RU2070464C1 - Method and radially forging machine for production of precision pipes - Google Patents
Method and radially forging machine for production of precision pipes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2070464C1 RU2070464C1 RU95100381A RU95100381A RU2070464C1 RU 2070464 C1 RU2070464 C1 RU 2070464C1 RU 95100381 A RU95100381 A RU 95100381A RU 95100381 A RU95100381 A RU 95100381A RU 2070464 C1 RU2070464 C1 RU 2070464C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- forging
- mandrel
- pipe
- channel
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к производству прецизионных труб, и может быть использовано преимущественно при изготовлении скважинных штанговых насосов. The invention relates to the field of metal forming, in particular to the production of precision pipes, and can be used mainly in the manufacture of borehole sucker rod pumps.
Известен способ изготовления трубных заготовок методом радиальной ковки, например, по публикациям [1] [2] предусматривающий формообразование поковки на длинной подвижной оправке, перемещающейся вместе с поковкой относительно бойков. После завершения процесса ковки готовое изделие снимают с оправки с помощью съемника, оснащенного гидравлическим приводом. A known method of manufacturing pipe billets by radial forging, for example, according to publications [1] [2] provides for the formation of forgings on a long movable mandrel, moving together with the forging relative to the strikers. After the forging process is completed, the finished product is removed from the mandrel using a puller equipped with a hydraulic drive.
Недостаток способа в ограничении длины обрабатываемой детали (не более 1,5 м). Это обусловлено применением длинной оправки и возможностью съема с нее поковки. The disadvantage of this method is to limit the length of the workpiece (not more than 1.5 m). This is due to the use of a long mandrel and the possibility of removing forgings from it.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ формообразования длинномерных труб на короткой оправке, неподвижно устанавливаемой в зоне действия бойков [3]
Недостаток этого способа в применяемых технологических приемах и устройствах для их осуществления, не позволяющих получить прецизионные трубы с чистовыми поверхностями.The closest technical solution to the proposed is a method of forming long pipes on a short mandrel, motionlessly installed in the area of action of the strikers [3]
The disadvantage of this method in the applied technological methods and devices for their implementation, which do not allow to obtain precision pipes with finished surfaces.
Устанавливаемая на державке короткая оправка "плавает" при горячей ковке в очаге деформации относительно теоретической оси ковки, что является причиной повышенной разностенности поковки трубы, деформируемой в горячем состоянии, и увеличения припусков под последующую мехобработку. The short mandrel mounted on the holder “floats” during hot forging in the deformation zone relative to the theoretical axis of the forging, which is the reason for the increased difference in the forging of the pipe that is deformed in the hot state and the increase in allowances for subsequent machining.
Механически обработанную концентричную трубную заготовку по этой же схеме, то есть на неподвижной оправке, деформируют и в холодном состоянии, при этом качество трубы улучшается, разностенность ее не превышает допустимой величины, однако шероховатость канала требует дополнительной обработки - хонингования. A machined concentric tube billet according to the same scheme, that is, on a stationary mandrel, is also deformed in the cold state, while the quality of the tube improves, its difference does not exceed the permissible value, however, the roughness of the channel requires additional processing - honing.
Задачей разработки способа и устройства является получение прецизионных труб для цилиндров скважинных штанговых насосов радиальной ковкой в окончательном виде без дополнительной мехобработки, то есть с допуском по внутреннему диаметру не более ±0,02 мм и шероховатостью поверхности канала по Ra не более 0,2 мкм. The objective of the development of the method and device is to obtain precision pipes for the cylinders of borehole sucker rod pumps by radial forging in the final form without additional machining, that is, with an internal diameter tolerance of not more than ± 0.02 mm and a channel surface roughness of Ra not more than 0.2 μm.
Указанный результат достигается тем, что предложен способ, согласно которому:
на последнем переходе деформирования расточенного полуфабриката трубы одновременно с холодной радиальной ковкой производят последовательное выглаживание сформированного канала до окончательных размеров, формы и шероховатости дополнительной оправкой с цилиндрическим калибрующим пояском; - полуфабрикат прецизионной трубы получают горячей вытяжкой, выполняемой с постоянной фиксацией оправки по каналу уже откованной части трубы с помощью центрирующего хвостовика.The specified result is achieved by the fact that the proposed method according to which:
at the last transition of deformation of the bored semi-finished product, simultaneously with cold radial forging, the formed channel is sequentially smoothed to the final size, shape and roughness with an additional mandrel with a cylindrical calibrating girdle; - the semi-finished product of the precision pipe is obtained by hot exhaust, performed with constant fixation of the mandrel along the channel of the already forged part of the pipe using a centering shank.
