Способ прокатки профилей переменного сечения

(45) Дата опубликования описания 07.07.8 СССР о делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ПРОФИЛЕ ПЕРЕМЕННОГО СЕЧЕНИЯ крытом направ- ающими и проотором уют в еремен- элеменс бокот к ней 25 Заготовка 1 ками 2 переме 1 в зоне дефор временно с дву правлению ее ЗО ные колебанияпрокатывается ме ного радиуса. К з тации прикладыва сторон под углом еремещения высо через ограничиваю жду валаготовке ют одноя на- кочастотщие элеИзобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокаткепрофилей с резко изменяющимися размерами по высоте,Известен способ прокатки в закалибре, образованном валками иляющими элементами, предотвращоков валкав 111,Однако этот способ не дает возможности регулировать длину контура отставания, особенно на заготовках, имеющихучастки с резким изменением размеров повысоте. На этих участках наблюдается незаполнение калибров. Кроме того, при прокатке таким способом возникает значительный износ направляющих элементов в результате постоянного контакта с нагретойзаготовкой и значительного трения.Известен также способ прокаткфилей переменного сечения, при кзаготовку перемещают и деформиркалибре, образованном валками пного радиуса и ограничивающимитами, охватывающими заготовкувых поверхностей, и прикладываювысокочастотные колебания 2. Однако этот способ не обеспечивает окатку профилей переменного сечения, еющих выступы увеличенной высоты. Целью изобретения является повышение качества профилей переменного сечения путем обеспечения лучшего заполнения их выступов увеличенной высоты.Ь Цель достигается тем, что в способепрокатки профилей переменного сечения, при котором заготовку перемещают и деформируют в калибре, образованном валками переменного радиуса и ограничиваю щими элементами, охватывающими заготовку с боковых поверхностей, и прикладывают к ней высокочастотные колебания, высокочастотные колебания прикладывают одновременно с двух сторон к боковым по верхностям заготовки непосредственно взоне деформации под углом к направлению ее перемещения.На фиг. 1 изображена схема прокатки 20 профилей переменного сечения; на фиг,2 - сечение А - А на фиг, 1; на фиг. 3 - схема, поясняющая пример осуществления способа.менты 3 от излучателей 4 и преобразователей 5 высокочастотных колебаний.Осуществление этого способа основывается на использовании энергии высокочастотных колебаний, создаваемых системой генератор - преобразователь - излучетель, преобразованных в возвратно-поступательное перемещение ограничивающих элементов 3.В течение первого полупериода колебаний ограничивающие элементы 3 совершают перемещение, направленное под острым углом к направлению прокатки, В это время происходит образование адгезионных узлов охватывания на границе ограничивающий элемент - заготовка за счет повышения давления на заготовку со стороны ограничивающих элементов 3, а также одновременный дополнительный, перенос металла заготовки в направлении прокатки за счет увеличения силы трения между ними.Скорость 1 возвратно-поступательного движения ограничивающих элементов 3 раскладывается на две составляющие ,и 1. Перемещение ограничивающих элементов 3 со скоростью 1 способствует образованию адгезионных узлов охватывания, а перемещение их со скоростью 1 способст.вует переносу вместе с ограничивающими элементами 3 металла заготовки 1, то есть повышению скорости течения металла в направлении прокатки, а следовательно, выравниванию поступательной скорости металла Уи окружной скорости валков 1,.При этом происходит смещение нейтрального сечения Л, - Ж, в положение Ф - У:, то есть навстречу направлению прокатки.Угол положения нейтрального сечения, отсчитываемый от вертикальной линии, проходящей через оси валков, увеличивается. Увеличение угла положения нейтрального сечения сопровождается уменьшением контура отставания на прокатываемой заготовке 1 вследствие выравнивания скорости течения металла и окружной скорости валков 2 в очаге деформации. В течение второго полупериода колебаний ограничивающие элементы 3 совершают обратное перемещение. В этот промежуток времени происходит разрушение адгезионных узлов охватывания за счет увеличения составляющей скорости ,. перемещения ограничивающих элементов 3 в обратном направлении. Частота возвратно-поступательных перемещений ограничивающих элементов 3 подбирается таким образом, чтобы составляющая скорости их перемещения была значительно больше скорости свободного уширения металла, Составляющая 1 скорости перемещения ограничивающих элементов 3 в течение второго полупериода изменяет свое направление на противоположное, но влияния на скорость поступательного перемещения метал ла заготовки не оказывает из-за разрушения адгезионных узлов охватывания на границе ограничивающий элемент - заготовка.5 Пример осуществления способа.