы пуансона показывает, что заметно лучше качество поверхности внутри самой гильзы наряду с прессовой прошивкой.

К состоянию поверхности заготовок перед прессованием предъявляют более ужесточенные требования, чем перед прокаткой. Перед прессованием поверхность заготовок подвергают механической обточке для устранения с поверхности дефектов, трещин и других концентраторов напряжений. Перед винтовой прошивкой заготовки обтачивают только в случае производства труб ответственного применения и из высоколегированных сталей и сплавов.

При процедуре горячей обработки металлов давлением значительные затраты приходятся на нагрев заготовок и величина этой доли во многом определяется требованиями к нагреву: равномерности (симметричности) нагрева по сечению и длине заготовки, отсутствию окалины и др.

Несимметричность нагрева по сечению в 40-60°С, что характерно для прошивки заготовок с квадратным профилем 120 х 120 мм в гильзу с размерами 165 х 32 мм приводит к разностенности в 5-7 мм, а это 16-22%. При винтовой прошивке разностенность гильз, полученных из таких несимметрично нагретых заготовок, обычно не >10-12 %. Для большинства прессовых установок принято ограничение по несимметричности нагрева заготовок Δt менее 30 °С. Такая величина Δt достигается только благодаря специальным приемам: удлинению времени выдержки при нагреве заготовок в печи, применению специальных сред (например, нагрев в расплаве солей) и сопровождается значительными затратами на нагрев.

Также при прессовой прошивке наличие печной окалины ведет к сильному износу инструмента и необходимости устройства для ее удаления; при винтовой прокатке окалина легко удаляется в процессе деформации, не нанося существенного вреда технологическому инструменту.

Износостойкость инструмента определяется длительностью его контакта с горячим металлом, условиями охлаждения и смазки, величиной давления металла. Прессовый инструмент (пуансон, матрица, контейнер) работает в сверх тяжелых условиях: даже при прошивке углеродистых сталей давление составляет 800-1200 МПа при длительности контакта с горячим металлом 2-5 с и более. Поэтому прессовый инструмент подвергается интенсивному износу, и, естественно, рельеф изношенной поверхности переносится на поверхность гильзы или трубы. Поэтому при прошивке и прессовании труб, например, из сталей и сплавов (труднодеформируемых), требуется большой объем ремонта поверхности или применяется полная обдирка абразивным или механическим инструментом.

Чтобы повысить износостойкость прессового инструмента, его изготавливают из дорогостоящих сталей высокого легирования и сплавов с применением сложной термообработки или химической обработки при высокой температуре, из металлокерамических материалов, а для снижения теплопередачи от металла и уменьшения коэффициента трения используют различные смазки на базе графита, стеклосмазки, оболочки из низкоуглеродистых сталей. Иногда имеется проблема удаления смазки или остатков оболочки с готового изделия.

На прокатных станах (винтовой прокатки) рабочий инструмент - это валки, оправки и направляющие линейки или диски. При прошивке заготовок удельные усилия на инструмент составляют:

• из углеродистых сталей - 80-100 МПа;
• легированных - 150-200 МПа.

Длительность локального контакта горячего металла с валком составляет 0,01 с и менее, с направляющим диском - менее 0,1 с. Валки и диски обладают большой массой и хорошими условиями охлаждения, поэтому температура разогрева рабочей поверхности валков при наружном охлаждении обычно не более 70-80 °С. На поверхности контакта металла с инструментом для винтовой прокатки превалирующим является трение качения. При использовании прессового инструмента превалирует однако трение скольжения. В качестве материала валков прошивных станов допустимо использование сталей марок 35 и 45, которые обеспечивают довольно большой коэффициент трения с деформируемым металлом, необходимый для стабильности процесса. Относительно небольшие расходы на инструмент обеспечиваются также в результате допустимых переточек, например валки обычно перетачивают до 7-8 раз с уменьшением диаметра на 70 мм и более, направляющие диски - до 4-5 раз с уменьшением диаметра на 50 мм.

Заметные сдвиги достигнуты в области повышения износостойкости оправок, в частности, в результате применения наплавки их носика и примыкающей к нему сферической части. Наплавки изготовлены из жаростойких сплавов на базе никеля. Удается увеличить стойкость в 3-4 раза, выдерживая при этом до 1000-2000 прошивок. Высокая износостойкость инструмента увеличивает коэффициент загрузки оборудования. Это достигается посредством снижения продолжительности простоев, которые связаны с заменой оборудования.

Как правило, гильзы и трубы после винтовой прокатки, имеют более качественные физико-механические характеристики наряду с прессовой прошивкой. Благодаря сильной радиально-сдвиговой деформации и скручиванию волокон металла пластические свойства прокатанных гильз выше аналогичных свойств прессованных гильз на 10-25 %. Прошивка на стане винтовой прокатки при использовании новых технологических режимов (относительно больших углов подачи и малой овализации очага деформации) обеспечивает уплотнение металла и «залечивание» некоторых дефектов.

Неоспоримым преимуществом прошивки в двухвалковом прокатном стане является высокая точность гильз: их разностенность в 2-3 раза меньше наряду с прессованием. Это достигается напряженно-деформированным состоянием металла (очаг деформации), способствующим самоцентрированию оправки, а также гораздо меньшими осевыми нагрузками. Разностенность гильз или сохраняется практически постоянной по всей длине, или несколько уменьшается к концу (заднему). А у гильз, полученных с пресса, она, напротив, возрастает по ходу прошивки. Характерная для гильз, полученных винтовой прошивкой, волнистость 0,4-1,0 мм обычно не препятствует осуществлению последующих технологических операций обработки давлением. Однако имеется возможность снижения волнистости до 0,2-0,3 мм и менее вследствие совершенствования калибровок инструмента:

• РВ (рабочих валков)
• оправок
• линеек направляющих

Важными характеристиками способа прошивки и машин, его реализующих, являются производительность и энергоемкость. Наиболее производительными в силу непрерывного характера и высокого уровня автоматизации являются процессы прокатки. Так, скорость прокатки современных прошивных станов доходит до 1,0-1,4 м/с, а прессовая прошивка идет с быстротой в 0,1-0,4 м/с. Прокатный цикл равен 8-12 с при прошивании гильз 5-7 м длиной, а цикл прессования равен 20-40 с при прошивании гильз при длине 0,5-0,8 м.

Известно, что на процессы обработки давлением идет энергия, расходуемая на формоизменение металла. Она складывается из энергии: энергии сопротивления металла деформации плюс энергии трения, создаваемого при контакте материала с инструментом. Сопротивление металла деформации зависит от его напряженного состояния, но значительные затраты энергии характерны для напряженного состояния всестороннего сжатия. А это процессы прессования, штамповки в закрытых объемах. В этих процессах трение при контакте металла с инструментом является «вредным», так как препятствует течению металла. Так что, с точки зрения энергетических затрат прокатка предпочтительнее прессования. При винтовой прошивке «вредными» силы трения являются лишь на поверхности контакта материала. Во время его контакта с оправкой и режущим инструментом. Условия процесса винтовой прошивки:

• высокий коэффициент трения металла с валками
• низкий - на поверхности контакта с оправкой и режущим инструментом, например, используя вместо неподвижных линеек вращающиеся диски

Таким образом, сравнительный анализ указывает на предпочтительность процесса винтовой прошивки наряду с прессовой прошивкой, особенно в условиях широких объёмов производства. Малопластичные высокопрочные сплавы целесообразно деформировать прессованием.

При винтовой прокатке заготовка делает вращения вокруг оси и движется одновременно вдоль оси линии прокатки. Каждая точка перемещается при этом по спирали. Одинаковое направление при вращении валков, наклон оси каждого валка к оси линии прокатки - основные критерии возможности данного процесса. Наклон осей относится к принципиальным отличиям прокатных станов винтовой прокатки. В этой связи им дали определение как "косовалковые". Радиус, осевая скорость, угловая, тангенциальная скорости и шаг подачи - это переменные в очаге деформации.

Разворот оси валка вокруг оси, которая перпендикулярна оси прокатки, образует угол подачи. Для возможности поворота валки монтируются в барабане, который медленно поворачивается внутри станины и останавливается при необходимом угле. Угол подачи, как правило, равен 2°- 40°.

До 60-х г.г. XX века станы винтовой прокатки проектировали в расчете на небольшую производительность (угол подачи не превышал 10°). Станы были с групповым приводом. В групповой привод входили:

• электродвигатель малой мощности (переменного или постоянного тока)
• главный шпиндель
• шестеренная клеть
• универсальный шпиндельный узел.