Для осуществления способа предложена радиально-ковочная машина, содержащая один ковочный блок с комплектом бойков, две зажимные головки - манипуляторы, расположенные с обеих сторон ковочного блока, и ковочную оправку, устанавливаемую в зоне действия бойков с помощью штанги-державки, проходящей внутри шпинделя зажимной головки, при этом:
в ковочной оправке присоединена дополнительная выглаживающая оправка, рабочая часть которой смещена за пределы зоны ковки и имеет диаметр калибрующего пояска, превышающий диаметр той части ковочной оправки, которая формирует канал трубы;
выглаживающая оправка выполнена, например, из твердого сплава и насажена на стержень ковочной оправки через эластичную, например, полиуретановую втулку;
ковочная оправка малым основанием конуса рабочей поверхности состыкована с малым основанием конуса выглаживающей оправки;
оправка для горячей вытяжки полуфабриката трубы снабжена центрирующим хвостовиком, диаметр которого на 0,05 0,1 мм меньше диаметра той части ковочной оправки, которая формирует канал трубы.To implement the method, a radial forging machine is proposed, comprising one forging block with a set of strikers, two clamping heads — manipulators located on both sides of the forging block, and a forging mandrel installed in the zone of action of the strikers by means of a holder bar passing inside the clamping head spindle , wherein:
an additional smoothing mandrel is attached to the forging mandrel, the working part of which is shifted outside the forging zone and has a diameter of the calibrating girdle that exceeds the diameter of the part of the forging mandrel that forms the pipe channel;
the smoothing mandrel is made, for example, of hard alloy and is mounted on the forging mandrel rod through an elastic, for example, polyurethane sleeve;
the forging mandrel with the small base of the cone of the working surface is docked with the small base of the cone of the smoothing mandrel;
the mandrel for hot drawing the semi-finished pipe is equipped with a centering shank, the diameter of which is 0.05 0.1 mm less than the diameter of the part of the forging mandrel that forms the pipe channel.
Существенные отличия предлагаемого способа от прототипа [3] заключаются в следующем:
на последнем переходе деформирования одновременно с холодной радиальной ковкой производят последовательное выглаживание сформированного канала трубы до окончательных размеров, формы и шероховатости дополнительной оправкой с цилиндрическим калибрующим пояском;
полуфабрикат трубы получают горячей вытяжкой при постоянной фиксации оправки по каналу уже откованной части трубы с помощью центрирующего хвостовика; это обеспечивает высокую точность трубы и прежде всего ее концентричность, поэтому достаточны минимальные припуски и только для расточки канала под последующую холодную деформацию.Significant differences of the proposed method from the prototype [3] are as follows:
at the last transition of deformation, simultaneously with cold radial forging, sequentially smoothing the formed pipe channel to the final dimensions, shape and roughness with an additional mandrel with a cylindrical calibrating girdle;
prefabricated pipes are obtained by hot exhaust with constant fixation of the mandrel along the channel of the already forged part of the pipe using a centering shank; this ensures high accuracy of the pipe and, above all, its concentricity; therefore, minimal allowances are sufficient and only for channel boring for subsequent cold deformation.
Устройство для осуществления предлагаемого способа отличается дополнительной выглаживающей оправкой, присоединенной через эластичную втулку к ковочной оправке и расположенной за пределами очага деформации; эта оправка предназначена для выглаживания, то есть дополнительной деформации канала, поэтому ее калибрующий поясок имеет больший диаметр по отношению к внутреннему диаметру трубы, формируемому ковочной оправкой. Этим и отличается предлагаемая сборная оправка от известных длинных подвижных оправок с двумя центрирующими поясками с диаметрами, равными внутреннему диаметру изделия после обжатия и расположенными за пределами механизма обжатия на значительном расстоянии друг от друга [2] Эти пояски предназначены не для деформации поверхности канала, а для улучшения прямолинейности поковки и не в процессе ковки, а после ее завершения, то есть во время съема детали с оправки с помощью гидравлического приспособления ([2] стр. 146 147). A device for implementing the proposed method is characterized by an additional smoothing mandrel connected through an elastic sleeve to the forging mandrel and located outside the deformation zone; This mandrel is designed for smoothing, that is, additional deformation of the channel, therefore its calibrating girdle has a larger diameter with respect to the inner diameter of the pipe formed by the forging mandrel. This distinguishes the proposed prefabricated mandrel from the known long movable mandrels with two centering belts with diameters equal to the inner diameter of the product after crimping and located outside the crimping mechanism at a considerable distance from each other [2] These belts are not intended to deform the surface of the channel, but improving the straightness of the forging and not during the forging process, but after it is completed, that is, during removal of the part from the mandrel using a hydraulic device ([2] p. 146 147).