Прокатывалась заготовка из материала ЭИ 718 ИД. Температура начала прокатки 1050 С, окончания прокатки 950 С; частота вращения валков 30 об/мин; направление приложенных к ограничивающим элементам высокочастотных колебаний составляло угол р = 30 с направлением перемещения заготовки; частота колебаний 20000 Гц; амплитуда колебаний 15 0,05 мм.В результате получили периодическиепрофили с периодом 36 мм, толщиной 3 мм, с выступами высотой 16 мм на длине 6 мм.При частоте колебаний 20000 Гц со ставляющая 1,. скорости перемещения ограничивающих элементов значительно больше скорости свободного уширенля металла.Зто подтверждается следующими рас четами.Максимальнаяуширения металланошения (фиг. 3): скорость свободного определяется из соотЛВ 2 1 сс,ушскорость свободного уширения металла;скорость валков; где35в - ВЛ -- 2 половина величины свободР - (У - й)45 а = агссоз- (2)где Р - радиус валков, Я = 0,165 м;Н - высота исходной заготовки,Н=0,014 м;и - высота прокатанной заготовки,6=0002 м;Откуда а = 22.Скорость валков 1, определяется поформуле: 55 Г, =- -- ; - , Р) где и - частота вращения валков прокатного стана; и = 30 об(мин.Г ==0518 мс30Проекция длины захвата Р, на ось Х определяется по формуле:1. = Я ыпа 60(4) 55 1, = 0,0619 м. ного уширения металла;40 1. - проекция длины дуги захвата й, на ось Х.Величина угла захвата а определяетсяпо формулеВеличина свободного уширения металла определяется по формуле Чекмарева;(Н . Ь) 1+(1+где В,р - средняя ширина очага деформации, В,р -- 0,025 м;О - высота исходной заготовки,0 =0,014 м;Й - высота прокатанной заготовки,Ь = 0,002;ЛЬ - изменение высоты исходнойзаготовки, ЛЬ = 0,012 м;.К, р - коэффициент ограничения,К ,р - 1 - свободное уширениезаготовки;Я, - дуга захвата;д - коэффициент, зависящий отсоотношениЯ Вср и Йаа = 1 при Вср(Р,.При лодстановке исходных данных вформулу (5) аолучим:ЛВ = 0,0243 м.Скорость свободного уширения металлаопределяется из соотношения (1):свлш -- 0,1017 м/сОпределяется максимальная скоростьобратного перемещения ограничивающихэлементов. Поскольку перемещение ограничивающих элементов происходит по гармоническому закону колебаний, выраженному формулой:Х =Ат з 1 п Ю, (6)то и скорость колебательных перемещенийтакже находится на основе формулы (6)по формуле:Ь= -- = ЯГ АлсозЮ В,Дх(7)где Ф - круговая частота;Ат - максимальная амплитуда колебаний, Ат = 0,05 мм;1 - время относительной деформации.Круговая частота колебаний определяется по формуле:К= 2 л, (8) где 1" - частота колебаний, 1 = 20000 Гц,Тогда К = 125600.По формулеполучим:1 шах = 6,28 и/с,ПРИ СраВНЕНИИ 1 хшах П св,уш ПОЛУчаем, что обратная составляющая Ускорости перемещения ограничивающих элементов значительно (в 30 раз) большескорости свободного уширения металла, что1 О способствует разрушению адгезионных узлов при отходе ограничивающих элементовот заготовки и способствует созданию адгезионных узлов при воздействии на заготовку (прямом ходе ограничивающих элементов).Применение этого способа прокаткипозволило улучшить качество прокатываемых изделий и получить профили периодического сечения с большими перепадамивысот.Формула изобретенияСпособ прокатки профилей переменного сечения, при котором заготовку перемещают и деформируют в калибре, образованном валками переменного радиуса и ограничивающими элементами, охватывающими заготовку с боковых поверхностей, и зо прикладывают к ней высокочастотные колебания, отличающийся тем, что, с целью повышения качества профилей переменного сечения путем обеспечения лучшего заполнения их выступов увеличенной 35 высоты, высокочастотные колебания прикладывают одновременно с двух сторон к боковым поверхностям заготовки непосредственно в зоне деформации под углом к направлению ее перемещения.40Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР595045, кл, В 21 Н 8(00, 15.03,74.45 2, Авторское свидетельство СССР493282, кл. В 21 Н 1/00, 02.12.72 (прототип).Составитель В. Мальцев едактор Н. Багирова Техред Н. Герасименко Корректор С. файн Заказ 728/627 Изд.199 Тираж 702 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45ип, Харьк. фил, пред. Патент