Способ получения клинового листа

(505 В 21 В 1/22 Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ъ",ф : К ПАТЕНТУ(71) Всероссийский институт легких сплавов(73) Всероссийский институт легких сплавов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛИНОВОГОЛИСТА(57) Использование: при прокатке клиновыхлистов преимущественно иэ алюминиевыхсплавов, используемых в конструкциях и узлах авиационной техники. Сущность изобретения: в слитке прямоугольной формы состороны боковой грани выполняют наклонную к большой грани прорезь на всю длинуслитка. Угол наклона прорези определяютисходя из заданной клиновидности готовых Изобретение относится к обработке металлов давлением. в частности к способам получения листов переменной толщины из алюминиевых сплавов, используемых в конструкциях и узлах авиационной техники.Известен способ прокатки листов переменной толщины, включающий изготовление слитка, горячую и холодную прокатку, термическую обработку, правку и резку листов.Недостатки существующего способа являются узкий сортамент и низкая точность геометрических размеров листов из-эа сложности синхронизации скоростей движения валков и полосы и неравномерности обжатий по длине полосы.Наиболее близким по технической сущности является способ получения клинового Ю 2, 2000149 С листов с учетом вытяжек при прокатке, Глубину прорези определяют исходя иэ заданной ширины готового листа или кратной ей, также с учетом вытяжек при прокатке. Горячую прокатку слитка ведут вначале в поперечном направлении (разбивка ширины), задавая его в каждом проходе в валки боковой гранью без прорези. затем разворачивают слиток на 90 и осуществляют продольную прокатку, Выкатку толщин готовых листьев осуществляют при холодной прокатке. Часть слитка беэ прорези обрезается в процессе горячей прокатки перед раскантовкой, Прорезь во избежание сваривания листьев смазывают термостойким покрытием, а готовые листы правят попарно растяжением, 2 э.п. ф-лы. листа. включающий изготовление слитка прямоугольной формы с плоскими гранями, горячую и холодную прокатку, правку и обрезку концов. Недостатками известного способа получения клинового листа являются узкий сортамент листов и низкая точность геометрических размеров листов. Кроме того, неравномерное обжатие по длине листа в способе-прототипе приводит к непрерывному колебанию давления металла на валки, что снижает точность геометрических размеров и качество выкатки (непланшетность или отставание листа от плоскости плиты при свободной укладке листа состагляег 40 мм) и приводит к появлению участкл с круп нокристаллической структурой.В предлагаемом способе в слитке со стороны средней (боковой) грани на всю его длину выполняют прорезь, расположенную наклонно к большой грани слитка, горячую прокатку ведут, задавая в валки е каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, затем. при достижении отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1,5-2,0, изменяют направление прокатки на 90 О, при этом угол 10 наклона прорези определяют из соотношения:(11 п 2 2 1пз15где а- угол наклона прорези, рад;п и Ь 2 - толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа,мм,1 - длина клинового листа, мм; 20Л- вытяжка при горячей прокатке доизменения направления прокатки;Л - суммарная вытяжка при горячей ихолодной прокатке после изменения направления горячей прокатки;25п - коэффициент, зависящий от уширения, определяется экспериментальным путем и равен 101-1,03;и ширину прорези выполняют равной0,05-0,07 от толщины слитка на равных расстояниях от больших граней слитка. определяемых как произведение толщины одногоиз концов клинового листа, вытяжки пригорячей и холодной прокатке и коэффициента уширения глубину прорези выполняюткратной 1,1-2,1 отношения ширины клинового лист к вытяжке при горячей прокаткедо изменения направления прокатки.Для получения клинового листа припрокатке слитков, на поверхности которцх 40образуются хрупкие легкоразрушающиесяокисные плены, поверхность прорезей перед прокаткой покрывают термостойкимпротиаосеарочным покрытием, не образующим на поверхности пятен,45В способе получения клинового листапоавку ведут растяжением.Выполнение в слитке со стороны средней (боковой) грани на всю его длину прорези, расположенной наклонно к большойграни слитка равных расстояниях концовпрорези от больших граней слитка, определяемых как произведение толщины одногоиз концов клинового листа, вытяжки пригорячей и холодной прокатке и коэффициента уширения позволяет после прокатки наобычных листовых станах и последующихотделпчнык операций получить два листа снеобходимой клиновидностью, напраиленной навстречу друг другу, При этом точность геометрических размеров клиновых листов соответствует точности размеров плоского проката.