Кроме этого предлагаемое устройство отличается оправкой для горячей вытяжки полуфабриката трубы, снабженной центрирующим хвостовиком, диаметр которого на 0,05 0,1 мм меньше диаметра формируемого канала трубы. Эта ступенчатая оправка с одной рабочей поверхностью обеспечивает получение точной трубы с концентричными поверхностями и постоянным внутренним диаметром по всей длине трубы. По своей конструкции и назначению она существенно отличается от известной ступенчатой оправки с двумя рабочими поверхностями разных диаметров ([3] стр. 11), которая может менять свое положение в зоне деформации в процессе ковки и предназначена для формирования уступов или выступов в любом месте канала поковки; оправку такой конструкции нельзя использовать для ковки точных труб с минимальными припусками в канале. In addition, the proposed device is characterized by a mandrel for hot drawing of a semi-finished pipe equipped with a centering shank, the diameter of which is 0.05 0.1 mm less than the diameter of the formed pipe channel. This stepped mandrel with one working surface provides an accurate pipe with concentric surfaces and a constant inner diameter along the entire length of the pipe. In its design and purpose, it differs significantly from the known stepped mandrel with two working surfaces of different diameters ([3] p. 11), which can change its position in the deformation zone during forging and is designed to form ledges or protrusions anywhere in the forging channel ; a mandrel of this design cannot be used for forging precision pipes with minimal allowances in the channel.
Способ и устройство поясняются чертежами, где на фиг. 1 изображена схема горячей радиальной ковки полуфабриката цилиндра на оправке с центрирующим хвостовиком; на фиг. 2 схема холодной радиальной ковки цилиндра на сборной оправке с последующим выглаживанием канала; на фиг. 3 ковочная оправка с конической рабочей поверхностью, к которой присоединена дополнительная выглаживающая оправка. The method and device are illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of hot radial forging of a semi-finished cylinder on a mandrel with a centering shank; in FIG. 2 diagram of cold radial forging of a cylinder on a prefabricated mandrel with subsequent smoothing of the channel; in FIG. 3 forging mandrel with a conical working surface, to which an additional smoothing mandrel is attached.
Устройство для изготовления прецизионных труб содержит ковочный блок с комплектом бойков 1, две зажимные головки 2, размещенные с обеих сторон ковочного блока; оправку 3, расположенную в зоне действия бойков и закрепленную на державке 4. Оправка для горячей ковки содержит хвостовик 5 для центрирования ее по каналу продеформированной части трубы 6. На стержне оправки для холодной ковки размещена дополнительная выглаживающая оправка 7 с промежуточной эластичной втулкой 8, выполненной, например, из полиуретана, закрепленной гайкой 9. A device for manufacturing precision pipes comprises a forging block with a set of
При изготовлении полуфабриката цилиндра нагретую до ковочной температуры трубу 6 куют одновременно четырьмя бойками 1 на короткой неподвижной оправке 3, закрепленной на державке 4, при этом центрирующий хвостовик 5 фиксирует оправку по оси ковки перед очередным обжатием в момент, когда поковка перемещается зажимной головкой 2. Положение конической рабочей поверхности оправки 3 в очаге деформации выбирают таким образом, чтобы зазор α между центрирующим хвостовиком 5 и внутренней поверхностью откованной части трубы не превышал 0,05 0,1 мм. После расточки канала, необходимой для удаления обезуглероженного слоя металла, осуществляют окончательную операцию формирования цилиндра холодной радиальной ковкой (фиг. 2). Исходную заготовку перемещают в зоне деформации зажимной головкой 2 и куют бойками 1 на неподвижной оправке 3, закрепленной на державке 4, затем канал продеформированной части трубы 6 последовательно выглаживают дополнительной оправкой 7. Положение конической рабочей поверхности оправки 3 в зоне ковки определяют в соответствии с выбранной степенью деформации при выглаживании канала согласно условию:
где di наименьший диаметр поверхности ковочной оправки, формирующей канал цилиндра перед выглаживанием;
dk диаметр выглаживающей оправки;
e степень деформации при выглаживании канала;
D наружный диаметр откованного цилиндра.In the manufacture of the semi-finished product of the cylinder, the
where d i is the smallest diameter of the surface of the forging mandrel forming the cylinder channel before smoothing;
d k the diameter of the smoothing mandrel;
e the degree of deformation when smoothing the channel;
D is the outer diameter of the forged cylinder.