В 70-е г.г. 20 века И.Н. Потапов и др. освоили ряд новых научно- исследовательских, конструкторских теорий, убедительно доказав тем самым возможность интенсификации процесса прошивки.

Технология прошивки была усовершенствована на базе увеличения угла подачи до 18° и применения индивидуальных приводов, не увеличивая частоту вращения валков. Разработка данных технологий и оборудований, а также их внедрение на трубных заводах позволили увеличить скорость выхода гильзы из стана до 0,9 м/с (6 гильз в минуту) и значительно повысить качество заготовок и готовой трубной продукции.

Современные конструкции прошивных станов, при сохранении основных элементов базовой модели, которая имеет два валка в горизонтальной плоскости и две направляющие линейки в вертикальной плоскости, предусматривают режим работы с большим параметром угла подачи 20° и более, имеют осевую выдачу гильзы (трехроликовые центрователи гильзы и стержня оправки), специальные приспособления у для быстрой перевалки инструмента, гидравлические или электромеханические приспособления для поворота и стопорения барабанов, зажима линеек и линейкодержателей, универсальные шпиндельные блоки на подшипниках качения и т.д. На входе стана расположены механизмы для зацентровки заготовок.

Как пример, рассмотрим оборудование модернизированного грибовидного прошивного стана (на индивидуальном приводе) валков, который работает в составе трубопрокатной линии 140 с полунепрерывным, автоматическим станом. В составе (рис. 22): передний стол (1), заталкиватель (2), клеть рабочая (3), главный привод (4), выходная часть (5), качающаяся решетка (6) и рольганг (7). Клеть имеет узел станины с поворотной крышкой (с гидроцилиндром). В цилиндрических расточках станины расположены 2 барабана с грибовидными валками диаметром в пережиме 800-900 мм. Угол подачи плавно регулируется между 0-15° (электроприводом). Положение верхней линейки изменяется с помощью электропривода, а нижняя линейка (с вводной и выводной проводками) крепится на переднем столе. На выходе стана расположен механизм перехвата стержня с пневмоприводом.

Рабочие валки работают на индивидуальном приводе, без редуктора. Двигатели 2000 кВт на постоянном токе со скоростью вращения рабочих валков 25-210 об/мин, скорость выдачи гильзы составляет 3,5-7 м/с, длина гильзы 6,2 м.

Барабан с РВ делает разворот на требуемый угол подачи с помощью специального электромеханического приспособления. Прошивной стан оборудован выходной частью с осевой выдачей гильз.

В таблице ниже см. характеристику рабочих клетей станов прошивки для трубопрокатных линий с автоматическим станом.

Одну из конструкций такой клети см. рис. 23. Клеть прошивного стана включает 2 устройства барабанов с валками, станину, механизм для откидывания крышки, 2 механизма установки валков, 2 поворотных механизма барабанов, устройство установки верхней линейки и механизм перехвата стержня оправки.

Барабаны (4) одновременно являются кассетами. В их расточках расположены на жестком креплении узлы валков (8). С целью откидывания крышки (3) станины (11) при перевалке валков (8) в станине установлены 2 гидроцилиндра (1). Их штоки соединяются с крышкой шарнирами.

Для предохранения блока станины от истирания, для облегчения разворота и смещения барабанов в крышке и станине смонтированы направляющие планки (к оси барабанов под углом 45°). Барабаны имеют механизм осевого перемещения, чтобы изменять угол: угол раствора между валками и поворотным устройством валка на угол подачи. Устройство осевого перемещения оснащено нажимным винтом (9) с гайкой (10) и приводом:

• с редуктором на червячной передаче (2) и
• электродвигателем (на торце станины).

Поворотное устройство барабана оснащено зубчатым колесом (12); оно взаимодействует с зубьями сбоку барабана. Механический привод стоит отдельно от клети.

Рис. 24. Схема современного прошивного стана с осевой выдачей гильз:
1 - толкатель; 2 - заготовка; 3 - упор; 4 - валки рабочей клети; 5 - стержень с оправкой; 6 - перехват стержня; 7 - гильза; 8 - центрователь; 9 ролики выдающие; 10- упорно-регулировочный механизм">

Новое изобретение конструкции клети стана для прошивки гильз отличается наличием направляющих дисков, работающих на подшипниках качения; они смонтированы в специальных вставках вместо линейкодержателей. Ø дисков 1300 мм, для прутка Ø макс. 160 мм. Создаваемые между диском и гильзой силы трения приводят диски во время прокатки во вращение. Диск - это тот же бандаж на ступице; он производится из высокопрочного чугуна

Использование направляющих дисков вместо линеек позволяет уменьшить овализацию очага деформации почти 1,0. Этим достигается:

• повышение точности гильз при прокатке
• значительно повышается стойкость направляющего инструмента
• улучшается качество поверхности (наружной) труб.

На станах винтовой прокатки за рубежом используют приводные направляющие диски достаточно широко.

Применение приводных дисков на станах прошивки вместо линеек имеет свои преимущества:

• высокая скорость (при прошивке заготовки в гильзу);
• условия деформируемости металла в осевом направлении лучше;
• увеличение длины получаемых гильз до 10 м при вытяжке до 5 из катаной, из круглой заготовки непрерывнолитой (нет необходимости в предварительном обжатии);
• получение гильз заданного параметра непосредственно на стане;
• нет необходимости в дальнейшем элонгировании;
• макс. отклонение по толщине стенки для гильзы Ø 175 мм (коэффициент вытяжки 3,75) составляют +0,2 мм (1,6 %) и -0,35 мм (2,8 %).

На таком прошивном стане стоит привод от электродвигателя 5500 KBт постоянного тока. Валки стана в вертикальной плоскости; Ø валков 1000 мм, максимальная осевая скорость 0,85 м/с, угол подачи настраивается в диапазоне 0-130. Прошивной стан оснащается:

• либо приводными вращающимися дисками
• либо неподвижными линейками.

Назначение трёхвалковых станов винтовой прокатки:

• прошивание
• раскатка
• калибрование

У валков этих станов одинаковый Ø, валковые оси располагаются по окружности через 120°. Касательно вытяжки можно сделать следующее заключение: на этих станах она незначительно больше, чем на пресс-валковых методах прошивки; однако меньше, чем на двухвалковых прошивных станах.

Но на трехвалковом стане при прошивке имеют место благоприятные условия деформации для обеспечения качества поверхности гильз (как внутренней, так и наружной).

Клеть трехвалкового стана (рис. 25) включает узел станины, 3 барабана (1) с РВ (2), приспособления для сведения и разведения валков, поворотный и стопорный механизмы для барабанов. Оси при развороте барабанов перпендикулярны оси при прокатке. Барабаны перемещаются в расточках крышки (3) и станины (4). Этим достигается изменение зазора между валками.

У нас в 1974 г. трехвалковый прошивной стан впервые был запущен на заводе по изготовлению титановых труб и труб из сплавов титана.

Трубопрокатные линии с трехвалковым станом прошивки в составе трубопрокатного производства с трехвалковым раскатным станом (непрерывным, автоматическим) работают на заводах Англии (два агрегата), Германии и Японии.

Прошивка заготовок иглой пуансона есть выдавливание. Выдавливание может быть: закрытым и открытым. При закрытой процедуре прошивки различают два варианта образования полости. Это два вида прошивок: заполняющая и нарастающая. При заполняющей прошивке заготовок прохождение металла идёт в радиальном направлении, протекание не ограничено. Металл выталкивается пуансоном и заполняет полость между боковыми плоскостями контейнера и заготовки. При процедуре закрытой или нарастающей прошивки деформация предварительно распрессованных заготовок осуществляется в закрытом контейнере. Процесс проходит с прохождением металла вдоль оси прошивки, навстречу игле пуансона. Высота гильзы увеличивается пропорционально объему выталкиваемого пуансоном металла. При выпуске труб применяется только прошивка в контейнере.

При заполняющей процедуре прошивки квадратную заготовку или слиток с гранями прошивают в контейнере. Он имеет круглую форму. При процедуре прошивки квадратной заготовки имеет место открытое выдавливание: металл заполняет полость между гранями заготовок и стенками контейнера. В случае, когда количество выталкиваемого пуансоном металла меньше объема свободной полости, то прошивка происходит без заполнения. Когда выталкиваемое количество металла больше объема свободной полости, контейнер переполняется. После контакта деформируемого металла со стенками контейнера по всему периметру начинается закрытое выдавливание.

