Способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий

Союз СоветскимиСоциалмсткческнкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 893361(23)Приоритет на делам изобретений к открытий(54) СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ ПОЛЫХ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙИзобретение относится к обработке металлов, а именно к холодной поперечной прокатке и может быть использовано для получения труб. чатых изделий с переменными наружным диаметром и стенкой типа гильз цилиндров дизель. моторов, различных цилиндров и других изделий.Известен способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий, при котором деформацию изделия осуществляют двумя . парами диаметрально противоположных роли:1 О ков, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки.В известном способе задний угол передних роликов выполняет роль преддеформационногоэ участка для лоследующнх роликов. При этом . первый участок гребня (крыша) выполняется сомалым углом (обычно а = 5 ), а второй, основной, имеет рабочий угол а в пределах 20 - 30 1) .20Однако применение калибровки с крышеи не обеспечивает полной ликвидации наплыва, металла, образующегося перед гребнем роликов (перед очагом деформации), так как для создания противодействия избыточному истечениюметалла в направлении, противоположном напрев.лению прокатки, на заготовке перед очагомдеформации обязательно должно образовыватьсянекоторое утолщение,Например, при прокатке трубы из стали 10 ГН со стенкой Ь = 5,4 мм до толщнттьт стен. ки Ьк= 2,4 мм роликами, у которых уголо е на участке крыши а 5, а на основном а 30 с подачей 8 1 мм на оборот заготовки, наплыв увеличивает толщину стенки заготовки до 5,95 - 6,0 мм, Таким образом происходит пред. варительная осадка металла на 10%, а затем его обжатие со степенью деформации 0,60, вместо заданных 0,55, Такое дополнительное перенапряжение металла приводит к образованию различных внутренних и наружных дефектов, а также вызывает дополнительную затрату энергии на деформацию, приводягцую к его перегреву, что ограничивает производительность процесса,.Цель изобретения - повышение точности и качества изделия и производительности процесса, 893361С уменьшением утла гребня ролика пре. дельная подача, увеличивается, при этом справедливо, соотношение:ЪКсф; хс;% т. е., зная величину предельной подачи при прокатке роликами с известным, углом гребня, можно определить допустимую подачу при Поставленная цель достигается тем, что вспособе холодной поперечной прокатки полыхпрофильных изделий, при котором деформациюизделия осуществляют двумя парами диаметрально противоположных роликов, смещенныхдруг относительно друга вдоль оси прокатки,прокатку первой парой роликов ведут со степенью деформации0,15 - 0,30 (1,176 с - 0,176,где Я - относительная степень деформациипервой парой роликов в долях единицы;Я - наименьшая по участкам суммарнаяотносительная степень деформациив долях единицы,Ири этом угол гребня первой пары роликовравен 15-20 , а прокатку второй парой роликов выполняют с переменной по длине изделиястепенью деформации в пределах Я - 0;15 -0,90 в соответствии с заданным профилемизделия.Такое выполнение способа холодной поперечной прокатки полых профильных изделийпозволяет ликвидировать образование наплываметалла перед первой парой роликов практически во всем диапазоне подач, которые примеГ.впотся при холодной поперечной прокаткестальных конструкционных труб. Это достигает.ся эа счет того, что создается определенноераспределение обжатия металла между первойи второй парами роликов при заданной ихкалибровке,Предельная подача и вид напльща зависятот свойств металла, ширины очага деформации,угла гребня ролика и степени деформации. Предельная подача уменьшается с увеличениемкоэффициента упрочнения металла, увеличениемугла гребня ролика и степени деформации. Впервом приближении величина предельной подачи обратно пропорциональна степени деформациии углу гребня ролика,На практике установлено, что при прокат.ке заготовок из конструкционной стали ролика.