Конкретным примером реализации технического решения может рассматриваться технология изготовления прецизионной трубы на радиально-ковочной машине усилием 2 МН. Исходный пруток диаметром 90 мм и длиной 1000 мм из стали 38Х2МОА рассверливают на ⌀вн 35 мм, затем обтачивают по наружной поверхности до ⌀н 80 мм, выдерживая разностенность не более 0,2 мм.A concrete example of the implementation of a technical solution can be considered the technology of manufacturing a precision pipe on a radially forging machine with a force of 2 MN. The initial bar with a diameter of 90 mm and a length of 1000 mm made of steel 38Kh2MOA is drilled to ⌀ vn 35 mm, then turned on the outer surface to ⌀ n 80 mm, withstanding a difference of not more than 0.2 mm.
Полученную заготовку нагревают до 1150oС± 15o и куют на 4-бойковой радиально-ковочной машине; при этом канал поковки формируют водоохлаждаемой конической оправкой с центрирующим хвостовиком и получают полуфабрикат следующих размеров: ⌀н 50 мм, ⌀вн 32 мм, длина 3500 мм (коэффициент вытяжки 3,5). После чего трубу растачивают до ⌀вн 35 мм с шероховатостью в канале Ra 1,6 0,8, подрезают торцы и оформляют технологический конец длиной 200 400 мм под захваты зажимной головки радиально-ковочной машины. На внутреннюю поверхность исходной заготовки наносят жидкую технологическую смазку и куют в холодном состоянии на конической оправке, затем канал трубы выглаживают дополнительной оправкой, рабочая часть которой смещена за пределы зоны ковки. Таким образом получают цилиндр длиной 4100 мм, с наружным диаметром 44 мм, внутренним диаметром 32,28±0,015 мм, с шероховатостью в канале по Ra 0,15 0,20 мм.The resulting workpiece is heated to 1150 o C ± 15 o and forged on a 4-pin radial forging machine; wherein the forging channel is formed by a water-cooled conical mandrel with a centering shank and a semi-finished product of the following sizes is obtained: ⌀ n 50 mm, ⌀ inner 32 mm, length 3500 mm (drawing ratio 3.5). After that, the pipe is bored to ⌀ VN 35 mm with a roughness in the channel Ra 1.6 0.8, the ends are cut and the technological end is formed with a length of 200 400 mm under the grips of the clamping head of the radial forging machine. Liquid technological grease is applied to the inner surface of the initial billet and forged in a cold state on a conical mandrel, then the pipe channel is smoothed with an additional mandrel, the working part of which is shifted outside the forging zone. Thus, a cylinder with a length of 4100 mm, with an outer diameter of 44 mm, an inner diameter of 32.28 ± 0.015 mm, and a roughness in the channel of Ra 0.15 0.20 mm is obtained.
Для радиальной ковки характерна дробность деформации, когда четыре бойка действуют синхронно с большой частотой ударов (до 2000 в мин). Поэтому пульсирующее приложение нагрузки не только способствует снижению удельных давлений в очаге деформации, но и обеспечивает возможность одновременного выглаживания канала изготавливаемой прецизионной трубы. Такое совмещение операций обеспечивает существенные преимущества:
точность формирования канала цилиндра по сравнению с традиционной технологией холодной ковки или холодного волочения трубы повышается в 10 раз, отклонения размеров по диаметру не более ±0,02 мм;
значительно уменьшается шероховатость внутренней поверхности, Ra не более 0,2 мкм;
канал цилиндра скважинного штангового насоса формируется в окончательном виде и при этом исключаются трудоемкие финишные операции: хонингование, полирование;
улучшаются эксплуатационные характеристики цилиндра за счет упрочнения поверхности канала при холодной деформации и благоприятной схемы остаточных напряжений, повышающих конструктивную прочность детали;
открывается возможность унификации основных деталей скважинного штангового насоса: цилиндра и плунжера, это будет одним из решающих преимуществ предлагаемой технологии.The radial forging is characterized by the fragmentation of deformation, when four strikers act synchronously with a high frequency of impacts (up to 2000 per minute). Therefore, the pulsating application of the load not only helps to reduce the specific pressures in the deformation zone, but also provides the possibility of simultaneously smoothing the channel of the manufactured precision pipe. This combination of operations provides significant advantages:
the accuracy of the formation of the cylinder channel in comparison with the traditional technology of cold forging or cold drawing of the pipe is increased by 10 times, the deviation in diameter is not more than ± 0.02 mm;
