Технологический инструмент прошивного косовалкового стана

Союз Советскнк Соцналнстнческнк Республнк(22) Заявлено 07, 0678 (21) 2625959/22-02с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 230780, Бюллетень Йо 27Дата опубликования описания 250780 51)м )Э 04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открцтий(72) Авторы изобретения И, Н. Потапов, П. И. Полухин, Е, А. Харитонов, В. Я. Зимин и А, К. Гаврилов Московский ордена Трудового Красного ЗнамеМЙ институт стали и сплавов.. ЬД 54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ ПРОШИВНОГО КОСОВАЛКОВОГО СТАНАИзобретение относится к обработке металлов давлением, касается технологического инструмента трубопрокатных трехвалковых станов винтовой прокатки.Известен технологический инструмент прошивного стана винтовой прокатки, включающий рабочие валки, составленные из участка прошивки в виде участков разной по величине, но одинаково 1 О направленной конусности, цилиндрического пережима и конического участка раскатки и оправку, выдвинутую носиком за пережимом валков. При этом угол наклона образующих участка прошивки составляет 2-6 О 11 . Процесс прошивки таким технологическим инструментом осуществляется при малых единичных и общем обжатиях 20 на участке прошивки до сечения носка оправкиКак известно, при прошивке в трехвалковом стане основная деформация локализуется в узкой периферийной области и не проникает в 25 центральные слои заготовки, Это затрудняет проработку структуры осевой зоны металла перед носком оправки, ухудшает условия центрирования оправки в очаге деформации, а также небла-ЗО гоприятно сказывается на стабильности окончания процесса.Наиболее близким к изобретению является технологический инструмент косовалкового прошивного стана, включающий установленные на угол подачи и угол раскатки рабочие валки, бочка каждого из которых составлена из прошивного конуса, имеющего гребни с углом наклона образующей 10-15 пережима и раскатного конуса и оправку, носиком установленную до пережима и после последнего гребня 2 .Использование такого технологического инструмента позволяет сократить дробность деформации и увеличить обжатие перед носиком оправки до 10- 15, что благоприятно сказывается на качестве гильз, получаемых на двухвалковых станах,Однако процесс прошивки таким технологическим инструментом в трехвалковом стане обладает существленными недостатками. При прокатке в трехвалковом стане в осевой 9 оне заготовки преобладают поперечные сжимающие напряжения, растягивающие напряжения, способствующие самоцентрированию оправки, практически отсутствуют.60 В этом случае самоцентриронаниеоправки может быть осуществлено засчет воздействия кольцевой периферийной зоны, в которой развитие получают интенсивные сдвиговые деформации,а структура проработана в наибольшейстепени. Эта зона препятствует смеще.нию оправки с оси прокатки. Величина этой периферийной эоны зависит воснонном от,общего обжатия перед носиком оправки и частных обжатий на участке прошивки и при прокатке на рассматриваемом инструменте составляет0,1-0,2 радиуса заготовки, что недостаточно для надежного центрирования оправки. Поэтому получаемыегильзы обладают повышенной раэностенностью.Другим недостатком процесса прошивки, осуществляемого технологическим инструментом с малым углом наклона образующей гребней валков при Ямалых обжатиях перед носком оправки,является повышенная разнозернистостьтолстостенных гильз, получаемых изслитков или непрерыннолитых заготовок. 25В результате недостаточного проникновения пластической деформациипроработка и уплотнение структурыпроисходит вблизи деформирующего инструмента: валков, оправки, т.е. литые зерна на периферии и вблизи прошитого отверстия измельчаются в большей степени, чем н промежуточной между ними области. Полученная раэнозернистость не устраняется при последующих переделах и приводит к снижениюэксплуатационных свойств готовыхтруб.Кроме того, малые частные и общиеобжатия перед носком оправки определяют малую величину, ширину контакт Оной понерхности, а, следовательно, недостаточный запас тянущих сил и неблагоприятные условия окончания процесса прошивки, способствующие частым закатам задних концов гильз. Внаибольшей степени это проявляетсяпри прошивке титановых сплавон, характеризующихся пониженным коэффициентом трения на контакте металла свалком и склонных к налипанию наоправку,50 Цель изобретения - повышение точ-. ности гильз, уменьшение раэнозернистости путем увеличения обжатия перед носиком оправки до 80 и улучшение окончания процесса прошивки.