Если идет процедура заполняющей прошивки, то площадь сечения пуансона состоит из суммы площадей зазоров между заготовкой и стенками контейнера. Движение металла при этом в радиальных направлениях, а высота заготовки фактически не меняется.

Преимущества прессовой прошивки объясняются всесторонним сжатием, которое усиливает пластичность металла. При сравнении условий, имеющих место при проникновении в металл носка оправки прошивной линии и иглы прошивного пуансона пресса, мы видим, как различие напряженного состояния вызывает различие контактных напряжений, создаваемых на торце проникаемого инструмента. Большая нагрузка на иглу ведет к её изгибу, провоцируя разностенность гильзы. Поэтому гильзы прошиваются прессом с ограниченной длиной. Отсюда следует вывод: прессовая прошивка рациональна при процессах, где необходимо:

• производство гильз коротких, с толстыми стенками из металлов с низкой пластичностью, что необходимо перед операциями с высоким фактором вытяжки, например, прессованием, пилигримовой прокаткой;
• производство гильз с донышком или стаканов; это необходимо перед операциями, где донышко несёт технологический смысл, например, для упора оправки при проталкивании гильз через роликовую обойму на реечных станах.

Профиль заготовки (круглая, квадратная, многогранная) и ее качество, деформирован ли металл предварительно, рыхлый слиток или нет, есть ли усадочная раковина, определяют процедуру прошивки в контейнере. Она имеется двух видов:

• Нарастающая прошивка круглой заготовки (рис. 27, б) или закрытая прошивка. Это процесс увеличения длины гильзы относительно длины заготовки. Процесс происходит вследствие прохождения смещенного из-под иглы металла в зазор между контейнером и иглой. Закрытой прошивке предшествует распрессовка заготовки в контейнере, так называемая осадка, пока не будут полностью заполнены изначальные зазоры. Это необходимо для погружения заготовок в контейнер. Распрессовка гарантирует соосность контейнера, заготовки и иглы. Благодаря этому повышается точность гильз. Процесс используется при выпуске труб прессованием.
• Заполняющая прошивка (рис. 27, в) - это прохождение вытесняемого металла в зазоры между боковыми полостями изначальной заготовки некруглого профиля и контейнером или прохождение в зону усадочной раковины и рыхлости. При этом сохраняется длина при деформации. Когда вытесняемое количество больше свободного, наблюдается комбинированный процесс. Прошивка переходит от заполняющего вида прошивки в нарастающий. Нет трения металла о стенки контейнера, и заполняющая прошивка требует усилия на иглу, но усилия меньшего, чем нарастающая прошивка.

Новые прессовые линии оснащены вертикальными или горизонтальными гидравлическими прессам для получения гильз прошивкой со сквозным отверстием или стаканов с донышком (способ Эрхарда) для последующей протяжки трубы на реечном стане.

Вертикальный пресс. Кинематическую схему см. рис. 28. Пресс состоит из установленной на опоре (18) нижней рамы (17), связанной стойками (4) с неподвижной верхней траверсой (3), в ней закреплен рабочий цилиндр (1). В приводимой в движение рабочим цилиндром (1) траверсе (5) снизу вмонтирован держатель, на котором сидит пуансон (6). К рабочей траверсе (5) на подвесках (7) подвешена другая, центрирующая траверса (16), на которой зафиксированы клещи (8). Клещами осуществляется движение коробки матрицы (10) (подъем и опускание) при её замене. Матрица удерживается в стакане при извлечении пуансона (6). Центрирующее устройство траверсы - это втулка, в которой перемещается пуансон (6). На нижней раме (17) пресса укреплена массивная стальная коробка (10), жестко удерживающая матрицу со стаканом на вертикальной оси пресса. Размеры заготовки определяют размеры матрицы. Внизу матрицы находится донышко, оно перекрывает нижний торец. С целью предотвращения вытекания металла при прошивке в зазоры между донышком и матрицей и появления заусенцев величина зазоров не должна быть более 0,75 мм на сторону.

3. Пока идет первая половина хода плунжера (2) рабочего цилиндра (1), пуансон (6) вводит заготовку в матрицу (10). При этом выталкиватель (13) и донышко (12) перемещаются вниз, а центрирующая траверса (16) соединяется с матрицей (10).
4. Центрирующая втулка плотно входит своим выступающим нижним концом в конусную часть (верхнюю часть) матрицы. Таким образом, втулка, центрируясь в матрице (10), направляет пуансон (6) по ее центру.
5. Подвесные клещи (8) траверсы (16) заходят за коробку матрицы (10) пресса, удерживая траверсу.
6. Пока плунжер (2) делает вторую половину хода, пуансон (6) прошивает заготовку. После прошивки начинают работать цилиндры обратного хода (9), поднимающие рабочую траверсу (5). При этом пуансон (6) выходит из прошитого стакана (15), удерживающегося в матрице (10) траверсой (16).
7. Когда рабочая траверса (5) достигает определенной позиции, клещи (8) размыкаются, центрирующая траверса (16) с помощью подвесок (7) увлекается вслед за pабочей траверсой. При продолжении рабочей траверсой (5) движения вверх штанга выталкивателя (13) вместе с донышком (12) выталкивает стакан из матрицы.

В прошивных прессах новых конструкций рабочая траверса движется не по колоннам, а в направляющих пазах станины пресса, снабженных пластинами износа. Тем самым устраняются перекосы рабочей траверсы, которые возникают при износе сменных втулок траверсы, скользящих по колоннам при ее движении.

Главное направление в организации крупных заготовительных производств - строительство монтажных заводов, обслуживающих большое количество монтажных организаций. Монтажные заводы выпускают:

• укрупненные узлы из трубных заготовок стальных и чугунных труб для систем отопления, водоснабжения, газоснабжения, канализации, водостоков и обвязок котельных, центрально-тепловых пунктов, насосных, бойлерных и др;
• воздуховоды и фасонные части к ним из листовой стали для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, емкости и металлоконструкции из листовой и сортовой стали;

• нестандартные фланцы для стальных труб и воздуховодов, средства крепления трубопроводов из стальных, чугунных и пластмассовых труб, а также и вентиляционных воздуховодов;
• укомплектованные нагревательные приборы.

Кроме того, на монтажных заводах собирают агрегаты, состоящие из насосов и вентиляторов с электродвигателями, производят ремонт монтажного инструмента и изготовление приспособлений для производства монтажных работ.

Технология производства на монтажных заводах ведется по операционному, поточно-операционному или конвейерному методу.

При операционном методе изделия обрабатывают на станках раздельно по операциям, но в произвольной последовательности, при этом рабочий выполняет не одну, а несколько операций.

Поточно-операционный метод характеризуется расчленением всех заготовительных и монтажных работ на отдельные операции, выполняемые в технологическом потоке специализирующимися на определенных операциях рабочими. Технологический поток организуется так, чтобы рабочему не приходилось делать лишних движений при обработке деталей.

При конвейерном методе производства строгая последовательность выполнения операций становится принудительной, так как обрабатываемые изделия движутся на конвейере от одной операции к другой; рабочие места при этом постоянные и строго фиксированные.

Современный монтажный завод заготовок для санитарно-технических систем состоит из трубозаготовительного цеха монтажных узлов из стальных труб диаметром до 50 мм с отделениями типовых трубных деталей и подготовки арматуры;

• трубозаготовительного цеха сварных монтажных узлов из стальных труб диаметром более 50 м;
• трубозаготовительного цеха монтажных узлов из чугунных канализационных и пластмассовых труб;
• цеха заготовки воздуховодов, фасонных частей и других изделий для систем вентиляции;
• котельно-сварочного цеха по изготовлению емкостей, металлоконструкций и других изделий, механического и кузнечно-прессового цехов;
• отделения комплектации нагревательных приборов;
• отделения огрунтовки готовых изделий.

При изготовлении трубных заготовок из труб диаметром до 50 мм принимают такую последовательность производственных операций разметка труб по монтажным чертежам или эскизам с натуры, перерезка труб; раззенковка их; нарезание или накатывание коротких и длинных резьб; гибка труб; комплектование заготовительных трубных деталей соединительными частями и арматурой; сборка трубных узлов на резьбах или на сварке; испытание на плотность и упаковка в транспортабельные пакеты или в контейнеры.

Для выполнения этих операций трубозаготовительный цех оборудован необходимыми станками, приспособлениями и инвентарем: отрезными, нарезными и гибочными станками, разметочными и сборочными верстаками, стеллажами для труб, стендами для испытания заготовленных узлов, сварочными аппаратами, механизированным горизонтальным и вертикальным транспортом, конвейерами для перемещения трубных заготовок. Первая операция заготовки труб - разметка.

