Ротационная вытяжка металла

Тех. процесс дорнования

Этот процесс стал называться благодаря инструменту, оно называется дорном. Конструктивно он сделан в форме стержня с одним или несколькими зубьями. В зависимости от способа использования дорны делятся на инструменты скольжения и качения.

Технологический процесс состоит в холодном деформировании (уплотнении) поверхности детали при помощи движения дорна. В большинстве случаев этой технологией делают дорнование отверстий. В данном случае инструмент передвигается вдоль канала ствола. За счёт сделанного усилия он обеспечивает:

• уплотнение внутреннего слоя поверхности вдоль всего отверстия;
• увеличение качества отделываемой детали (убираются оставшиеся шероховатости);
• возрастает диаметр отверстия с повышением его класса точности.

Оценка качества тех. процесса выполняется за счёт контроля следующих показателей:

• величины создаваемого натяга;
• скорости движения инструмента в середине отверстия;
• значения созданной силы;
• показателей возникающей деформации.

Величина первого параметра проявляется на качестве получившейся поверхности. Он рассчитывается как разница между внутренним диаметром отделываемой детали и диаметром используемого дорна. Если разница будет очень большой – это не даст возможность получить хорошее уплотнение и освободится от шероховатости.

Очень маленькая величина натяга уменьшает скорость выполнения работ, приводит к ненужной деформации поверхности которая обрабатывается, возникновению излишних внутренних стрессов. По этому величина данного параметра рассчитывается с учитыванием критериев пластичности детали и дорна.

Сила, которая нужна для выполнения работ, разделяется на две составляющие:

• осевую (направленную вдоль линии движения);
• радиальную (действует перпендикулярно осевой).

Первая обеспечивает движение инструмента вдоль отверстия, и благодаря этому повышает диаметр внутри. Вторая определяет качество поучаемой поверхности (класс точности после обработки)

В некоторых случаях для уменьшения силы трения, тем более в зоне неконтактной деформации применяют дорнование с противодавлением смазки.

Методом дорнования делают доводку шовных труб

Во время обработки швов сварки очень важно понимать физические свойства металла и толщину стенок. Подобные трубы используются, к примеру, для гидроцилиндров

По этому в результате проведения дорнования в первую очередь проводят проверки на крепость. В качестве критерия можно применять критерий предельной прочности или степень экспандирования.

Это интересно: Доводка и притирка — технология, инструменты, материалы

1 Что представляет собой дорнование?

Во время эксплуатации поверхности металлических деталей испытывают серьезные нагрузки, которые практически не воспринимаются внутренними слоями изделий. Именно слои, находящиеся сверху, противодействуют разнообразным негативным влияниям, начиная от теплового воздействия и коррозии, и заканчивая изнашиванием деталей.

Дорнование, как процесс эффективной обработки поверхностей, как раз и был создан для того, чтобы нивелировать все указанные проявления, увеличивая тем самым уровень износостойкости и надежности изделий из металла.

Дорнирование представляет собой инновационный вариант обработки отверстий деталей методом локального холодного деформирования, выполняемого по пластической технологии. Его суть следующая: дорн (специальное рабочее приспособление) передвигается внутри ствола изделия и за счет натяга обеспечивает:

• модификацию геометрических параметров и форм детали в целом и ее поперечного сечения в частности;
• качественное нивелирование имеющихся шероховатостей;
• упрочнение поверхностного слоя металла.

Механические параметры и основные схемы

Рабочий должен учесть множество технологических параметров операции, поскольку при случайном отклонении от нормы могут значительно измениться технические параметры обработки, что приведет к нарушению точности процедуры.

Натяг

Один из главных параметров — это натяг. С технической точки зрения натяг — это разница между размерами исходного отверстия и инструмента-дорна (обычно этот показатель измеряют в миллиметрах, а в качестве объекта измерений используют диаметр трубы и диаметр дорна). Если натяг слишком большой (то есть дорн и отверстие сильно отличаются по размерам), то будет проблематично сделать гладкую твердую поверхность. Также при обработке нужно учесть некоторые особенности материала, из которого сделана труба — пластичность, твердость и так далее.

Сила

Помимо натяга большое значение имеет сила дорнования, а означает этот параметр интенсивность обработки отверстия

Обратите внимание, что различают два вида силы дорнования — радиальная и осевая. Под радиальной силой подразумевают степень воздействия дорна в перпендикулярном направлении

Этот показатель отражает степень расширения диаметра трубы при обработке.

Под осевой силой подразумевают воздействие инструмента вдоль своей оси. Чем выше этот показатель будет, тем легче дорн будет срезать различные шероховатости

Также обратите внимание, что при обработке нужно учитывать относительную деформацию. Этот показатель отражает степень увеличения наружной части детали

Выбор схемы

Также перед обработкой необходимо выбрать схему дорнования — методом растяжения, методом сжатия или комбинированным методом. Каждая технология имеет свои плюсы и минусы.