the roughness of the inner surface is significantly reduced, Ra not more than 0.2 μm;
the cylinder channel of the borehole sucker rod pump is formed in its final form and the laborious finishing operations are excluded: honing, polishing;
improved cylinder performance due to hardening of the channel surface during cold deformation and a favorable residual stress scheme that increase the structural strength of the part;
the opportunity to unify the main parts of a borehole sucker rod pump: cylinder and plunger, this will be one of the decisive advantages of the proposed technology.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100381A RU2070464C1 (en) | 1995-01-11 | 1995-01-11 | Method and radially forging machine for production of precision pipes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95100381A RU2070464C1 (en) | 1995-01-11 | 1995-01-11 | Method and radially forging machine for production of precision pipes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2070464C1 true RU2070464C1 (en) | 1996-12-20 |
| RU95100381A RU95100381A (en) | 1997-03-10 |
Family
ID=20163895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95100381A RU2070464C1 (en) | 1995-01-11 | 1995-01-11 | Method and radially forging machine for production of precision pipes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2070464C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493931C2 (en) * | 2011-09-28 | 2013-09-27 | Виктор Андреевич ЛАЗОРКИН | Method of making precision pipes and radial forging machine to this end |
| RU2690326C1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-05-31 | Григорий Иванович Коваль | Device for radial forging of hollow profiles on the mandrel |
-
1995
- 1995-01-11 RU RU95100381A patent/RU2070464C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Кадымов Г.М., Тюрин В.А. Применение РОМ в производстве заготовок для нефтяного машиностроения, Кузнечно-штамповочное производство, 1987, N 6, с.17 - 18. 2. Радюченко Ю.С. Ротационное обжатие.- М.: Машиностроение, 1972, с.146 - 147. 3. Ростовщиков В.А. Технология и оборудование для формообразования полых длинномерных поковок горячим радиальным обжатием. Кузнечно-штамповочное производство, 1987, N 6, с.10 - 13. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2493931C2 (en) * | 2011-09-28 | 2013-09-27 | Виктор Андреевич ЛАЗОРКИН | Method of making precision pipes and radial forging machine to this end |
| RU2690326C1 (en) * | 2017-11-30 | 2019-05-31 | Григорий Иванович Коваль | Device for radial forging of hollow profiles on the mandrel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95100381A (en) | 1997-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6960121B2 (en) | Method of honing bores | |
| US4649728A (en) | Integral joint forming of work-hardenable high alloy tubing | |
| CA1172878A (en) | Method and tool for the cold forging of internally profiled tubes | |
| US5040294A (en) | Process for producing a camshaft | |
| RU2234998C1 (en) | Method for making hollow cylindrical elongated blank (variants) | |
| RU2070464C1 (en) | Method and radially forging machine for production of precision pipes | |
| RU2722939C1 (en) | Method of making complex profile axisymmetric parts | |
| CN103974788A (en) | Method for manufacturing seamless pipe | |
| RU2354488C2 (en) | Method of rifled bore fabrication | |
| US20060123877A1 (en) | Double-cavity heading die | |
| CN113441675A (en) | High-precision hydraulic cylinder barrel for radial cold forging and manufacturing method thereof | |
| RU2461436C1 (en) | Method of producing variable cross-section thin-wall shells | |
| RU2343034C2 (en) | Method for manufacture of profile shells | |
| SU774904A1 (en) | Method of relieving residual strain in tubular blanks | |
| US2029508A (en) | Method of making hollow articles | |
| JP3920581B2 (en) | Manufacturing method for thick thin tube | |
| RU2503523C2 (en) | Method of producing precision tubes and device to this end | |
| RU2279942C1 (en) | Method of rotation drawing of hollow shaped parts | |
| RU2799823C1 (en) | Method for manufacturing steel complex-shaped shells | |
| RU2759144C1 (en) | Method for manufacturing axisymmetric shells with internal riffles | |
| RU2493931C2 (en) | Method of making precision pipes and radial forging machine to this end | |
| SU1393521A1 (en) | Tool for radial and rotary forging | |
| RU2055701C1 (en) | Method of precision working of elongated tubes | |
| RU2085341C1 (en) | Method of machining of deep conical holes | |
| US4370879A (en) | Method for manufacturing a piercing mandrel |