ми с гребнем 30 фс деформацией о = 0,50 предельная подача составляет 0,27 мм.При прокатке нержавеющих сталей типаОХ 18 Н 9 Т эта величина снижается до 0,15 мм,меди - 0,1 - 0,12 на ролик. В то же время.величина предельной подачи, как видно из гра.. фика, при деформации 0,30 увеличиваетсявдвое и составляет 0,55 мм. 5 10 15 26 25 30 Э 5 прокатке роликами с другим углом гребня.при а 1= 20 . Е= 30%, Я = 0,87 ммКРофпри а= 15, Я= 30%, 8 = 1,20 мм.крсТаким образом, использование роликов сменьшим углом гребня ролика обеспечиваетвозможность прокатки с большей производи.тельностью беэ образования наплыва передроликом, Однако уменьшение угла гребня ограничено, так как после определенной его ве.личины резко ухудшается точность изделий,а при значительных деформациях возможноразрушение стенки трубы из.за мно.ократногоизгиба. Установлено, что чем меньшую толщинустенки трубы необходимо получить, тем большийугол гребня должен иметь ролик.Преодолеть противоречия процесса поперечной прокатки, т, е. обеспечить получение высо.коточных изделий при высокой производитель.ности можно, разбив очаг деформации междупарами роликов.Первая пара роликов с малым углом гребнядолжна осуществлять минимально возможнуюдеформацию, предварительно наклепывая металли несколько разгружая другую пару роликов.Одновременно задний угол первой пары роликов выполняет роль преддеформационного участка для последующих роликов, предотвращаярост наплыва перед их гребнем.Минимально допустимая величина подачиопределяется условиями обеспечения равномер.ности деформации по толщине стенки заготовкии посадки внутренней поверхности трубы наоправку,Первая пара роликов деформирует исходнуюзаготовку, следовательно, средняя толщинастенки в очаге деформации значительно больше,чем средняя толщина стенки в очаге деформации под второй парой роликов. Кроме того, в задачу первой пары роликов не входит обеспечение точности. Следовательно, обжатие первой парой роликов должно обеспечить равномерность. деформации по толщине стенки труб. Как показали исследованияпри прокатке с подачей более 0,6 мм достаточная равномер.ность достигается при степени деформации неменее 0,15,Таким образом, для обеспечения высокой производительности обжатие первой парой ро. ликов с углом гребня 15 - 20 должно выби.раться в пределах 0,15-0,30 (нижнее значениеопределяется условиями неравномерностидеформации, верхнее - условиями образова.ния наплыва).Минимально допустимое обжатие второйпарой роликов определяется требуемой точностью получаемых труб по внутреннему диаметруМинимальная степень деформации, обеспечивающая высокую точность внутреннего,диаметргтрубы, как установлено исследованиями; сос.тавляет 0,15.Максимально допустимое обжатие опреде.ляется условиями пластичности металла и припрокатке стальных эагоговок не превышает 30,70, алюминиевых 0,90. Дальнейшее увеличениеединичных обжатий обычно приводит к трешинообразованию. На практике редко используютобжатия с деформациями более 0,60,Величина подачи металла на один ролик фдля второй пары лнмитируется только интенсивностью тепловыделения, так при очень большойподаче величина раскатки по внутреннему диа-.метру становится меньше или равной тепловойусадке, и при охлаждении за очагом деформа- %ции труба прочно оковывает оправку. Образования наплыва перед второй парой роликов обычно не происходит, так как они обжимают нагартованный первой парой роликов металл. Кроме того, образующийся наплыв раскатываетсякалибрующими поясками первой пары роликов.Таким образом, на практике величину подачиопределяют, исходя из условий, чтобы она непревышала допустимой величины для первойпары роликов и труба легко снималась с оправ эчки после прокатки,Угол гребня второй пары роликов выбираютиз условия обеспечения требуемой точностипо внутреннему диаметру. С увеличением углагребня роликов точность прокатываемых трубувеличивается, Как показывает опыт, нрипрокатке роликами с утлом гребня более 30и подачах свыше 0,3 мм на ролик с увеличением величин подачи и угла гребня повышаетсявероятность плотной посадки трубы на оправку.3что затрудняет, а иногда и исключает ее съем.