Поставленная цель достигается тем, что в технологическом инструменте, содержащем установленные на углы подачи и раскатки бочкообразные валки, бочка каждого из которых составлена из прошивного конуса, имеющего гребень пережима и раскатного конуса, и оправку, носиком установленную до пережима и после гребня, гребень прошивного конуса выполнен с углом наклона образующей 16-50 ц и высотой, составляющей 0,4-0,9 от разницы диаметра пережима и меньшего основания прошивного конуса валка, а положение носика оправки от гребня составляет 0,5-3,0 его высоты.Это позволяет повысить точность труб, прошиваемых на трехвалковом стане.На чертеже представлен технологический инструмент трехвалкового стана винтовой прокатки.Инструмент включает рабочие валки, имеющие раскатной конус 1, пережим 2, прошивной конус, составленный из ряда конусов 3, 4 и имеющий гребень 5, оправку б, выдвинутую за пережим.Прошивка гильз в трехналконом стане осуществляется следующим образом.Нагретый до температуры прокатки слиток или заготовка задается н прошивной конус 3 валков (часть участка прошивки до гребней), где осуществляется предварительная деформация металла и создаются силы, вращающие и перемещающие заготовку в осевом направлении. Последующая деформация осуществляется на гребне 5, который выполнен с углом наклона образующей к оси прокатки 16-50 О, Наличие такого гребня позволяет увеличить обжатие перед носиком оправки от 6 до 80 с одновременным увеличением единичных обжатий на гребне до 20-40. В этом случае в процессе нинтоной прокатки в трехвалковом стане интенсивная пластическая деформация проникает на значительную глубину. Поэтому до встречи с оправкой б у заготовки образуешься кольцевая зона, н которой структура металла проработана и уплотнена в наибольшей степени. Эта зона служит продолжением рабочего инструмента и способ- е стнует передаче через деформируемый металл силового воздействия налков,которое удерживает выдвинутую за пережим 2 оправку на оси прошивки, Кроме того, кольцевая эона с уплотненной структурой оказывает сопротивлениесмещению оправки к периферии, что способствует центрированию ее на оси прокатки, Более устойчивое положениеоправки на оси прокатки позволяет снизить разностенность гильз и тем самым повысить точность труб.Увеличение частных и общего обжатий перед носиком оправки позволяет резко увеличить ширину контактной поверхности и ональность заготовки,что повышает запас тянущих сил как в зоне носика оправки, так и на участке за гребнями у валков до их пережима 2. В связи с этим существенно улучшаются условия окончания процесса прошивки и практически исключаются закаты задних концов гильз на оправке.Положение зоны интенсивной пластической деформации зависит от режимов деформации й в том числе от величи ны и характера распределения частного обжатия из общего обжатия перед носком оправки. В свою очередь эти параметры определяются в основном величиной угла наклона образующей гребня к оси прокатки и его высоты, 5Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что для увеличения обжатия перед носком оправки угол наклона образующих гребней следует выбирать в пределах 16-50о при этом высота гребня должна составлять 0,4-0,9 от разницы диаметра пере- жима и меньшего основания прошивного конуса. При малых углах наклона образующих (ниже 16 ) и высоте гребней (ниже 0,4) снижаются частные обжатия и общее обжатие перед носиком оправки, За счет повышения сопротивления со стороны гребня осевому перемещению металла при угле наклона образующей гребня более 50 ухудшаются условия 0 вторичного захвата и стабильного протекания процесса прошивки.Конкретная величина указанных параметров зависит от качества структуры и Физико-механических свойств де формируемого металла, а также от сортамента получаемых гильз, Так при прошивке слитков и непрерывнолитых заготовок, характеризующихся пониженным качеством структуры осевой зоны 30 и при получении толстостенных гильз, необходимо применять гребни с повышенным углом наклона образующих к оси прокатки (30-50) и основную часть деформации на участке прошив ки осуществлять на гребне, т,е. выбирать его высоту, равной 0,7-0,9 разницы диаметра пережима и меньшего основания прошивного конуса валка.40При получении тонкостенных гильз иэ заготовок с предварительно проработанной структурой целесообразно углы наклона образуюших гребней ко оси прокатки выбирать равным 16-30, 45 а отношение высоты гребня - 0,4-0,7.