Самый популярный — комбинированный метод по схеме растяжения-сжатия. В чем причина его популярности? Он не создает избыточную осевую нагрузку, характерную для методов обычного растяжения или сжатия. Благодаря этому обработка осуществляется плавно, что позволяет избежать появления механических повреждений.

Однако нужно помнить, что схема комбинированного метода требует специальной техники, которая стоит достаточно дорого. Для дорнование трубы в домашних условиях, следует выбирать альтернативный метод.

2 Дорнирование ствола – объемное и поверхностное

Процесс обработки отверстий без удаления стружки в настоящее время может выполняться объемно либо поверхностно. В первом случае процедура ведется по всему сечению (поперечному) заготовки. Она позволяет получать за один проход рабочего инструмента, оснащенного несколькими зубьями, величину шероховатости от 0,04 до 0,63 микрометров при точности отверстий на уровне 11 единиц по шкале IT.

Объемное дорнование рекомендовано для обработки длинных цилиндров, трубных изделий, изготовленных в виде гильз. Оно с успехом заменяет собой менее эффективную операцию чернового растачивания таких деталей. Объемное деформирование дает возможность работать с любыми по длине трубами, обеспечивая необходимый показатель их прямолинейности.

Дорнование поверхностного типа гарантирует получение шероховатости в пределах 0,04–0,32 микрометра при точности не менее 6 и не более 9 квалитетов. При таком способе деформирования на поверхности создается прочный слой, поэтому эта методика может заменить ряд сложных процедур, в частности:

Разновидности и технологические особенности

По технологическим особенностям выполнения дорнирование может быть свободным и несвободным. При свободном дорновании, которому преимущественно подвергаются бесшовные и электросварные трубы со стенками средней толщины, величина деформирования наружных поверхностей обрабатываемых изделий не оговаривается.

В зависимости от способа закрепления детали дорнование может быть свободным или в обоймах

Несвободному дорнованию преимущественно подвергаются внутренние отверстия в тонкостенных трубных изделиях. При выполнении такой технологической операции гарантируется отсутствие следующих последствий обработки:

• искривление оси обрабатываемой заготовки;
• снижение устойчивости заготовки в ее продольном направлении;
• наличие участков поверхности, выглаживание которых выполнено некачественно.

Чтобы обеспечить такое высокое качество обработки, при несвободном дорновании изделие закрепляют в специальных обоймах, отличающихся высокой жесткостью и упругостью. Нередко такую операцию совмещают с холодным редуцированием, в процессе которого диаметр обрабатываемого отверстия и инструмента уменьшаются под воздействием низких температур.

Варианты совмещенного процесса дорнования-редуцирования

Виды дорнования

Для обработки отверстий методом дорнования применяются специальные инструменты-дорны. Подобные инструменты могут отличаться по массе параметров.

Примеры основных дорнов — в виде шара, с однозубой прошивкой (в различных конфигурациях), с многозубой прошивкой (в различных конфигурациях), наборные установки, в виде режущей поверхности с дорн-зубьями.

Технология объемного дорнования

При таком сценарии обработка осуществляется по всей поверхности сечения детали с отверстием. Для обработки обычно используются дорны с одним или несколькими зубцов — так достигается равномерная зачистка поверхности металла от различных шероховатостей.

Главный плюс подобной технологии — высокое качество зачистки и универсальность. Объемное дорнование подходит для обработки труб любой длины, различных сквозных деталей, а также различных заготовок в виде гильз. Точность технологии — 11 единиц (по IT-шкале), финальная шероховатость — 0,1-0,6 микрометров.

Поверхностное

При таком сценарии происходит обработка сечения или отверстий только в определенных пределах. Для поверхностного дорнования применяются дорны в виде шара, а также специальные зубчатые дорны.

Главное преимущество поверхностного дорнования — в результате операции на поверхности создается слой из утолщенного металла, который будет надежность защищать от повреждений и коррозии (при объемном дорновании такой слой тоже создается, однако он более тонкий). Точность технологии — 7 единиц (пот IT-шкале), финальная шероховатость — 0,05-0,3 микрометра.

Ствольные стали и их выбор

По словам оружейника Джеффри Кобла, с точки зрения материаловедения ствол представляет собой, прежде всего, сосуд высокого давления. При выстреле стали ствола приходится испытывать чудовищные мгновенные нагрузки (вплоть до 4000 кг/см2!) и стоически переносить их на протяжении многих сотен, а то и тысяч выстрелов, удерживая и направляя огромную разрушительную силу пороховых газов на разгон пули по каналу ствола, а не на иные деструктивные действия.