Применяют два способа разметки труб. При одном способе рабочий размечает детали разных диаметров по каждому эскизу в отдельности. При другом способе слесарь одновременно размечает по нескольким эскизам детали одинакового диаметра труб, затем следующего диаметра и т. д. Это уменьшает количество отходов и ускоряет работу, так как освобождает рабочего от необходимости брать со стеллажа для каждого отдельного эскиза трубы разных диаметров От выбранного способа разметки зависит дальнейший технологический процесс заготовки трубопровода.

Заготовку трубопровода для санитарно-технических систем ведут по поточно-операционному методу с применением конвейеров. Обрабатываемая деталь передается конвейером от операции к операции, начиная с перерезки труб и кончая сборкой в узел.

Общий вид трубозаготовительного цеха с конвейером показан на рис. 87. Трубы со склада подаются в цех и укладываются на стеллаж-бункер 3 суточного запаса. Трубы из бункера 3 в соответствии с замерным эскизом поступают на разметочный стол трубоотрезного станка, где рабочий отмечает место перерезания трубы. После этого слесарь включает трубоотрезной станок и перерезает трубы на весь комплект заготовок по данному эскизу. На конце труб он наносит условный знак - требуемый вид обработки - и сбрасывает их в желоб трубоотрезного станка. Затем комплект труб вместе с эскизом сбрасывают в ячейку конвейера, который все время движется и доставляет детали к трубонарезным станкам 2.

Рис. 87. Цех для заготовки узлов санитарно-технических систем:
1 - трубогибочные станки, 2 - трубонарезные станки, 3 - бункер для труб, 4 - конвейер для заготовок санитарно технических систем

После нарезки трубы конвейером подаются к трубогибочным станкам 1. На одном из них изгибают трубы диаметром до 25 мм, а на другом - диаметром до 50 мм. Далее заготовки собирают в монтажные узлы согласно эскизам, навертывают на трубы фасонные части, а также арматуру.

Собранные узлы трубопроводов конвейером доставляются к месту опрессовки их сжатым воздухом на герметичность в ванне с водой. После опрессовки узлы поступают на верстак для комплектования, при котором проверяют соответствие эскизу деталей узла, добавляют необходимые стандартные детали (например, сгоны) и комплектуют этажестояк. Проверенные и скомплектованные детали связывают проволокой в пакет, привязывают к нему металлическую бирку с шифром этажестояка, а затем электрической талью по монорельсу направляют на склад готовой продукции.

При изготовлении сварных узлов детали трубопровода снимают с конвейера и помещают на секционный стеллаж, откуда подают к сверлильному станку, где сверлят отверстия для приварки муфт. От сверлильного станка детали подают в кабину сварщика для приварки муфт. После сварки детали передают для навертывания арматуры, а затем на конвейеры для опрессовки.

В отделение комплектации радиаторы доставляют в контейнерах на тележке для перегруппировки их на механизме ВМС-111М, затем их опрессовывают и укладывают в контейнер готовой продукции. В цехи по обработке чугунных канализационных труб трубы и фасонные части завозят и укладывают в стеллажи. Отсюда трубы поступают на разметочные верстаки для разметки по эскизу, а затем к станкам для перерезки и перерубки. После этого заготовленные детали труб и фасонные части на сборочных верстаках по эскизам собирают в узлы и заделывают раструбы.

После необходимой выдержки узлы укладывают на стеллажи, откуда направляют на склад готовой продукции Такой же технологический процесс заготовки трубопровода применяют в случае отсутствия конвейера, но при этом детали передают от операции к операции специальными тележками, передвигаемыми вручную, или посредством подвесных корзин, перемещаемых электрической талью по монорельсу.

Собранные детали и узлы или линии трубопровода, чтобы определить неплотность в соединениях, испытывают воздухом в ванне, наполненной водой. Для этой цели концы заготовки закрывают заглушками, из которых одна глухая (рис. 88, а), а вторая сквозная (рис. 88, б) с отверстием для подачи воздуха от компрессора. Заглушённую деталь опускают в ванну с водой, после чего открывают кран на воздушном шланге, соединенном с компрессором. Появившиеся воздушные пузырьки указывают места неплотного соединения деталей. Закрытие концов деталей заглушками с резьбой отнимает много времени. Более удобными являются быстросменные эксцентриковые заглушки. Их свободно надевают на конец трубы и закрывают, просто нажимая на эксценгриковую ручку.

Рис 88. Эксцентриковые заглушки:
а - глухая, б - сквозная, 1 - корпус, 2 - резиновое кольцо, 3 - упорный поршень, 4 - крышка, 5 - ось, 6 - эксцентриковая ручка, 7 - упор, 8 - контргайка, 9 - штуцер

Детали и узлы санитарно-технических систем должны быть испытаны на месте их изготовления:

• детали и узлы трубопроводов систем отопления - гидравлическим давлением 0,8 МПа или пневматическим давлением 0,15 МПа;
• детали и узлы трубопроводов систем холодного и горячего водоснабжения - гидравлическим давлением 1 МПа или пневматическим давлением 0,15 МПа, смывные и переливные трубы- гидравлическим давлением 0,2 МПа или пневматическим 0,15 МПа;
• детали и узлы стальных трубопроводов, предназначенные для заделки в отопительные панели, - гидравлическим давлением 1 МПа.

Продолжительность гидравлического или пневматического испытания деталей и узлов трубопроводов 1- 2 мин. Обнаруженные при испытаниях неплотности трубопроводов должны быть устранены.

В трубозаготовительном цехе чугунных трубопроводов собирают монтажные узлы систем хозяйственно- фекальной и ливневой канализации. Технологический процесс в цехе организуется по поточно-операционному методу в такой последовательности: размечают трубы и фасонные части на верстаке: перерубают трубы и фасонные части на специальном механизме; собирают узлы на стенде-карусели; заделывают раструбные стыки, кроме монтажных. Монтажные узлы укомплектовывают средствами крепления и задвижками, если они предусмотрены по проекту.

В этом же цехе (обособленное помещение) заготовляют пластмассовые трубопроводы для систем канализации и водостоков.

Приступая впервые к выполнению работы на монтажном заводе, молодой рабочий должен получить от мастера подробные указания о правилах и приемах безопасного ее выполнения. Работать можно только на исправных станках и механизмах. Все вращающиеся части станка и механизма - зубчатые колеса, шкивы, ременные передачи - должны иметь прочно укрепленное ограждение Нельзя надевать и переводить на ходу приводные ремни и касаться вращающихся частей, так как при этом можно получить ранение.

Рабочий инструмент и обрабатываемые детали нужно прочно укреплять на станке до его пуска. Менять рабочий инструмент, устанавливать и укреплять обрабатываемые детали, чистить и смазывать станок, убирать стружку и опилки можно только после остановки станка. Нельзя передавать или принимать инструмент или заготовку через станок во время его работы.

Станки и электрооборудование должны иметь защитное заземление. У рубильников для пуска электродвигателей станков и механизмов не должно быть оголенных проводов, они должны быть защищены кожухами и заземлены. При прекращении работы станок следует остановить, рубильник выключить, а рабочий инструмент отвести от отрабатываемой детали.

При централизованной заготовке узлов и деталей инженерных систем и технологических трубопроводов, как правило, используют специализированные инструменты и оборудование для различных операций: резка, нарезание резьбы, гнутье, сварки и пр.

Для механической резки труб и проката используют как стационарные отрезные станки различных типов, так и переносные приспособления и устройства.

Для резки водо-газопроводных и бесшовных труб диаметром 15-76 мм без отделки кромок под сварку применяют трубоотрезные станки ВМС-35А) (рис. 8.4) и СТД-ША. На этих механизмах трубы отрезают режущим диском, закрепленным на валу качающегося редуктора. Подача режущего диска на трубу и его возврат осуществляются пневмоцилиндром.

При резке длинномерных прямых труб к механизмам приставляют подставки с защитным кожухом. Трубы получают вращательное движение от режущего диска.

Рис. 8.4.

• 1 - опорные ролики; 2 - режущий диск; 3 - качающийся цилиндрический редуктор; 4 - электродвигатель; 5 - пневмоцилиндр; 6 - педаль управления;
• 7 - защитный кожух для трубы; 8 - станина

При резке абразивными кругами применяют высокоскоростные маятниковые пилы ПДМ-75, ПМС 300/400 для труб диаметром, соответственно, 15-76 мм и 57-133 мм.

