ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРУ И СТОЙКОСТЬ ИНСТРУМЕНТА РЕЖИМОВ УСЛОВИЙ ОБРАБОТКИ ПРИ ХОЛОДНОЙ ГИБКЕ ТРУБ С РАСКАТОМ

Суть холодной гибки труб с раскатом заключается в том, что при вращении раскатника (рис. 1), заведенного в трубу с достаточно большим натягом, в каждой точке кольцевой зоны раскатывания возникает знакопеременный изгиб, при котором изгибные напряжения ненадолго достигают предела текучести. В результате, при приложении к трубе относительно небольшого изгибающего усилия в перемещающейся кольцевой зоне, происходит гибка трубы [3].

Рисунок 1. Схема холодной гибки трубы с раскатыванием: 1 – труба, 2 – раскатной инструмент, 3 – гибочный ролик

Проблема состоит в том, что инструмент, если быть точнее, шарики раскатной головки быстро изнашиваются из-за большого натяга и нагрева при процессе раскатывания так как именно они непосредственно взаимодействуют со стенками трубы.

Шарики раскатной головки изготовляют из твердого сплава, который получают на основе хрома, вольфрама, титана; используются прочные карбиды, не подверженные разложению и растворению при высокой температуре. Твердый сплав может быть литым или спеченным. Карбиды отличаются хрупкостью. В этой связи для формирования твердого материала их зерна связывают железом, кобальтом или никелем. Кроме того, возможен вариант изготовления из закаленной стали.

Температура в зоне гиба изменяется во времени. Первоначально она растет, после наблюдается интенсивное снижение вплоть до нормализации около определенного значения [2].

Нетрудно догадаться, что рост температуры происходит из-за деформации стенки трубы, что в свою очередь происходит по причине натяга раскатного инструмента относительно диаметра испытуемого объекта.

Площадь контакта получается в виде небольшого пятна, которое перемещается во внутренней поверхности трубы. В месте контакта возникают сжимающие радиальные напряжения, а где контакта нет – растягивающие.  

 Одним из вариантов повышения работоспособности шариков раскатной головки является применение смазочно-охлаждающей жидкости на основе масла, которое уменьшает трение в зоне контакта.

Проверка осуществлялась путем помещения двух искусственных термопар в зоны А1 и А2 (рис. 2), после чего, зона где проводился раскат, проходила через девять точек (рис. 3). Далее, данные заносились в таблицу 1 [3].

Рисунок 2. Установка термопар

Рисунок 3. Точки измерения температуры

Таблица 1.

Результаты измерения воздействия масла

Недостаток этого способа в том, что данный вид СОЖ дороже и его сложно использовать.

Другой путь повышения стойкости является применение износостойкого покрытия. Примером может служить CVD (Chemical Vapor Deposition) покрытие на основе оксида алюминия. Данный вид выступает как тепловой барьер, способствует улучшению стойкости к пластической деформации.

При гибке труб следует выбирать подачу минимальную, обеспечивающую заданную производительность, так как от нее зависит изгибающий момент самой трубы. Подтверждением является график показанный на рисунке 4 где можно увидеть снижение погрешности формы от величины подачи [1, с. 23].

Рисунок 4. Зависимость погрешности формы от величины подачи:

1 – для трехшарикового раскатника, 2 – для четырехшарикового раскатника

Список литературы:  

1. Козлов А.В. Развитие теории, технологии и оборудования для холодной гибки тонкостенных труб с воздействием на трубу вращающимся деформирующим инструментом. Автореф. дис. д-р техн. наук – Челябинск, 2010 – 36 с.
2. Козлов А.В. Исследование температурных характеристик в зоне гиба / А.В.Козлов, А.В. Бобылев, В.Г. Шеркунов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Серия «Обработка металлов давлением». – Магнитогорск: Изд-во МГТУ, 2013 – Вып. 1. – С. 41 – 44. 
3. Чумичев А.Е. Изучение тепловых явлений при гибке труб с раскатыванием // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. X междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10.