Предложенное соотношение для определения угла наклона прорези к большой гране слитка, как произведение клиновидности готового листа на вытяжки до и после изменения направления прокатки позволяет. зная необходимые размеры готового клинового листа и режим прокатки, с высокой степенью точности заложить в слитке исходный угол наклона прорези, Коэффициент а = 1,01-1,03 в расчетной формуле учитывает искажения клиновидности заложенной в клетке, вызываемые процессом уширения, сопровождающего процесс горячей прокатки особенно на толстых слитках, Величина проправочного коэффициента выбирается в зависимости от толщины слитка, так при толщине слитков 116 - 120 мм коэффициент составляет 1.01-1,03, Любые изменения коэффициента в большую или меньшую сторону приводят к искажению угла наклона прорези в слитке. следовательно, к изменению клиновидности в готовом слитке,Задача слитка в валки в каждом проходе до изменения направления прокатки на 90 средней гранью без прорези обеспечивает получение при горячей прокатке качественного подката при оптимальных режимах обжатий, Если на первых проходах прокатки задавать слиток в валки любой другой гранью. то наличие в слитке глубокой прорези вызывает, даже при оптимальных режимах обжатий, раскрытие слитка и приводит к окончательному браку, Последующее изменение направления прокатки на 90 обеспечивает получение необходимых габаритных размеров подката. а достижение отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1,5-2,0 рье обеспечивает сохранение качества подката при изменения направления прокатки на 90. Если отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка будет меньше 1,5, то при горячей прокатке после раскантовки возможно его раскрытие, приводящее к разрушению сплошной кромки слитка и невозможности осуществления дальнейшей прокатки. Прокатка слитка при геометрическом параметре очага деформации, т.е, при отношении длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка больше 2,0 также не позволяет выравнивать скорости течения внутренних и наружных (контактных) слоев слитка и при 2000149водит к снижению качества геометрическихразмеров листов,Интервал ширины прорези, равной0,05-0,07 от тол щи н ы слитка, выбираетсяисходя из воэможности изготовления прорези механической обработкой с высокойточностью размеров, а также воэможностинанесения термостойкого покрытия наповерхность прорези и, с другой стороны -исходя из необходимости получения качественного клинового листа с высокой точностью геометрических размеров. В случае,если заданная ширина прорези будет меньше 0,05 от толщины слитка. то при малыхтолщинах слитка невозможно выполнить такую прорезь механической обработкой, позволяющей получить высокую точностьгеометрических размеров и тем более невозможно нанести на поверхность прорезиравномерный слой термостойкого покрытия. Если же ширина прорези будет больше0,07 от толщины слитка, то закрытие прорези, особенно на толстых слитках, можетбыть достигнуто лишь за несколько проходов прокатки, что в свою очередь при разной толщине участков слитка, разделенныхпрорезью, приводит к неравномерной деформации и появлению волнистости, снижающей точность геометрических размеровклиновых листов, 30Выполнение глубины прорези, кратной1,1-2,1 отношения ширины клинового листак вытяжке при горячей прокатке до изменения направления прокатки, позволяет осуществлять рациональный раскрой 35качественного клинового листа по ширине,, Если глубина прорези будет кратна меньшечем 1,1 отношения ширины клинового листак вытяжке при горячей прокатке по ширине,то при однократном раскрое клинового листа по ширине трещины, появляющиеся прихолодной прокатке листов на боковых кромках, не убираются полностью, что приводитк браку при резке листов в меру, особеннона листах из малопластичных сплавов. Если 45же глубина прорези будет кратна большечем 2,1 отношения ширины клинового листак вытяжке при горячей прокатке по ширине,то получить рациональный раскрой нельзя,особенно при многократном отношении 50ширины листа в ширине, получаемой послехолодной прокатки заготовки, иэ-эа значительных отходов при резке клиновых листов.Часть слитка без прорези обрезается в 55процессе горячей прокатки перед раскантоекой слитка и в дальнейшем может бытьиспользована для получения обычного плоского проката. Покрытие поверхности прорези перед горячей прокаткой термостойкими противо- сварочными смазками вызвано необходимостью получения качественных клиновых листов, особенно при прокатке листов. на поверхности которых образуются хрупкие легкоразрушающиеся окисны плены, При прокатке слитков из таких сплавов без нанесения противосварочного термостойкого покрытия на поверхность прорези контактные поверхности клиновых листов могут образовывать металлические связи, при этом их разделение в момент обрезки концов листа будет невозможным, что приведет к браку готовой продукции.Правка клиновых листов растяжением позволяет улучшить выкатку и значительно уменьшить непланшетность листов. Осуществление правки растяжением клиновых листов, полученных предлагаемым способом, стало возможным благодаря тому, что правке подвергаются одновременно два листа с клиновидностью, направленной навстречу друг другу, Невозможность осуществления правки растяжением клиновых листов в известных способах, в том числе и в способе- прототипе, приводит к необходимости правки листов после термической обработки прогладкой в валках прокатного стана, т,е. к нагартовке листов, что снижает их динамические характеристики прочности.