Маятниковая пила ПДМ-75 (рис. 8.5) оборудована качающейся рамой, шарнирно связанной со стойкой. На раме установлен абразивный диск с приводом. Труба при резке закрепляется в тисках. Тиски пилы ПМС- 300/400 позволяют резку под углом до 45°.

Рис. 8.5.

• 1 - тиски; 2 - стол;
• 3 - электродвигатель; 4- качающаяся рама;
• 5 - рукоятка;
• 6 - абразивный диск

Для газопламенной и плазменной резки труб используют специальные установки.

Газопламенный способ резки применяют преимущественно для прямой резки труб 7) у 100 мм и выше, для фасонной резки труб при изготовлении деталей и соединений трубопроводов из углеродистой стали, а плазменный способ - из легированной стали и цветных металлов.

Установка УРТ-630 (рис. 8.6) предназначена для газопламенной и плазменной резки прямых отрезков труб Д 80-600 мм, секторов сварных отводов и штуцеров переходных ответвлений. Установка оборудована механизмом, обеспечивающим переменный угол разделки кромок под сварку. С помощью кривошипно-кулисного механизма 6 и механизма 2 передвижения резака достигается необходимая траектория перемещения резака. Использование фрикционного вращателя трубы 8 с прижимным роликом 7 исключает необходимость переналадки установки при прямой резке труб разных диаметров.

Рис. 8.В. Установка УРТ-630 для газопламенной и плазменной резки труб:

• 1 - труба; 2 - механизм передвижения резака; 3 - электропривод; 4 станина;
• 5 - пневмоприжим: 6 - кривошипно-кулисный механизм; 7 - прижимной ролик;
• 8 - фрикционный вращатель

Отличительная особенность установки УРТ-630 - механизация вспомогательных операций, включая подачу труб и транспортирование отрезанных патрубков на последующие операции.

Газопламенную вырезку отверстий в трубах Д 150-500 мм под штуцера ответвлений Д 50-400 мм и фасонную резку концов ответвлений Д, 150-400 мм для соединения труб врезкой производят без предварительной разметки на приспособления СУ-1М и ПРГ-1.

Установка СУ-1М (рис. 8.7) представляет собой опорную стойку 1 с винтовой направляющей, на которой располагается головка для

Рис. 8.7.

1 - стойка; 2 - рукоятка; 3 - кривошипно-кулисный механизм; 4 - обрабатываемая труба; 5 - резак; 6 - поворотная штанга

вырезки отверстий в трубах. Головка оборудована кривошипно-кулисным механизмом 3, который обеспечивает требуемый постоянный зазор между концом резака 5 и поверхностью трубы 4. Резак приводится в движение вручную. На заданный размер установка настраивается путем регулирования хода кривошипа по шкале. Масса установки 56 кг.

Для формирования резьбы на концах труб и патрубков используют различные станки. Для нарезания резьбы применяют станки ВМС-2А, СТД-125, а для накатывания резьб - СТД-129, СТД-575. Для нарезки резьб на трубах больших диаметров используют резьбонарезные станки 9Н14С, 1983М.

Резьбонарезной станок ВМС-2А (рис. 8.8) предназначен для нарезки резьбы на водогазопроводных трубах диаметром 15-50 мм. Нарезка резьбы на трубах производится самораскрывающейся резьбонарезной головкой с тангенциальными гребенками. Станок оборудован пневматическим зажимом труб, установленным на каретке. Подвод трубы к резьбонарезной головке производится вручную, а дальнейшее перемещение при нарезке резьбы производится самоза-тягиванием. Заусенцы внутри трубы снимаются зенкером, расположенным в шпинделе станка.

Резьбонакатный станок СТД-129 (рис. 8.9) предназначен для накатки резьбы как на обыкновенных, так и на легких водогазопровод-

Рис. 8.8.

ных трубах. Станок работает по полуавтоматическому циклу. Зажим детали, подача заготовки и ее ускоренный возврат, раскрытие и закрытие резьбонакатной головки осуществляются пневмоцилиндром.

Рис. 8.9.

• 1 - резьбонакатная головка; 2 - система охлаждения и смазки;
• 3 - подающая каретка с тисками

Проверяют резьбу специальными резьбовыми калибрами. Все витки резьбы должны быть полными, чистыми, без срывов, заусенцев и забоин.

Для гнутья стальных труб в холодном состоянии используют механизированные станки СТД-439, ГСТМ-21, ВМС-26,СТД-102 и др.

Трубогибочный станок СТД-439 (рис. 8.10) предназначен для гнутья водогазопроводных труб диаметром 15-32 мм. На станке имеются пирамидально расположенные подвижные и неподвижные обкаточные ролики. Каждая пара подвижных и неподвижных роликов служит для гнутья труб определенного диаметра. Трубу, предназначенную для гнутья, заводят в хомут, который соответствует ее диаметру.

Рис. 8.10. Трубогибочный станок СТД-439: а - общий вид станка; 6 - этапы гнутья;

1 - корпус; 2 - гибочные ролики; 3 - неподвижные ролики; 4 - труба; 5 - скоба

При включении станка подвижный ролик, двигаясь вокруг неподвижного ролика, обкатывает трубу, тем самым изгибая ее.

Технические характеристики станка 439

Трубогибочный станок ГСТМ-21 предназначен для гнутья труб значительных диаметров (25, 32, 40, 50, 65, 80) с применением дор-новых головок (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Трубогибочная машина ГСТМ-21: а - общий вид станка;

• 1 - чугунная станина; 2 - гибочные ролики; 3 - поворотная штанга; 4 - прижимное устройство; 5 - электродвигатель;
• 6 - труба; 7 - скоба; 8 - штанга; 9 - дорн

Многопозиционные станки предназначены для массового изготовления таких изделий, как отводы, утки, скобы из водогазопроводных труб.

Трубогибочный станок ВМС-62 имеет шесть гибочных позиций, три из которых - на один типоразмер трубы, а три - на другой. Каждая позиция настроена на свой вид изделия.

Трубогибочный многопозиционный станок СТД-106 для изготовления отводов и полуотводов имеет восемь гибочных позиций (по две позиции на каждый типоразмер трубы).

Технические характеристики многопозиционных гибочных станков представлены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Технические характеристики многопозиционных гибочных станков

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для закатки концов трубных заготовок, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Станок содержит смонтированные на общей станине полый шпиндель с механизмом зажима заготовок, поперечный суппорт, отрезной нож, привод поперечного суппорта, формующий инструмент и механизм подачи заготовок, продольный суппорт, установленный с возможностью перемещения вдоль оси шпинделя, копир, неподвижно закрепленный на станине, кронштейн с опорным роликом копира, закрепленный на продольном суппорте, пружину растяжения, один конец которой закреплен в поперечном, а другой - в продольном суппорте. При этом поперечный суппорт выполнен с направляющими, параллельными оси шпинделя, продольный суппорт установлен на направляющих поперечного суппорта и посредством пружины поджат через опорный ролик к копиру. Формующий инструмент установлен на продольном суппорте, а отрезной нож размещен перед формующим инструментом. Расширяются технологические возможности за счет получения на заготовках закатанной части различной формы и горловин. 4 ил.

Рисунки к патенту РФ 2355499

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для закатки концов трубных заготовок, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен станок для закатки концов трубных заготовок, содержащий станину, полый шпиндель с патроном, поворотный суппорт, осуществляющий движение вокруг оси, перпендикулярной оси шпинделя, формующий инструмент, установленный на поворотном суппорте, и механизм подачи заготовок (SU, авторское свидетельство, 227971, 7с, 12).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного станка для закатки концов трубных заготовок, является невозможность получения на заготовках закатанной части различной формы (плоской, сферической, эллипсоидной, криволинейной). Кроме того, необходимость оснащения станка поворотным суппортом с соответствующим приводом делает невозможным использование универсальных токарных станков и приводит к удорожанию оборудования.

Известна машина для обкатки горловин баллонов, выбранная в качестве прототипа, содержащая смонтированные на общей станине полый шпиндель с механизмом зажима заготовок, поперечный суппорт с отрезным ножом, привод поперечного суппорта, формующий инструмент и механизм подачи заготовок (SU, авторское свидетельство, 325074, B21D 22/16, 41/04).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной машины для обкатки горловин баллонов, является то, что она предназначена лишь для получения горловин на баллонах и не может быть использована для получения на заготовках закатанной части различной формы (плоской, сферической, эллипсоидной, криволинейной).

