Способ прокатки профиля с тонкостенными фланцами

(56) Полухин П.И. и др. Технологсов обработки металлов давленМеталлургия, 1988, с. 89,(54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ПРОФИКОСТЕННЫМИ ФЛАНЦАМИ(57) Использование: при прокаткс тонкостенными фланцами, греб Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатке фланцевых профилей.Целью изобретения является повышение качества профиля за счет обеспечения прецизионной формы гребней фланцев.Фиг, 1 иллюстрирует калиб)овку профиля по проходам: на фиг. 2 и 3 - увеличенные в масштабе 20:1 темплеты профиля в предчистовом (шестом) и чистовом (седьмом) проходах соответственно; на фиг, 4 - схема осуществления способа; на фиг, 5 - схема взаимодействия темплетов профиля при осуществлении способа; на фиг. 6 - схема нагружения фланца; на фиг, 7 - деформируемый гребень фланца профиля (узел на фиг.2),Тонкостенный фланцевый профиль поршневое кольцо" (материал - сталь 65 Г)получают за семь проходов, формируя в выполняются презиционно точной формы, например профиль для изготовления поршневых колец, Сущность изобретения: осуществляют высотное обжатие гребней со свободным уширением при одновременном действии растягивающих напряжений в гребнях фланцев, подвергаемых прецизионной обработке. Для этого на входе в валки подкой отгибают в сторону, противоположную этим фланцам, до обеспечения в их гребнях растягивающих напряжений изгиба, составляющих 0,10,65 предела пропорциональности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 2 табл,проходах 1 - б основные элементы профиля: стойку 1 и фланцевый элемент, состоящий из хвостовика 2 и наиболее ответственной детали поршневого кольца, контактирующей со стенками цилиндра двигателя внутреннего сгорания - скребка 3, именуемого в дальнейшем "фланец", Чистовые размеры фланца следующие: толщина плоскости 4 гребня фланца 0,2 мм; высота фланца 1,25 мм; средняя толщина фланца 0,6 мм. Радиус скруглений в месте перехода плоскости гребня в тело гребня - не более 0,02 мм. Столь малые размеры элемента фланца профиля и его прецизионные размеры (особенно размеры и допуски плоскости 4 гребня фланца, через контакт которой со стенками цилиндра двигателя не должны просачиваться газы из зоны их сгорания) предъявляют жесткие требования к регулированию процесса пластического теченияметалла при формировании вершины гребня фланца. Требуемый проФиль получается только при использовании признаков заявляемого способа. Чистовую проработку гребней фланцев высотным обжатием вершины 5 фланца (скребка 3) осуществляют холодной прокаткой в четырехвалковой клети 6 с рабочими валками 7 и опорными роликами 8. Для возможности одновременного осуществления перед входом в очаг деформации упругости изгиба подкатэ 9. входная проводка 10 отстоит от очага деформации 11 на расстоянии а и расположена под линией прокатки на входом Ь, которая может быть изменена подъемом или опусканием проводки 10, т.е. тангенс угла а упругого изгиба подката 9 равен Ь/а (Упругий изгиб подкатэ перед входом в очаг деформации может быть осуществлен иными устройствами, например, качающейся клетью), Готовый профиль отводится от клети через выводную проводку 12.При упругом изгибе подката, темплеты 13 профиля поворачиваются на угол ЬО, в результате чего гребни фланца (скребков 3) взаимодействуют друг с другом с рэстягивающими напряжениями изгиба щ, Напряжения о регулируют схему напряженного состояния в очаге деформации. Для этого усилие прокатки Р, обжимающее фланец, выбирается таким, чтобы напряжения в деформируемом гребне фланца достигали величины опц, т.е. максимально возможного значения при деформации металла в упругом состоянии. Добавлением напряжений а 2 от упругого изгиба подката, металл переводится в пластическое состояние.Поскольку наибольших значений при упругом изгибе напряжения достигают на периферии профиля, то в первую очередь начинается пластическая деформации гребней фланцев, т,е. ограниченной области профиля. При этом величиной. упругой деформации подкатэ (углом а ) регулируют высоту Ь зоны 14 пластической деформации гребня. Такую регулировку можно легко осуществляют в процессе прокатки.Кроме того, поскольку при высотной осадке фланца силой продольного сжатия (усилием прокатки) Р схема нагружения фланца (фиг. 6) дополняется рэстягивающими напряжениями о, то продольная устойчивости фланца повышается (Любошиц М.И., Ицкович Г.М. - Минск.: Вышэйшэя школа, 1969, с, 361, табл. 12. 