П р и м е р. Получали клиновый лист из алюминиевого сплава Д 1 б, длиной 5600 мм, шириной 600 мм склиновидностью от 2,85 до 1.0 мм по всей длине,В качестве исходной заготовки под прокатку использовали слиток размерами 118 х 527 х 900 мм прямоугольной формы с плоскими гранями, причем в слитке со стороны средней грани на всю его длину дисковой фрезой выполняли прорезь глубиной 250 мм, расположенную наклонно к большой грани слитка под углом, определяемым иэ соотношения;а =агс 1 д Л Л п-Лг г, 1. гпгде а - угол наклона прорези. рад;Ь 1 - 2,85 мм и пг - 1.0 мм - толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа;1 5 б 00 мм - длина клинового листа;118 - 1,1Лк =27" 4,1 - вытяжка при горячей прокатке до изменения напра дения прокатки;= агс 19 0,065 = 3 43 Ф2530 35 40 45 50 55 Л = 8 - 7-суммарная вытяжка при271горячей и холодной прокатке после изменения направления прокатки;гп 1,02 - коэффициент, зависящий от уширения,Отсюда 285 - 10 2 1а =агсЯ - 56 ОО -- 4,1 7 102 Ширину прорези выполняли равной 7,1 мм. что составляло 0,06 (среднее значение в формуле изобретения) от толщины одного иэ концов клинового листа (Ь 2" 1,0 мм) на вытяжку при горячей и холодной прокатке (110,9/3,85 - 28,8) и на коэффициент, зависящий от уширения (1/1,02). В результате получали 1.110,9/3,85 1/1,02 "28,2 мм - это расстояние от большой грани слитка до прорези. Глубину прорези (250 мм) выполняли кратной 1,7 отношения ширины клинового листа (600 мм) к вытяжке при горячей прокатке до изменения направления прокатки (110,9/27 - 4,1/, т.е. 1,7 600/4,1 - 250, Поверхность прорезей перед прокаткой покрывали термостойким противосварочным покрытием.Слиток нагревали в печи сопротивления до температуры 430 С и катали нэ стане "трио" по схеме: 118-114-96-80-65-52-44-36- 30-27 мм, задавая в валки в каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, т.е. осуществляя прокатку на ширину. При этом отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка (геометрический параметр очага деформации д/йср) изменялось от прохода к проходу как: 0,46-0, 76-0, 86-1. 01-1, 17-1, 12-1, 34-1, 4 1-1,1 5.Затем осуществляли обрезку переднего и заднего концов подката, раскантовку на 90" и дальнейшую горячую прокатку по схеме: 27-22-19-16.5-14,5-11,5-10-9-8 мм, При этом отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка изменялось кэк 1,7-1, 6-1. 7-1, 7-1, 7-1, 9-2, 2-2, 0-2, 2,2, т,е. в первом проходе после раскантовки было больше 1,5, но меньше 2.0,Холодную многопроходную прокатку проводили на стане дуо "1800" на толщину 3,85 мм, После прокатки проводили термическую обработку закалкой в вертикальных закалочных печах, правку и резку листов на готовый размер 1,0-2,85-600 х 5600 мм,Замеры толщины клиновых листов показали, что разнотолщинность листов укладывается в допуск . 0,1, т.е, в 2 раза меньше. чем в способе-прототипе. где предельные отклонения на толщину клиновых листов составляют +0.2 мм. Кроме того, в сравнении с прототипом повышено качество выкатки: так непланшетность или-отставание листа от плоскости плиты при свободной укладке листа составляет 20 мм (особенно на клиновых листах, подвергнутых правке растяжением), в то время как на листах, полученных в соответствии со способом-прототипом, непланшетность составляет 40 мм, т.е. в два раза больше,Формула изобретения 1. Способ получения клинового листа, включающий изготовление слитка прямоугольной формы с плоскими гранями, горячую и холодную прокатку, правку и обрезку концов, отличающийся тем,чтовслитке со стороны средней (боковой) грани на всю длину выполняют прорезь, расположенную наклонно к большой грани слитка, горячую прокатку ведут, задавая в валки в каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, затем при достижении отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1.5-2,0 изменяют направление прокатки на 90 О, при этом угол наклона прорези определяют из соотноше- ния а=агс 1 ц Лк Л1 п 2 2 11 и где а - угол наклона прорези. рад;и и 2 - толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа, мм;- длина клинового листа, мм;Л- вытяжка при горячей прокатке до изменения направления прокатки;Л - суммарная вытяжка при горячей и холодной прокатке после изменения направления горячей прокатки;в - коэффициент, зависящий от уширения, определяется экспериментальным путем и равен 1,014-1,03, и ширину прорези выполняют равной 0,05-0,07 от толщины слитка на равных расстояниях от больших граней слитка, определяемых кэк произведение толщины одного иэ концов клинового листа, вытяжки при горячей и холодной прокатке и коэффициента уширения, глубину прорези выполняют кратной (1,08 - 1,12)п, где и = 1 2, 3 и т,д отношению ширины клинового листа к вытяжке при горячей прокатке до изменени нзпоэвления прокатки.2000149 10 Составитель А.МасловТехред М.Моргентал Корректор А.Козориз Редактор С.Кулакова Заказ 3056 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, О 1 2. Способ по п,1, о тл ич э ющи йс я тем, что при прокатке слитков, на поверхности которых образуются хрупкие легкоразрушающиеся окисные плены, поверхность прорезей перед прокаткой покрывают тер мостойким протиеосварочным покрытием.не образующим на поверхности пятен,3. Способ по и 1, о тл и ч а ю щи Я с ятем, что правку ведут растяжением.