Prof. dr inŜ. Tadeusz RUT, mgr inŜ. Witold KAŁEK, Wojciech FRĄCZEK Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań
Zakuwanie łbów wysokociśnieniowych przewodów
paliwowych w przyrządach typu TR
Shutting of the heads of high-pressure fuel pipes in TR type devices
Streszczenie
W artykule zaprezentowano nową metodę zakuwania łbów wysokociśnieniowych przewodów paliwowych do silników wysokopręŜnych. Opisano nowy sposób ciernego mocowania materiału wyjściowego w przyrządach typu TR, polegający na przenoszeniu poziomego oporu przyrządu na pionowy zacisk wkładek chwytowych. Przedstawiono przebieg zakuwania 2 typów przewodów, konstrukcję narzędzi oraz wykonane odkuwki. Pozy-tywny wynik prób technologicznych pozwala na aplikację metody w praktyce przemysłowej.
Abstract
The paper presents a new method of shutting high pressure fuel pipes for Diesel engines. A new way of frictional fixing of the initial material in the TR type devices consisting in the transformation of the horizontal device resis-tance to vertical clamp of the gripping inserts has been presented. The process of shutting 2 types of pipes has been described, as well as the tool design and forgings made. The positive result of technological trials allows for the application of the method in industrial practice.
Słowa kluczowe: kucie, spęczanie łbów, metoda TR, przyrządy kuźnicze typu TR, wysokociśnieniowe przewody
paliwowe
Key words: forging, upsetting, TR method, TR type forging devices, high-pressure fuel pipe
1. WSTĘP
Stosowane obecnie w silnikach wysoko-pręŜnych wysokociśnieniowe przewody pali-wowe posiadają łby większe od tych, jakie wy-konywano do tej pory. Ponadto na przewody te nasuwane są specjalne osłony, które słuŜą do zbierania przecieków oleju.
Rozwiązania konstrukcyjne róŜnych firm produkujących wysokociśnieniowe przewody paliwowe dopuszczają dwa warianty nakłada-nia osłon na przewody: przed zakuwaniem lub po zakuwaniu.
Przedstawione w artykule technologie i konstrukcje narzędzi pozwalają na zakuwanie łbów przewodów wysokociśnieniowych za-równo z nałoŜonymi osłonami jak i bez nich.
2. ZAKUWANIE ŁBÓW
WYSOKOCI-ŚNIENIOWYCH PRZEWODÓW
PA-LIWOWYCH φφφφ 9,5x3
W trakcyjnych silnikach spalinowych sto-sowane są wysokociśnieniowe przewody pali-wowe ø 9,5 x 3 mm. Wymiary łbów tych przewodów oraz wymiary zatoczeń materiału wyjściowego pokazuje rys. 1, a konstrukcję narzędzi do zakuwania łbów przedstawia rys. 2. Nieosłonięty odcinek przewodu zaciska-ny jest we wkładce chwytowej umieszczonej w narzędziach do zakuwania w przyrządzie TR (rys. 2a), którego zasadę działania przedsta-wiono w [1]. Wkładka chwytowa (rys. 2a) mu-si wytworzyć opór cierny większy od począt-kowej siły spęczania. Jest to warunek
elimina-cji poślizgu przewodu we wkładce
w czasie spęczania końcówki. Nacisk prasy musi być więc wystarczająco duŜy. Dla wyge-nerowania go zastosowano dwa rozpieraki
ela-Stempel napędzany jest poprzez pchacz (rys. 2d) z zaczepem teowym. Stempel jest luźno nasuwany na pchacz, co znakomicie uła-twia jego montaŜ w przyrządzie oraz wyjmo-wanie odkuwek z przyrządu. Stempel składa się z wkładki stemplowej i z oprawy. Wkładka chwytowa jest dzielona i mocowana jest tylko w górnej szufladzie narzędziowej. Dolna po-łówka wkładki luźno spoczywa w dolnej szu-fladzie narzędziowej i ma moŜliwość swobod-nego ustawiania się do części górnej. Po za-montowaniu rozpieraków zluzowuje się śruby spręŜające tuleje elastomerowe, aby umoŜliwić cofanie się dolnych opraw narzędziowych do zderzaków. Zderzaki te słuŜą tutaj do regulacji objętości łbów. Bazą ustawczą materiału wyj-ściowego jest przeciwległe czoło stempla, a ściślej dno wkładki stemplowej, do którego dosuwany jest wsad. Nacisk prasy przenosi się na przyrządy poprzez wsad. Dlatego oś narzę-dzi umieszczona jest 1 mm ponad płaszczyzną podziału szuflad i opraw narzędziowych. Same
naciskiem prasy a oporem poziomym przyrzą-du. Uzyskano duŜą siłę zacisku wkładek chwy-towych, pozwalającą na utrzymanie wsadu siłami tarcia w początkowym, najtrudniejszym stadium spęczania. W dalszych stadiach spę-czania powstaje czoło oporowe na tworzącym się łbie i dzięki temu następuje odciąŜenie czę-ści ciernej wkładki chwytowej.