При винтовой прошивке в трехвалковом стане сплавов, склонных к налипанию на инструмент и с пониженным коэффициентом трения, напримертитановых следует обеспечить максимальный запас тянущих сил в зоне носика оправки, что достигается при угг Оле наклона образующих гребней 20-Заи отношении 0,5-0,7. В этом случаеносик оправки целесообразно устанавливать по ходу прокатки за гребнемна расстоянии 0,5-3,0 его высоты,При уменьшении этого соотношения. затрудняются условия вторичного захвата, при увеличении снижается ширина60контактной поверхности и уменьшается запас тянущих сил в зоне носка оправки.П р и м е р 1. При п.-пошивке втрехвалковом стане винтовой прокат ки непрерывнолитой мерной заготовки диаметром 245 мм в гильзу наружным диаметром 110 мм и толщиной стенки 20 мм используется следующий технологический инструмент. Рабочие валки имеют входнои участок прошивного конуса с углом наклона образующей к оси прокатки б и высотой 10 мм, гребень высотой 55 мм и с углом наклона 32а и конический участок до пережима высотой 7 мм и с углом наклона 3 ; Высота гребня составляет 0,80 от разницы диаметра пережима и меньшего основания прошивного конуса валка. За цилиндрическим пережимом расположен раскатной конус с углом = 2 30. Оправка диаметром 70 мм выдвинута за пережим на 60 ш,Процесс прошивки осуществляют с обжатием перед носиком оправки 55 и частных обжатиях до 25, что приводит к образованию перед носиком оправки кольцевой зоны, в которой структура проработана в наибольшей степени. Глубина этой зоны достигает 0,5-0,6 радиуса заготовки, что обеспечивает устоичивое положение оправки на оси прошивки. Разностенность полученных гильз снижается в 1,3- -1,8 раза. При этом по всему поперечному сечению гильз наблюдается мелкозернистая макро- и микроструктура. П р и м е р 2, При прошивке втрехвалковом стане заготовок из титановых сплавов, физико-механическиесвойства которых (склонность к налипанию на оправку, пониженный коэффициент трения на контакте с валками) способствуют частым закатам задних концов гильз, используется технологический инструмент, обеспечивающий максимальный запас тянущихснл. В этом инструменте рабочие валки имеют за:ватную часть прошивногоконуса с углом наклона 5 , гребеньс углом наклона 25 , конус до пережима с наклоном 2 30, цилиндрический пережим и участок раскатки с наклоном 2 30 , Высота гребня составляет 10 мм, а общая высота участкапрошивки 20,5 мм. При этом оправкадиаметром 55 мм выдвинута носикомза пережим на 80 мм и отстоит отвершины гребня на расстоянии 15 мм,т.е. на 1,5 его высоты. Процесс прошивки заготовок диаметром 128-132 ммОсуще"твляется с Обжатием перед носиком оправки 30 в гильзу наружнымдиаметром 94-96 мм и толщиной стенки 15-17 мм,Использование технологическогоинструмента за счет увеличения ширины контактной поверхности и запасатянущих сил позволяет практически полностью исключить закаты задних концовгильз.749469 Формула изобретения Составитель Л. МатуринаРедактор А. Мотыль Техред Ж. Кастелевич Корректор Г. НазароваПодписное Заказ 4397/2 Тираж 986 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Иосква, Ж, Раушская наб, д. 4 5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, применение предлагаемого технологического инструмента позволяет за счет увеличения обжатия перед носиком оправки повысить точность гильз, получать гильзы с мелкозернистой и однородной структурой и улучшить условия окончания процесса прошивки. Технологический инструмент прошивного косовалкового стана, содержащий установленные на углы подачи и раскатки бочкообразные валки, бочка каж-дого из которых составлена из прошивного конуса, имеющего гребень пережима,и раскатного конуса, и оправку, носиком установленную до пережима и после гребня, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности гильз путем увеличенияобжатия заготовки перед носком оправки, гребень прошивного конуса выполнен с углом наклона образующей 16-50и высотой, составляющей 0,4-0,9 отразницы диаметра пережима и меньшегооснования прошивного конуса валка,а положение носика оправки от гребнясоставляет 0,5-3,0 его высоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Данилов Ф, А. и др, Горячая прокатка и прессование труб. И., "Металлургия", 1972, с. 235.,2. Авторское свидетельство СССР9 369946, кл, В 21 В 19/04, 1971.