Основной задачей, на решение которой направлен заявленный станок для закатки концов трубных заготовок, является расширение технологических возможностей.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного станка для закатки концов трубных заготовок, является возможность получения на заготовках как закатанной части различной формы (плоской, сферической, эллипсоидной, криволинейной), так и горловин.

Указанный технический результат достигается тем, что станок для закатки концов трубных заготовок, содержащий смонтированные на общей станине полый шпиндель с механизмом зажима заготовок, поперечный суппорт с отрезным ножом, привод поперечного суппорта, формующий инструмент и механизм подачи заготовок, согласно изобретению дополнительно оснащен продольным суппортом, установленным с возможностью перемещения вдоль оси шпинделя, копиром, неподвижно закрепленным на станине, кронштейном с опорным роликом копира, закрепленным на продольном суппорте, а также пружиной растяжения, один конец которой закреплен в поперечном, а другой - в продольном суппорте, при этом поперечный суппорт выполнен с направляющими, параллельными оси шпинделя, продольный суппорт установлен на направляющих поперечного суппорта и посредством пружины поджат через опорный ролик к копиру, формующий инструмент установлен на продольном суппорте, а отрезной нож размещен перед формующим инструментом.

Использование станка для закатки концов трубных заготовок с заявленными признаками позволяет реализовать при закатке перемещение формующего инструмента в двух взаимно перпендикулярных направлениях, используя лишь один привод поперечного суппорта, при этом взаимное перемещение продольного суппорта относительно поперечного жестко регламентировано профилем копира, что обеспечивает получение на заготовках как закатанной части требуемой формы (плоской, сферической, эллипсоидной, криволинейной), так и горловины (при необходимости).

Размещение отрезного ножа перед формующим инструментом позволяет производить подрезку конца трубной заготовки до требуемой длины вылета, обеспечивая качественное уплотнение кромок в месте их стыка при закатке.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленного станка для закатки концов трубных заготовок, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Изучение известных технических решений в данной и смежных областях техники не позволило выявить признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен станок для закатки концов трубных заготовок, вид сбоку.

На фиг.2 изображен станок для закатки концов трубных заготовок, вид сверху.

На фиг.3 представлен разрез А-А на фиг.2.

На фиг.4 изображен станок (вид сверху) в момент смыкания кромок при получении на заготовке донной части сферической формы.

Станок для закатки концов трубных заготовок содержит станину 1, полый приводной шпиндель 2 с пневмопатроном 3, опорную плиту 4 с направляющими, поперечный суппорт 5 с направляющими, привод поперечного суппорта, состоящий из гидроцилиндра 6 и тяги 7, копир 8 и механизм подачи заготовок в пневмопатрон шпинделя, выполненный в виде пневмоцилиндра 9. Поперечный суппорт имеет возможность перемещения по направляющим опорной плиты 4 в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. На поперечном суппорте 5 установлен продольный суппорт 10, отрезной нож 11, призма 12 для размещения заготовки до и после закатки, а также кронштейн 13 с опорным роликом 14. Продольный суппорт 10, на котором установлен формующий инструмент 15, имеет возможность перемещения вдоль оси шпинделя по направляющим поперечного суппорта 5. Кроме того, станок оснащен пружиной растяжения 16, одним концом закрепленной в поперечном суппорте 5, а другим - в продольном суппорте 10. Пружина поджимает продольный суппорт 10 к рабочей поверхности копира 8 через опорный ролик 14, установленный в кронштейне 13. В исходном положении станка пружина 16 находится в растянутом состоянии.

Станок для закатки концов трубных заготовок работает следующим образом. Трубная заготовка 17 устанавливается на призму 12, затем с помощью пневмоцилиндра 9 вводится в полость шпинделя 2 на требуемую глубину и зажимается пневмопатроном 3 шпинделя. Включается вращение шпинделя, заготовке придается вращательное движение, после чего с помощью гидроцилиндра 6 и тяги 7 поперечному суппорту 5 сообщается поступательное движение в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. В процессе перемещения поперечного суппорта 5 отрезной нож 11 подрезает конец трубной заготовки до требуемой длины вылета, после чего начинается его закатка формующим инструментом 15. В процессе закатки опорный ролик 14 перемещается по рабочей поверхности копира 8, передавая через кронштейн 13 требуемое направление перемещения продольному суппорту 10 и установленному на нем формующему инструменту 15. Перемещаясь в двух взаимно перпендикулярных направлениях, формующий инструмент производит формование конца трубной заготовки с получением готового изделия с требуемой формой закатанной части. При этом пружина 16 либо дополнительно растягивается (при перемещении продольного суппорта в сторону шпинделя 2), либо ее исходное растяжение несколько уменьшается (при перемещении продольного суппорта в сторону пневмоцилиндра 9). После окончания процесса закатки шпиндель 2 останавливается, пневмопатрон 3 освобождает готовое изделие, которое с помощью толкателя (условно не показан), вводимого в полость шпинделя, выталкивается на призму 12 и удаляется из рабочей зоны станка.

Использование станка для закатки концов трубных заготовок позволяет получать изделия с закатанной частью, имеющей различную форму (плоскую, сферическую, эллипсоидную или криволинейную), а также изделия с горловиной. При этом получение различной формы закатанной части и горловин трубных заготовок обусловлено лишь установкой копира соответствующей формы. Относительно невысокая сложность и универсальность конструкции заявленного технического решения позволяет использовать в качестве базы универсальные токарные станки, отказавшись от изготовления, либо приобретения специализированных станков для закатки, являющихся, как правило, сложным и дорогостоящим оборудованием.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:

Средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно: при изготовлении различных полых изделий с донной частью и/или горловиной, в том числе биметаллических изделий;

Для заявленного изобретения в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных средств и методов;

Средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Станок для закатки концов трубных заготовок, содержащий смонтированные на общей станине полый шпиндель с механизмом зажима заготовок, поперечный суппорт, отрезной нож, привод поперечного суппорта, формующий инструмент и механизм подачи заготовок, отличающийся тем, что он снабжен продольным суппортом, установленным с возможностью перемещения вдоль оси шпинделя, копиром, неподвижно закрепленным на станине, кронштейном с опорным роликом копира, закрепленным на продольном суппорте, а также пружиной растяжения, один конец которой закреплен в поперечном, а другой в продольном суппорте, при этом поперечный суппорт выполнен с направляющими, параллельными оси шпинделя, продольный суппорт установлен на направляющих поперечного суппорта и посредством пружины поджат через опорный ролик к копиру, формующий инструмент установлен на продольном суппорте, а отрезной нож размещен перед формующим инструментом.

Бесшовные холоднотянутые трубы изготавливают из горячекатаной заготовки, получаемой преимущественно с автоматических и непрерывных станов, реже - с реечных, трехвалковых и пильгерных станов, а также из горячепрессованной заготовки, получаемой на горизонтальных и вертикальных прессах.

Сначала изготавливают гильзы из круглой заготовки (рис. 1, а) или слитка прошивкой на станах косой прокатки, а также из квадратной заготовки прошивкой на прессах б.

Затем на прокатных или реечных станах из гильз получают трубы.

Горячепрессованные трубы получают как из сплошной, так и из полой заготовки в.

При косой прошивке заготовку нагревают до 1200-1300 с в методической или кольцевой печи. Косовалковый стан имеет два валка бочкообразной, дисковой или грибовидной формы, наклоненные к оси прокатки под некоторым углом. Между валками устанавливается конусообразная оправка, удерживаемая упорным стержнем. При обжатии между валками металл в центральной части разрыхляется под влиянием растягивающих напряжений, способствуя образованию полости и облегчая раскатку гильзы на оправке. По окончании прошивки гильзу освобождают от стержня. При настройке стана с целью получения гильз заданных размеров рабочие валки устанавливают на определенном расстоянии один относительно другого и размещают между валками оправки необходимого размера. Способом косой прошивки получают гильзы для труб диаметром 40-600 мм.

В связи с тем, что валки станов косой прошивки имеют по своей длине различные радиусы и соответствующие окружные скорости по поверхности, перемещение наружных слоев заготовки будет происходить также с различными скоростями, что приводит к скручиванию гильзы. В направлении скручивания возникают большие растягивающие напряжения в металле, поэтому даже при незначительных поверхностных дефектах на заготовке (волосовины, неметаллические включения и др.) на поверхности гильзы образуются дефекты в виде плен, трещин, рванин и т.д. Большое значение для качества гильз, скорости прошивки и расхода энергии имеет форма оправки и место ее установки в прошивном стане. При косой прошивке литые слитки подают в валки донным концом, а не усадочной раковиной. Благодаря этому влияние некачественного металла в месте усадочной раковины резко уменьшается и ограничивается лишь небольшим участком длины прошитой гильзы. Большое влияние на качество гильз оказывает нагрев заготовки: при неравномерности образуется повышенная разностенность и кривизна, а при перегреве образуются наружные плены.