Próby technologiczne zakuwania przewo-dów wysokociśnieniowych ø9,5x3,3 wypadły pozytywnie. Wykonane odkuwki wysokoci-śnieniowego przewodu paliwowego ø9,5x3,3 pokazano na rys.3. Próby przeprowadzono w przyrządzie TR typu TRL8/ZR o wzmocnio-nej konstrukcji. Wymagany zacisk cierny wkła-dek chwytowych uzyskano przez zastosowanie rozpieraków elastomerowych. MontaŜ rozpie-raków nie wymagał wykonania jakichkolwiek przeróbek w przyrządzie. Rozpieraki zamon-towane zostały w specjalnych szufladach na-rzędziowych.
Rys. 1. Wymiary łbów wysokociśnieniowego przewodu paliwowego ø 9,5 x 3,3 i wymiary zatoczeń końcówek materiału wyjściowego do zakuwania łbów przewodów Fig.1. The dimensions of the heads of a φ 9.5 x3.3 high pressure pipe heads and the dimensions
Rys. 2. Komplet narzędzi do zakuwania łbów wysokociśnieniowych przewodów paliwowych: a) wkładka chwytowa, b) stempel, c) rozpierak, d) pchacz
Fig. 2. A set of tools for shutting high pressure fuel pipes a) catching insert, b) punch, c) expander, d) pusher
Rys. 3. Widok odkuwki wysokociśnieniowego przewodu paliwowego ø 9,5 x 3,3
Fig. 3. A view of a φ 9.5 x3.3 fuel pipe
3. ZAKUWANIE ŁBÓW
WYSOKOCI-ŚNIENIOWYCH PRZEWODÓW
PA-LIWOWYCH ø25x7,5
W okrętowych silnikach spalinowych sto-sowane są przewody paliwowe ø25x7,5 mm. Przewody te muszą być zakuwane razem z nałoŜonymi osłonami, poniewaŜ po zakuciu nie dadzą się one juŜ nałoŜyć. Nieosłonięty odcinek przewodu ma długość ok. 232 mm.
Dla tego wymiaru ustalono wkładkę chwytową o długości 130 mm, biorąc pod uwagę równo-cześnie wartości skróceń, wysokości łbów, wysokości pierścieni i konieczny luz.
Ze względu na znaczne wymiary łbów i związane z tym znaczne siły spęczania, zato-czono stoŜkowo końcówki wsadów, aby zmniejszyć początkową siłę spęczania. Wymia-ry łbów oraz wymiaWymia-ry zatoczeń materiału wyj-ściowego podano na rys. 4. Nieosłonięta koń-cówka przewodu zaciśnięta zostaje we wkład-kach chwytowych. Powstały opór tarcia musi zrównowaŜyć początkową siłę spęczania. Jest to najbardziej krytyczny moment kucia, ze względu na niebezpieczeństwo poślizgu mate-riału. Pierwsze próby technologiczne z zaku-waniem odmiany przewodów ø25x7,5 mm wykazały poślizg materiału. Opór cierny wkła-dek chwytowych, przy uŜyciu tylko a) b) c) d)
górne oprawy narzędziowe. Konstrukcję odcią-gaczy przedstawia rys. 5.