1), Вторая схема стержня в верхнем ряду "один конец стержня жестко защемлен, другой свободен" соответствует деформации фланца без осевой поддержки темплетэ Фланца в зоне деформируемого гребня напряжениями а упругого изгиба подкатэ, Третья схема стержня в верхнем ряду "оба конца стержня жестко защемлены (заделки, однако. могут сбли жаться)" соответствует предлагаемому техническому решению. Последний вариант выгоднее, так как этой схеме соответствует коэффициент приведения длины р = 0,5, вчетверо меньший, чем в альтернативной 10 схеме, В соответствии с формулой 12.2, приведенной на с. 360 того же источника, это означает, что к деформационному скребку можно приложить усилие деформации в 4 -16 раз большее, чем без осевой поддер 15 жки растяжением темплетэ фланца упругимизгибом подката, с точки зрения продольной устойчивости деформируемого Фланца),П р и м е р. В предчистовом проходеполностью сформировали готовый профиль, 20 за исключением гребней фланцев(скребков . 3), вершина 5 которых имела эллиптическуюформу, Высота фланцев составляла 1,35 мм, т.е, превышение высоты фланца над чистовым размером составляло 0,1 мм. В послед нем проходе произвели чистовуюпроработку гребней до размера 1,25 мм.Высотное обжатие гребней осуществляли в клети с рабочими металлокерэмическими валками 7, имеющими диаметр 100 мм.30 Опорные ролики 8 имели диаметр 150 мм,Усилие прокатки Р составляло 90 кг, Среднее удельное давление на площади контакта фланца с валками (2 мм ) равнялось 90/2 = 45 кг/мм . что соответствовало оц235 стали 65 Г - материала поршневого кольца.Одновременно с обжатием фланцев упругим изгибом подката перед входом в очаг деФормации, в гребнях фланцев наводили дополнительные растягивающие напряже0 ния, составляющие(0,10,65) %ц материала профиля - стали 65 Г, т,е. а "(0,10,65) 45 кг/мм = 4,5 29,3 кг/мм; Величина напряжений регулировалась следующим образом. По известным формулам курса "сопротивление материалов (Любошиц М,ИИцкович Г.М., 7.5 и 7,7 для изготавливаемого профиля "поршневое кольцо" выводили зависимость между углом упругого изгиба подкэта профиля и растягивэющими напряжениями в гребне фланца ой (кг/мм ) =141,3 й(рад). Значения а при различных углах ауказаны в табл. 1.Входную проводку 10 устанавливали нарасстоянии а - 0,5 м от клети 6. Опуская .проводку 10 нв высоту Ь 15105 мм, осуществляли упругий изгиб подката 9 перед входом в очаг деформации на угол а= -0,030,21 рад, что согласно табл, 1, обес1819695 Таблица 1 печивало изменение напряжений а в пределах 4,5 - 29,3 кг/мм.Напряжения от упругого обжатия фланца усилием прокатки, совместно с напряжениями от упругого изгиба подката, обеспечивали пластическую деформацию гребня фланца поршневого кольца до размера 1,25 мм. Качество изделия при этом, оцениваемое прецизионностью формы гребней фланцев, отражено в табл. 2.Как следует иэтабл, 2; при создании в гребнях. фланцев профиля растягивающих напряжений изгиба о 2, составляющих менее 0,1 предела пропорциональности материала профиля, гребни фланцев профиля имеют грибовидную форму, Т.е., несмотря на то, что торцовая поверхность гребня при этом имеет прециэионно: плоскую форму, качество иэделия не повышается. При создании в гребнях фланцев профиля растягивающих напряжений изгиба 2, состевляющйх более О,65 предела пропорцйональности опйабводзются пластические загибы гребней фланцев вследствие чрезмерной интенсивности создаваемых напряжений и связанного с этим распространения очага пластической деформации эа пределы гребня флейца. 8 результате требуемая форма гребня фланца. 8 результате требуемая форма требня фланца не выдерживается и качество изделия не повышается. При обеспечении в гребнях фланцевпоршневого кольца растягивающих напряжений от упругого изгиба подката перед входои в очаг деформации в пределах 5 0,10,65 предела пропорциональности материала профиля, качество изделия повышается. Торцевая. поверхность и форма самого гребня имеют требуемую прецизионную точность (отклонения формы менее 10 0,02 мм).Формула изобретения 1. Способ прокатки профиля с тонкостенными фланцами, например поршневого кольца, включающий формирование в чер новых проходах профиля фланцев и после. дующую чистовую обработку гребней фланцев высотным обжатием их со свободным уширением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества профиля 20 зз счет обеспечения прецизионной формыгребней фланцев, их высотное обжатие производят при одновременном действии растягиваницих напряжений в результате упругого изгиба подката перед входом в 25 очаг деформзцйи в направлении, противо-положном расположению этих фланцев.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что упругий изгиб подкатз осуществляют до обеспечения в гребнях фланцев, под- ЗО вергаемых прецизионной обработке,растягивающих растяжений изгиба, составляющих О,10,65 предела пропорциональности материала йрофиля./ 6 Л Фиг,Редактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 1997 ВНИИПИ оставитель В.Литичевскийехред М,.Моргентал Корректор М.Тка Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5