Производительность прошивных станов зависит в основном от продолжительности самой прошивки и вспомогательных операций. Продолжительность косой прошивки зависит от размеров и материала заготовки и гильз, калибровки валков, скорости вращения, наклона и других факторов.

На станах косой прошивки в сравнении с прошивкой на прессах получают более длинные и тонкостенные гильзы. Способ прошивки в гильзы на прессах заключается в следующем. Квадратную заготовку в горячем или холодном состоянии разрезают на мерные длины 300-700 мм, калибруют по диагонали, нагревают и прошивают на прессе в гильзы-стаканы. В процессе прошивки квадратной заготовки в круглой матрице круглым пуансоном происходит заполнение зазора между заготовкой и матрицей и подъем металла вверх между пуансоном и матрицей.

Преимуществом данного способа перед косой прошивкой является отсутствие растягивающих напряжений в металле и, как следствие, отсутствие трещин и плен на внутренней и наружной поверхностях. Даже если на заготовке имелись трещины и плены, то в процессе прошивки они "залечиваются" и не развиваются, как при косой прошивке. Гильза, полученная на прессе из квадратной заготовки, имеет внизу донышко. Если в дальнейшем предусмотрена деформация на реечном стане, то донышко оставляют, а для прокатки на двухвалковом стане пробивают на другом прессе. Для обеспечения минимальной разностенности гильз при настройке прошивного пресса необходимо обеспечить полное совпадение осей пуансона и матрицы , для чего применяют различные устройства и калибровку диагоналей заготовки.

На современных гидравлических прессах изготавливают до пяти гильзов (стаканов) в минуту. Производительность пресса зависит от мощности и скорости прессования, а также от вспомогательных операций (подачи заготовок к прессу, уборки гильз от пресса и др.).

При изготовлении горячекатаных труб из гильз наибольшее распространение получили автоматические установки. Технологический процесс изготовления труб на этих установках включает следующие основные операции: прошивка на косовалковых станах, раскатка гильз в трубы, обкатка, калибровка и при необходимости редуцирование. На автоматических установках изготавливают трубы диаметром 60-426 мм, причем подразделяют автоматические установки по сортаменту на малые (60- 159 мм), средние (102-250 мм) и большие (159-426 мм). Применение редукционных станов позволяет получить минимальный диаметр труб на малых установках 38 мм, а на средних - 60 мм. Раскатной автоматический стан предназначен для прокатки гильз, полученных на прошивном стане, в трубы с заданной толщиной стенки. Схема прокатки труб в автоматическом стане дана на рис. 2, а. Трубы прокатывают за 2-3 пропуска в одном калибре на оправках различных диаметров. В последнее время появились автоматические установки с двумя последовательно установленными раскатными станами. Наиболее распространенные автоматические установки имеют в своем составе один или два прошивных стана, раскатной стан, две обкатные машины, калибровочный стан и другое оборудование. Два прошивных стана используют для труб диаметром более 219 мм, а для меньших диаметров - один.

Схемой деформации предусмотрено, что после осуществления захвата гильзы валками до встречи с оправкой происходит редуцирование по диаметру без изменения толщины стенки. В дальнейшем на конической части оправки происходит обжатие по толщине стенки, которая заканчивается на цилиндрическом пояске оправки. Внутрь трубы, перед прокаткой вводят технологическую смазку в виде смеси поваренной соли с графитом либо одной соли. Прокатанные в автоматическом стане трубы направляют попеременно по одной на первую и вторую обкатные машины, где трубы раскатываются на оправках. При этом диаметр трубы несколько увеличивается (на 3-9 %), сглаживаются полученные на стане неровности поверхности в виде бугров, выступов и царапин.

В обкатных машинах устраняются овальность труб и значительно уменьшается разностенность. Происходит также укорочение трубы на 1-6 %. На калибровочных станах получают заданные размеры готовых горячекатаных труб. Калибровочные станы состоят из непрерывной группы двухвалковых клетей с круглым калибром в последней клети. Обычно число клетей колеблется в пределах 3-7. Расположены клети под углом 90 друг к другу. Суммарное обжатие составляет 2-15 мм в зависимости от числа клетей. После калибровки трубы поступают на холодильник и далее на редукционный стан либо при его отсутствии - на отделку. Основными дефектами, появляющимися при прокатке труб на автоматическом стане, являются внутренние и наружные плены. Они образуются в результате неправильной настройки прошивного стана и вследствие низкого качества исходной заготовки. К часто встречающимся дефектам относятся также разностенность, риски и порезы.

На установках с непрерывным станом прокатывают трубы размером 51-108х2-15 мм, а при дальнейшем редуцировании - до диаметра 17 мм. В состав таких установок входят прошивной стан валкового типа, непрерывный стан для прокатки труб на длинной оправке, оправкоизвлекатель, калибровочный и редукционный станы. Такие установки в сравнении с существующими автоматическими станами имеют большую производительность, экономически более выгодны и позволяют получать лучшую по качеству заготовку для дальнейшей холодной деформации.

Как и при прокатке на автоматических станах, для прокатки труб на непрерывном стане применяют катаную круглую заготовку. После прошивки гильзу подают на непрерывный стан. В клетях этого стана (7-9 рабочих клетей) имеется по два рабочих валка, расположенных под углом 90 друг к другу по оси прокатки. Труба прокатывается на оправке одновременно во всех клетях, перед прокаткой оправка смазывается. На современных непрерывных станах применяют сочетание круглых и овальных калибров. Схема прокатки труб в одной клети приведена на рис. 2, б. Обжатие трубы в различных парах валков различно: в первой паре происходит в основном редуцирование по диаметру с незначительной деформацией по толщине стенки, в основной группе - деформация по диаметру и толщине стенки, в последней паре - калибровка по диаметру из овала в круг с целью создания равномерного зазора между трубой и оправкой.

Прокатанные на непрерывном стане трубы вместе с оправками подают на стержнеизвлекатель, где извлекают оправку из трубы. Стержнеизвлекатель представляет собой обычный цепной волочильный стан, где выступающий задний конец оправки захватывают подвижными клещами, а труба упирается в специальный упор. Извлеченная оправка поступает по рольгангу на смазку, а труба - в калибровочный или редукционный стан. Основной брак при прокатке на непрерывных станах получается из-за износа валков и оправок, настройки стана, а также некачественного металла. Брак, полученный на прошивном и на непрерывном станах, как правило, не исчезает. Применение современных непрерывных станов, как заготовочных для дальнейшего холодного передела, позволяет получать горячекатаные трубы с чистой и гладкой наружной и внутренней поверхностью. К недостаткам применения станов данной конструкции относятся ограниченный сортамент горячекатаных труб и наличие большого парка инструмента.

Заготовкой для волочения могут быть бесшовные трубы, полученные на реечных станах. Трубы-заготовки изготавливают диаметром 57-219 мм с толщиной стенки 2,5-15 мм. Для изготовления труб на реечных станах используют катаную заготовку квадратного сечения. Технологический процесс производства труб на установках с реечным станом состоит из следующих основных операций: прошивки на прессе в гильзы-стаканы, раскатки на стане-элонгаторе, проталкивания стаканов при помощи дорна через ряд колец или роликовых обойм на реечном стане, обкатки в обкатной машине, извлечения дорна, обрезки донышка, калибровки наружного диаметра в калибровочном стане и отделки. Схема проталкивания труб на реечном стане через матрицы (кольца) показана на рис. 2, в. Преимуществом способа изготовления труб на установках с реечным станом в сравнении с другими является отсутствие плен на внутренней поверхности из-за применения данного способа прошивки. Все виды брака на установках с реечным станом подразделяются на недокат (разрыв стакана в элонгаторе, пробивание донышка, разрыв труб в реечном стане) и брак готовых труб (риски, мелкие трещины, раковины, повышенная разностенность и др.). Основным недостатком установок с реечным станом является получение труб с повышенной разностенностью; кроме того, данные установки имеют довольно низкую производительность. В СССР установки с реечным станом не получили широкого распространения.