Na górną oprawę narzędziową działają dwa siłowniki pneumatyczne ø125x80, zasila-ne jednostronnie spręŜonym powietrzem po-przez zawór zwrotny. Działają one jak spręŜy-na powietrzspręŜy-na, zwiększając siłę odciągania opraw w trakcie trwania suwu roboczego przy-rządu. Odciągacze pneumatyczne stanowią wyposaŜenie dodatkowe przyrządu i uŜywane
typu TRL10A. Wymagany opór cierny wkła-dek chwytowych uzyskano poprzez zastosowa-nie rozpieraków elastomerowych i odciągaczy pneumatycznych. Rozpieraki montuje się w specjalnych szufladach narzędziowych. MontaŜ odciągaczy pneumatycznych wymagał nieznacznych przeróbek w przyrządzie.
Omówioną w artykule metodą kucia wy-konano do tej pory kilkaset przewodów wyso-kociśnieniowych, w kilku partiach produkcyj-nych.
Rys. 4. Wymiary łbów wysokociśnieniowego przewodu paliwowego z osłoną ø 25 x 7,5 i wymiary zatoczeń materiału wyjściowego
Fig. 4. The dimensions of the heads of a φ 25 x 7.5 high pressure pipe heads and the dimensions of the initial material relieves
Rys. 5. Odciągacz pneumatyczny górnych opraw narzędziowych przyrządu TR typu TRL10A Fig. 5. A pneumatic fuller of the upper tool holder of the TRL10A type device
Rys. 6. Widok odkuwki wysokociśnieniowego przewodu paliwowego ø 25 x 7,5 Fig.6. A view of a φ 25 x 7.5 fuel pipe forging
4. ZAKOŃCZENIE
Przedstawione w artykule technologie za-kuwania metodą ciernego mocowania materia-łu wyjściowego otwierają drogę do szeregu dalszych aplikacji praktycznych w przemyśle. Stosowane rozpieraki elastomerowe generować mogą róŜną wielkość oporu poziomego przy-rządu, zaleŜnie od rodzaju uŜytych tulei sprę-Ŝystych.
RównieŜ odciągacze pneumatyczne zastą-pić moŜna odciągaczami elastomerowymi, któ-re będą zdolne do generowania bardzo duŜych oporów poziomych przyrządu.
Cierne mocowanie materiału wyjściowego, uzyskiwane poprzez przenoszenie oporu po-ziomego przyrządu na nacisk pionowy prasy, stwarza nowe moŜliwości zastosowań przyrzą-dów TR w praktyce przemysłowej.
Pracę zrealizowano w ramach działalności statu-towej finansowanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego: BR 901 28 001 – Rozwój technologii i konstrukcji przyrządów TR do dokład-nego spęczania ze szczególnym uwzględnieniem odkuwek długich.
LITERATURA
[1] Rut T., Kałek W., Walczyk W.: Warunki prawi-dłowej eksploatacji pras mechanicznych współpra-cujących z samozaciskowymi przyrządami kuźni-czymi typu TR. Obr. Plast. Met. 2000, nr 2. [2] Sprawozdanie z prac statutowych BR 901 42 005 –
Doskonalenie prototypów specjalistycznych przy-rządów kuźniczych oraz technologii kucia, Poznań 2003.
[3] Sprawozdanie z prac statutowych BR 901 42 004 – Doskonalenie kucia w przyrządach TRL, TRE i TRD (patent EP 1159098) oraz utechnologicznie-nie konstrukcji przyrządów, Poznań 2004