Стрелковый спорт — хобби затратное. Стреляете ли вы PRS или F-Class, рано или поздно у вас возникнет необходимость сменить ствол

Для столь сложной задачи подходит далеко не всякая сталь, однако марок оружейной стали насчитывается довольно большое количество. Здесь нужно знать, что в современном ствольном производстве выделяют два класса сталей, которые радикально отличаются по своим свойствам: так называемая «черная», то есть хромомолибденовая сталь (марок 4140, 4150, 4340), и «нержавейка», коррозионно-устойчивая мартенситная сталь с высоким содержанием хрома и некоторым процентом серы (марки 416).

Что из них лучше — извечный вопрос, отвечать на который можно по-разному. К достоинствам стволов из «нержи» относятся простота ухода за ними, их долговечность, точность, а также низкая загрязняемость продуктами выстрела (медью). По свидетельствам оружейников, нержавеющие стволы начинают стрелять максимально кучно сразу же после обкатки, в то время как «черные» выходят на оптимальную кучность постепенно, иногда по достижении 500-1000 выстрелов.

В то же время считается, что при должном и регулярном уходе «черный» ствол утрачивает кучность по мере настрела медленнее, причем процесс ее ухудшения будет постепенным — снятый с матчевой винтовки, такой ствол еще можно будет сделать тренировочным либо охотничьим

А вот стволы из нержавеющей стали «умирают» гораздо резче — иногда прямо посреди важного матча, — и «оживить» их после этого уже не получается

Статистика гласит, что в настоящее время подавляющее большинство штучных высокоточных стволов изготавливают из нержавеющей стали марки 416. В то же время в массовом оружейном производстве применяется преимущественно «черная» сталь, поскольку методы ее обработки позволяют выпускать готовые стволы гораздо быстрее. Поэтому неудивительно, что готовая заводская винтовка чаще всего покупается с родным «черным» стволом, а затем ему на замену устанавливается заказной из нержавеющей стали.

В любом случае из соображений безопасности стволы нарезного оружия закаливаются до невысокой твердости — не выше 25-32 HRC — и в процессе изготовления несколько раз проходят процедуру отпуска для снятия внутренних напряжений в заготовке, вызванных ее механической обработкой.

Расчет необходимого усилия пробивки

Процесс вырубки металла характеризуется тем, что в ходе этого процесса появляется довольно сложная схема нагрузки, которая концентрируется в районе места взаимодействия пуансона, прорубаемого материала и матрицы.

Пуансон изготавливают таким образом, что он входит в материал не всем своим торцем, а только внешней кольцевой частью. Ответное воздействие возникает со стороны матрицы. Причем давление, возникающее в зоне взаимодействия этих трех компонентов, распределяется неравномерно.

Другими словами, в процессе вырубки возникает пара сил, которые формируют круговой изгибающий момент. Под его воздействием лист изгибается. В результате этого изгиба зарождается давление, которое оказывает воздействие на пуансон, и на кромку матрицы. Кроме этого, необходимо учитывать и то, что под действием сил трения появляются касательные усилия.Как видно из выше сказанного, при пробивке возникает неоднородное силовое поле. Поэтому, при проведении расчетов применяют условную величину — сопротивление срезу.В результате, проведенных исследований, сопротивление зависит не столько от свойств металла, но и от уровня наклепа, толщины вырубки, зазоров в паре пуансон/матрица и скорости процесса вырубки.

Выберите регион

Россия

• Алтайский край
• Белгородская область
• Брянская область
• Владимирская область
• Волгоградская область
• Вологодская область
• Воронежская область
• Ивановская область
• Иркутская область
• Кабардино-Балкарская Республика
• Калужская область
• Кемеровская область
• Кировская область
• Краснодарский край
• Красноярский край
• Курганская область
• Курская область
• Ленинградская область
• Липецкая область
• Московская область
• Нижегородская область
• Новгородская область
• Новосибирская область
• Омская область
• Оренбургская область
• Орловская область
• Пензенская область
• Пермский край
• Псковская область
• Республика Адыгея
• Республика Башкортостан
• Республика Дагестан
• Республика Коми
• Республика Крым
• Республика Марий Эл
• Республика Татарстан
• Республика Хакасия
• Ростовская область
• Рязанская область
• Самарская область
• Саратовская область
• Свердловская область
• Смоленская область
• Ставропольский край
• Тамбовская область
• Тверская область
• Томская область
• Тульская область
• Тюменская область
• Удмуртская Республика
• Ульяновская область
• Челябинская область
• Чувашская Республика
• Ярославская область

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

• обычный и относительный натяг;
• скорость выполнения;
• сила выполнения;
• относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.