На установках с трехвалковым раскатным станом получают горячекатаные бесшовные трубы с точностью по толщине стенки в 2-2,5 раза больше, чем на установках с автоматическим станом. На установках прокатывают трубы диаметром 38-200 мм с толщиной стенки 3-25 мм и более. Технологический процесс включает в себя прошивку на косовалковых станах, раскатку гильз в трубы на трехвалковых станах на длинной оправке и калибровку труб на калибровочных станах. На трехвалковых станах получают трубы с минимальными допусками и припусками по разностенности. Схема очага деформации при прокатке труб на трехвалковом стане показана на рис. 2, г. В трехвалковой раскатной клети валки расположены под углом 120 относительно друг друга. Валки наклонены к оси прокатки (угол раскатки) примерно на 7, угол скрещивания осей валка и прокатки (угол подачи) составляет 3-6. Угол раскатки определяет степень поперечной раскатки, а угол подачи - скорость прокатки. Валки вращаются в одном направлении. При прокатке гильзы (вследствие наклонного положения валков относительно оси прокатки) после захвата происходит ее редуцирование, так как существует зазор между гильзой и оправкой. При дальнейшем движении гильзы в конусе захвата происходит обжатие по диаметру и толщине стенки, причем величина обжатия по стенке равна уменьшению радиуса гильзы. Основная деформация по стенке осуществляется гребнем валка. Условием стабильности процесса прокатки на трехвалковом стане является создание достаточных втягивающих сил, которые обеспечиваются на участке захвата, для преодоления выталкивающих сил, которые образуются передней частью гребня валка. После обжатия стенки происходит ее калибровка на калибрующем участке и дальнейшая раскатка на выходном коническом участке с подъемом трубы по диаметру и образованием зазора, необходимого для свободного извлечения оправки из трубы. Основными видами брака при прокатке на трехвалковых станах являются наружные винтовые порезы, граненность, расслоение, мелкие раковины и рябизна, повышенная овальность, трещины и др. Производительность установок с трехвалковым станом ниже, чем установок с автоматическим станом.

Горячекатаные бесшовные трубы, полученные на установках с пилигримовыми станами, редко применяются в качестве заготовки для волочения. На пилигримовых станах получают трубы диаметром 48-650 мм с толщиной стенки 2,25-50 мм. Технологический процесс производства труб на установках с пилигримовым станом включает прошивку слитков в гильзы, прокатку гильз в трубы на пилигримовых станах, калибровку или редуцирование труб, отделку. В соответствии с размерами прокатываемых труб пилигримовые установки делятся на малые, средние и большие. На этих установках основная деформация осуществляется на пилигримовых станах, а не на прошивных.

Схема прокатки труб на пилигримовых станах показана на рис. 2, д. Рабочие валки имеют круглый ручей с переменной по окружности шириной и глубиной. Валки вращаются в направлении, обратном направлению подачи гильзы. Размеры холостого калибра больше диаметра гильзы. Гильза вместе с длинной оправкой (дорном) подающим аппаратом задается в раскрытый зев валков. При дальнейшей прокатке размеры калибра "в свету" постепенно уменьшаются и происходит деформация трубы. При этом валками отжимается захваченный кольцеобразный участок гильзы в направлении вращения валков, а участок гильзы вместе с дорном перемещается назад. Гильзу подают частями после поворота валков на 360 с кантовкой гильзы вокруг оси на 90. При прокатке на пилигримовых станах всегда остается задний конусный участок гильзы, называемый пилигримовой головкой, которая после прокатки обрезается на пиле. Прошитая гильза всегда задается в стан донной частью слитка. После прокатки каждой гильзы необходима смена и охлаждение дорна, поэтому для одного стана в работе одновременно используют несколько дорнов. На качество труб влияет не только правильное ведение технологического процесса, но и дендритная структура литого металла. Основные виды брака: трещины, плены, расслой металла, местное утолщение диаметра труб в виде "бугров", закаты, рванины, "гармошка" и др.

Одной из разновидностей пилигримовой прокатки служит холодная (теплая) прокатка труб на станах типа ХПТ. Трубы, полученные на этих станах, широко применяются в виде заготовки для волочения. Отличительной особенностью процесса холодной прокатки состоит в том, что коническая оправка неподвижна, а рабочая клеть с валками подвижна.

Сущность способа валковой холодной (теплой) прокатки заключается в периодическом уменьшении диаметра и толщины стенки труб. Рабочие калибры с полукруглой выточкой переменного сечения закрепляются на валках, а коническая оправка - на неподвижном стержне.

Трубная заготовка, надетая на стержень с оправкой, задним концом зажимается в патроне подачи и поворота, а передним концом входит в кольцевую щель, образованную калибрами и оправкой. При движении клети вперед сначала труба обжимается только по диаметру до соприкосновения с оправкой, а затем по диаметру и толщине стенки. В крайнем переднем положении клети получают заданные размеры готовой трубы и заготовки поворачиваются. Обратным ходом клети раскатывается неравномерность толщины стенки по периметру, полученная за счет выпусков калибров.

К недостаткам станов ХПТ относятся: низкая производительность, трудоемкость изготовления инструмента, высокие эксплуатационные расходы и др.

Роликовые станы холодной прокатки труб (типа ХПТР) имеют также возвратно-поступательное движение рабочей клети, имеющей 3-4 катающих ролика. Прокатка осуществляется на цилиндрической оправке. Калибр роликов в конце прямого хода клети образует замкнутый круг. Данные станы предназначены для получения тонкостенных и особотонкостенных труб. Сортамент прокатываемых труб: 8-120х0,1-0,8 мм.

Прессованная заготовка для волочения применяется широко для изготовления труб из цветных металлов и меньше для труб из черных металлов. Основным преимуществом прессования является возможность получения труб из малопластичных металлов, специальных профилей, биметаллических и др. Прессованием получают стальные трубы диаметром 38-140 мм с толщиной стенки 2- 6 мм. Технологический процесс изготовления труб на установках с прессом состоит из следующих основных операций: прессования, редуцирования и отделки. Исходным материалом для прессования служат круглые катаные заготовки. При прессовании вначале штемпелем запрессовывают заготовку в приемник пресса. Затем пуансоном прошивают ее и выдавливают через кольцевое отверстие, образованное матрицей и иглой; причем пуансон и штемпель двигаются одновременно до полного выпрессовывания трубы. Оставшийся пресс-остаток обрезается пилой. В отдельных случаях применяется заранее прошитая или просверленная заготовка; длина прессованных труб 25-40 м.

Сварные трубы изготовляют формовкой из полосы или штрипса; кромки соединяют сваркой различными способами. В последнее время сварные трубы находят все большее распространение, так как они значительно дешевле бесшовных. Водопроводные и газопроводные трубы размером 10÷114х2÷5 мм изготавливают из углеродистой стали печной сваркой встык. Технологический процесс состоит из следующих основных операций: размотки рулона, нагрева, формовки со сваркой давлением, редуцирования или калибровки, отделки. При электрической сварке кромок после формовки цикл технологических операций примерно одинаков. Электросваркой получают тонкостенные трубы с высоким качеством сварного шва. Наиболее распространенной является сварка сопротивлением. Этим способом получают трубы диаметром до 630 мм с толщиной стенки 0,15-20 мм. Трубы формуют на непрерывном стане (5-12 клетей). Кромки штрипса разогревают электрическим током и сваривают. Наружный грат снимается резцом в процессе сварки труб, внутренний - в процессе сварки или на отдельно стоящем оборудовании; иногда применяют закатку грата. При производстве труб большого диаметра применяют сварку под слоем флюса. В последнее время при производстве сварных труб применяют индукционную и радиочастотную сварку. При индукционной сварке кромки штрипса нагревают вихревыми токами и сваривают давлением приводных роликов. При радиочастотной сварке током частот 400-500 тыс. Гц нагревают только узкую зону кромок и также под давлением сваривают. Применение данных способов положительно влияет на качество шва и повышает производительность станов.

Свертно-паяные трубы как заготовки для дальнейшего холодного волочения изготавливают диаметром 3-32 мм с толщиной стенки 0,2-1,5 мм с продольным расположением кромок из омедненной стальной ленты и со спиральным - из стальной неомедненной ленты. Технологический процесс состоит из подготовки и сворачивания ленты в заготовку, нагрева заготовки для спайки, разрезки и отделки труб. Все операции осуществляют непрерывно на одной установке. Свертно-паяные трубы могут изготавливаться биметаллическими. При изготовлении труб из неомедненной ленты в состав установки входит кромкоскашивающий стан для среза кромки резцами. Производительность установок для изготовления свертно-паяных труб до 35 м/мин.