РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НОВЫХ ПРОЦЕССОВ
ВОЛОЧЕНИЯ ТРУБ
По мере повышения эксплуатационных требований к изготавливаемым трубам и
выделения особой категории труб – прецизионных развивались теоретические и
технологические основы их производства.
Значительный вклад в развитие этого приоритетного научно-технического
направления внесли ученые и специалисты, представители различных научных школ,
среди них:
московская школа – Л.Е.Альшевский, А.А.Ильюшин, И.М.Павлов, И.Л.Перлин,
Ю.Ф.Шевакин, Ф.С.Сейдалиев, М.З.Ерманок и другие;
уральская школа – В.Л.Колмогоров, В.И.Уральский, А.А.Богатов, В.Я.Шапиро и
другие;
днепропетровская школа – Я.Е.Осада, П.И.Орро, А.А. Динник, М.Б.Рогов,
М.В.Попов, Е.Д.Кузнецов, М.Д.Медвинский, А.В.Аранович, Г.А.Савин, Ю.М.Беликов и
другие;
германская школа – О.Павельски, О.Армштоф и другие.
С развитием приоритетных отраслей промышленности в значительной мере повысились
требования к трубам ответственного назначения [14], что вызывает, в свою
очередь, необходимость по-новому, на современном уровне подходить к организации
их производства.
В первую очередь, необходимо обеспечить стабильность технологического процесса
за счет оптимального подбора его основных параметров и, в случае возможного
рассогласования (отказа), своевременное внесение необходимой корректировки для
его восстановления.
К основным параметрам, существенно влияющим на протекание технологического
процесса изготовления прецизионных труб широкого сортамента из черных и цветных
металлов с применением процессов волочения без оправки, на подвижной и
закрепленной оправках относятся: характеристики исходного металла,
характеристики технологических смазок, геометрические параметры и качество
поверхностей исходной трубной заготовки, характеристики волочильного
инструмента – волок и оправок (геометрические параметры и шероховатость
поверхности); деформационно-скоростные параметры (коэффициент вытяжки,
напряжение волочения, усилие волочения, контактное давление на волоку и оправку
и др.).
Вопросы переработки нетрадиционной трубной заготовки (рис. 1.11) в трубы
широкого сортамента с использованием способов волочения на подвижной оправке и
без оправки до настоящего времени не рассматривались и комплексные
теоретические исследования не проводились.
До настоящего времени применяемые математические выражения [62,63,132–135]
носят разобщенный характер, имеют ограниченную область применения.. Так, они не
учитывают условия нестационарного процесса волочения, не всегда учитывают все
параметры процесса, довольно сложны для использования в инженерных расчетах
применительно к практическим условиям.
Выполненные в работе теоретические исследования направлены на разработку
адекватных средств для аналитического определения параметров процессов
волочения, в том числе в нестационарных условиях, легко адаптирующихся и
максимально учитывающих условия реального производства.
На основании результатов многочисленных экспериментов, проведенных автором
совместно с Ю.М. Беликовым и другими сотрудниками ГТИ [136], получены
эмпирические математические зависимости изменения толщины стенки при волочении
без оправки. Варьировали различными параметрами (угол волоки, коэффициент
трения, геометрические размеры исходной и готовой трубы, количество
последовательно расположенных волок, степень деформации и другое).
Аналитические и экспериментальные исследования [137,138] позволили получить
математическую модель процесса волочения труб на подвижной и закрепленной
оправках, учитывающую различные факторы процесса (подразделы 2.1.2 и 2.1.3).
Технологические рекомендации, определяющие оптимальный диапазон деформационных
параметров (коэффициент вытяжки, величины зазора между трубой и оправкой и
др.), позволяют обеспечить стабильные условия протекания технологического
процесса [14].
Результаты проведенных экспериментальных исследований подтвердили их
достоверность при использовании в реальных производственных условиях, после
чего были выданы практические рекомендации, которые используются при
проектировании новых современных мини-заводов и специализированных промышленных
участков по производству прецизионных труб широкого сортамента ответственного
назначения.
Аналитические выражения для анализа и определения параметров технологического
процессам изготовления прецизионных труб
2.1.1. Управление изменением толщины стенки трубы при волочении без оправки
Одна из главных тенденций мировой практики – стремление получить
унифицированную трубную (сварную или бесшовную) заготовку, пригодную для
изготовления широкого сортамента труб. Например, применение сварной трубной
заготовки со стандартной толщиной стенки для изготовления труб с широким
диапазоном диаметров методом холодного редуцирования или безоправочного
волочения. Другим примером является применение прецизионных латунных труб в
диапазоне 2...11х0,25 мм и 9...11х0,45 мм для телескопических сборок, где важно
осуществить финишное безоправочное волочение из унифицированной по толщине
стенки заготовки.
Актуальным вопросом является переработка в трубы нетрадиционной трубной
заготовки (гильз артиллерийских выстрелов), имеющей по длине три участка с
изменяющимся диаметром и колебанием стенки (от 1 до 8 мм) (рис.1.11, 1.15).
Основным практическим вопросом при безоправочной деформации труб по диаметру
является определение изменения толщины стенки.
Это в первую очередь относится к процессам волочения, обжатия по диаметру в
зоне редуцирования на станах ХПТ, деформации в непрерывных редукционных и
калибровочных станах.
Н
- Київ+380960830922