оПрименение углов гребня менее 25 обычноне обеспечивает достаточной точности по внутреннему диаметру, особенно прн прокатке заготовок с переменной толщиной стенки. Таким40образом, целесообразно ограничить угол гребняроликов второй пары в пределах 25-30.На фиг, 1 схематически изображено расположение двух пар роликов при прокатке; нафиг. 2 - график зависимости предельной пода 45чи роликов без образования наплыва от обжати при прокатке труб в диапазоне диаметров80 - 200 мм из стали с пределом текучести висходном состоянии 40 кг/мм.Прокатку осуществляют первой 1 и второй12 парами роликов с углами гребня соответ- фственно а, и а. Настройку первой 1 и второй2 пар роликов осуществляют в зависимости отрасчетных параметров прокатки. Труба 3 мо.жет иметь несколько участков с различной тол.шиной стенки,ЯП р и м е р 1. Из исходной трубы с внут.ренним диаметром 130 мм и толщиной стенки= 12,5 мм необходимо получить профильную трубу с двумя участками с толщиной стенкина первом участке Б( = 9 мм, на второмЯ, = 5 мм. Суммарная степень деформацияпо участкам составляет: абсолютная Ь =3 5 мм3Ьг( 7,5 мм; относительная Е = 0,28,06.13гзПо заданному условию степень деформациипервой парой роликов не должна превышатьзначения Я,11,176 Е,176, откуда на первом участке Я =0,153; на втором Р,1= 0,53.Исходя иэ второго условия (Я =0,15 - 0,30).степень деформация первой ларой роликов наобоих участках принимается равной Е= О,5или Ь 1= 1,9 мм, тогда степень деформациивторой парой - на первом участке Ь =1,6 мм,дили= 0,15, на втором участке Ь= 5,6 ммили я 2=При прокатке трубы с расчетными вараметрамн с углом гребня первой пары роликов,равным 15, получают высокую точность н каочестно поверхности изделия при величине пода-чи 0,8 мм на один ролик.П р и м е р 2. Из исходной трубы с внут.ренним диаметром 130 мм и толщиной стен.ки 8 = 12,5 мм необходимо получить профиль.ную трубу с двумя участками с толщиной стенки на первом участке Я, = 7,4 мм, на вто.ром 8 э= 4,5 мм.Суммарная степень деформации по участкам(составляет: абсолютная бает,= 5,1 мм Ь уу =8,0 мм; относительнаяЯ = 0,4; г = 0,64.3 )Из первого условия степень деформациипервой парой роликов на первом участке составляет Я= 0,29, на второму = 0,58,Исходя из второго условия, степень деформа.ции первой парой роликов на обоих участкахпринимается равной 6 = 0,29 или 61 3,7 мм.Тогда степень деформации второй парой роли.ков должна быть на первом участке 6=1,4 ммили Я= 0,16, на втором д"- 4,3 мм илияЯд= 0,49.Полученная по расчетным параметрам профильная труба обладает высоким качеством поверхности и точностью, При прокатке исполь.зован угол гребня первой пары роликов, равный 20, и подачу О,б мм на один ролик.Предлагаемый способ холодной поперечнойпрокатки полых профильных изделий по сравнению с известными позволяет повысить точностьи качество поверхности изделий и производи.тельность процесса,Формула изобретенияСпособ холодной поперечной прокаткиполых профильных изделий, при котором дефор.мацию изделия осуществляют двумя парамидиаметрально противоположных роликов, сме.шенных друг относительно друга вдоль оси про.катки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с,целью повышения точности и качества изделийи производительности процесса, прокатку пер.вой парой роликов ведут со степенью деформа.ции гдето - относительная степень деформации пер. 1 ф вой парой роликов в долях единицы;Я 0,15 - 0,301,176д - 0,176 893361 8Е - наименьшая по участкам суммарная от.носительная степень деформации в до.лях единицы.при этом угол гребня первой пары роликоворавен 15-20 , а прокатку второй парой роли.ков выполняют с переменной по длине изделиястепенью деформации в пределах Е = 0,15-0,90,.ЯИсточники информации,прийятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР М 159782,кл. В 21 Н 1/18, 21.08.62,еярнар стелень Реют , 6 долях единицФI Составитель В. МальцевТеяред М, Гергель Корректор Е. Рошк Тираж 743НИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035,. Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 лиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная,