Способ изготовления профильных кольцевых изделий

384 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК17 19) ъиЫ 1)5 В 21 Н 1/06 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ЕТЕНИЯ 27/27(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЬ . НЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ2. Бюл. М 48 . : . (57) Использование; в прокатном пройзводцкий научно-исследовательскйй стве, на кольцепрокатных станах радиальерной металлургии ., ;.: но-осевого тит 1 а при производстве Яковченко, Е.А,Безбатчейко, фасонных в сечении колец. Кольцевую загоин, Ф.А.Писаренко, М,И.Старосе- товку предварительно формуют и прокаты- ,В,Горб .,:, . вают между верхними и нижними ин М.Ю. и Соломович М;Я, Произ- наклонными и.вертикальными валками. При. льнокатанных колец и бандажей.формовке кольцевой заготовки ее торцевую ургиздат, 1954, с,425,поверхность, взаимодействующую с верх-: ов М.Я. Напряжения и разрывы ними валками, выполняюттолщиной вй раз отке металлов давлением. М.: Ме- меньше по сравнению с толщиной торцовой 1974, с. 358 , .поверхности, взаимодействующей с нижникое свидетельство СССР ми валками. Поверхность заготовки, по ко- кл. В 21 Н 1/06, 1979, .: . торой осуществляют контакт" с верхним ,наклонным валком; выполняют примыкающей к внутренней. поверхности заготовки. 1 з,п. ф-лы, 4 ил.(56) Шифр водство ц М Метал Дзугу при обраб таллургия Автор М 810348ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относитсяк области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сложно-. профильных колец на кольцопрокатных ста- нах радиально-осевого тйпа., Известен способ производства сложно- профильных колец, включающий йзготовление кольцевой заготовки и ее прокату за. счет осевой и радиальной деформаций, использующий фасонную в сечении кольцевую заготовку с высотой, равной или близкой высоте готового кольца. Такая технология имеет место при прокатке в пол-. узакрытых и закрытых калибрах, При ее реализации наклонные валки обжимают ме-. талл, поступающий в уширение вследствйе радиальной деформации в очаге вертикальных валков:- . :00. Недостатком указаййого способа явля- ф ется невозможность его применения для-."д производства колец, требуемые масса и вы-сота которых не позволяют получать коль-:цевую заготовку с высотой, равной или близкой высоте готового кольца, и наруж-ным диаметром, не превышающим возмож-ности соответствующего оборудовании, например заготовочного пресса,Прокатка кольцевых заготовок, имеющих наружный диаметр, близкий к максимально допустимому: по условиям их изготовления, приводит к неравномерной деформации кольцевой заготовки по толщине в случае, если осевая деформация несоняют в Й= = раэ меньше г( г г)5 по сравнению с толщиной по нижней поверхности. Кроме того, поверхность заготовки, по которой осуществляют контакт с верхним наклонным валком, выполняют примыкаю щей к внутренней поверхности заготовки.10 На фиг. 1, 2 изображейы кольцевая заготовка до прокатки и контуры готового кольца, а-такжекольцевая заготовка после прокатки с полученным в результате смещения искаженным профилем (по прототипу);15 на фиг. 3,4 - предельные случаи расположения поверхностикольцевой заготовки, по которой осуществляется контакт с верхним наклонным валком(в первом случае укаэанная поверхность примыкает к наружной по верхности кольцевой заготовки, а во втором -к вйутренней).Рассмотрйм- вывбд формул, Согласнотретьему закону Ньютона силы Р 1 и Р 2, дей" ствующие на металл со стороны верхнего и 25 нижнего наклонных валков, всегда равны,т,е. действие равно противодействию,верхностьконтакоизведению Среда величину Р(2) 0 То 5 де Г 1 Ь 1 . 11; Рг= Ьгизмеримо мала по сравнению с радиальной. Это обусловлено интенсивным течением металла в вытяжку и рост диаметра в зонах контакта кольцевой заготовки с вертикальными валками наряду со значительно меньшей вытяжкой в зонах контакта с наклонными валками, Это приводит к утяжке металла по,верхней и нижней поверхностям кольцаНаиболее блйзким по технической сущности является способ производства фасонных в сечении кольцевых изделий, включающий формовку кольцевой заготовки и ее прокатку за счет осевой и радиальной деформаций наклонными и вертикальными валками. При" прокатке кольцевой заготовки по данному способу направлений усилия; прикладываемого к торцам раскатываемой заготовкй, йзменяют путем поворота наклонных валков относительно торцевых поверхностей заготовки;:Недостатком такой технологии является низкаяточность и, как следствие, низкое качество фасонных в сечении колец, При прокатке таких колец происходит смйщение кольцевой заготовки вниз относительно фа- сонного калибра вертикальных валков, Указанное смещение имеет место вследствие того, что осевое обжатие металла верхними 30 нижним наклонными валками осуществляют за счет перемещения верхнего йаклонного валКа -в вертикальном йаправленйи, "При этбм кольцевая заготовка смещается вертикальйо вниз относительнонеподвиж ных элементов калибра вертикальных валков (например, гребней), что приводит к " выполнению профиля кольца с размерами, выходящими за пределы допускаемых обж этий, 40Целью изобретения является повышение качества сложнопрофильных колец, а также снижение энергоемкости процесса их прокатки за счет выполнения кбльцевой за" готовки с различными по толщине верхней 4 и нижней поверхностями и изменейия соотношения между величинами средййх"Диа-метров наклонных валков" в"зонедеформации.Задача, которую при этом необходимо 5 решить, заключается в том, чтобы обеспе- -.чить условия, при которыхосевая деформация металла наклонными валками не приводила бы к искажениютребуемого ко нечного контура профиля, 5Для достижения поставленной цели по способу, включаЬщему формовку кольце-: вой заготовки и ее прокатку эа счет осевой и радиальной деформаций наклонными и вертикальными валками. при формовке кольцевой заготовки ее ,р,.-,Р 1=Рг,а сила, действующая на по та с площадью Е, равна пр него давления прокатки н где Р 1, Р 2 - средние давления прокатки в зонах деформации металла верхним и нижним наклонными валками соответственно;Г 1, Гг - площади контакта металла с верхним и нижним наклонными валками соответственно.Поскольку Р 1 и Р 2 являются средними давлениями прокатки на соответствующих контактных зонах, то как показалйэкспериментальные исследования величины их рактически неотличаются друг от друе,1=Р 2 . (3)из выражения (1) очевидно, что Действительно, данное равенство спраливо и не несет за собой вредных подствий в случае,если практически1784384 5 ,. 6 отсутствует в процессе прокатки осевое об- Соответственно и Д 62= 5+ 10 мм, тода жатие, т,е. высота кольцевой заготовки рав- Д п 1= ДЬ - (5+ 10 мм). наили близка высоте готового кольца. В: В случае,еслиДЬ 25+10 мм,возникает. случае неравенства данных высот описан- опасность полученияпрофиля кольца с разное выше смещение кольцевой заготовки 5 мерами, выходящимизапределыдопусков, относительно калибра вертикальных валков поскольку металла, текущего в вытяжку от обуславливает необходимость изменения . радиальной деформации, может оказаться силы Р 1, что практически невозможно, либо . недостаточно для компенсации возникшего площади контакта Г 1,: . : - : смещения. Для того; чтобы в реальном про-10 цессе прокаткй нижнийи верхний наклон- Таким образом, из (4) следует, что " ные валки на самом деле: выполнялижелаемые обжатия - Дп 2= 5+ 10 мм, Д 61= Ь 111=Ь 212, : (5)=Ь -(5+10 мм) - и был получен качественный профиль, необходймо выдержать соотгде Ь 1,Ь 2-толщины кольцевойзаготовки йО 15 ношение между Ь 1 и Ь 2, определяемые иэ верхней и нижней ее поверхностям соответ- выражения (7). ственно;:Представим прймер койкретной реали 11= п 1(О 1- Д п 1): 12=ГЬ 2(Г)-Б п 2) - дли- зации предлагаембго способа применины дуг контакта кольцевой заготовки.с вер- тельйо к технологий прокатки кольца хним и нижним наклонными валками 20 корытного профиля с размерами Он=2280 соответственно, мм, Оы=1920 мм, Н=180 мм и массой 1605 кг. Подставляя выражения для 11 и 2 в уравнение (5), получаем Кэк известно, диаметр кольцевых заготовок, поступающих на кольцепрокатный Ь 1 Дп 1(01 Ь п 1)= Ь 2 Дг 12(02 Д- Ь 2), (6) 25 стан с заготовочного пресса. 4 тыс. т, неможет превышать 1150 мм по его техничегде йц,Д Ь 2 - величины обжатий, осущест- ским характеристикам. Исходяизэтого, вывляемых верхним и нижним наклонными сота кольцевойзаготовкипримассе 1605 кг валками соответственно, ;составляет Н=216 мм. Вйутренний диаметр01, 02 - СРЕДНИЕ ДИаМЕтры вЕРхнЕгО И 30 кольцевой заготовки постоянный и равеннижнего наклонных валков в зонах дефор-: 250 мм, что соответствуетдиаметру пуансо, мации соответственно. на прошивного пресса; Суммарное осевоеиспользуя полученное выражение (6),обжатие при этом составйт Д 11 = 36 мм. найдем отношение между толщиной кбль- Принимаем ДЬ 2=5 мм, тогда Й 1=Д Ь -Д цевой заготовки Ь 1 по верхней поверхности 35 й 2=-36-5=31 мм, Подставляя известные веи толщиной кольцевой заготовки Ь 2 по ниж- личины Дп 1=31 мм,. Дй 2=,5 мм; 01=02=300 ней поверхности, обозначив отношение Ь 1 мм в выражение (7), получим К=2,4, т,е, толи Ь 2 величиной И,щину кольцевой заготовки Ь 1 по верхнейтр ЮЙжбтаи 0 У еюи 2,4м ц, -ь; .,;,"аю ,; ,.ь;., ь;-7 мсп -м): .:-ишьм-".Зависимость (7) отражает реальное со- Данный прймер приведен для случая отношение между величинами Ь 1, Ь 2, Дп 1, равенства средних диаметров наклонных Ь 2, Э 1 и 02 в процессе прокатки колец 45 валков взонахдеформации. В ходе выявле(фиг.1), При прокатке готового кольца из ния влияния величин среднихдиаметров наимеющейся заготовки величина суммарно- клонных валков в зонах деформации на го осевого обкатия Й известна, нужно , .энергосиловые параметры прокатки выясраспределить его между верхним и ниж- . нилось, что, чем мейьше длина дуги контакним наклонными валками таким образом, 50 та металла с валком 1, тем меньше среднее чтобы величина Ь 2 была минимальна(т.е. давление прокатки Р (фиг,4), и наоборот ДЬ 2 Ь 1), В этом случае перемещение (фиг.3), при одной и той же средней величикольцевой заготовки относительно буртов не обжатий, Следовательно, здесь присутвертикальных валков, равное ДЬ 2, также бу-ствует прямая зависимость между дет минимальным, что исключает возмож величинами длины дуги контакта Ь и сред- ность получения кольца с искаженным . него диаметра валка 0 с величинами сред- профилем, Величина такого перемещения него давления прокатки; ее момента и известна иэ практики рассматриваемых мощности, что подтверждается следующипрофилей и не должна превышать 5+10 мм, ми выводами формулы мощности прокатки,ФДля определения среднего давления уменьшение среднего диаметра верхнегопрокатки воспользуемся формулой Тарнов- наклонного валка в зоне деформации наского каждые 10 мм дает снижение мощности прокатки нэ 8,90. Очевидно, что расположение5 поверхности кольцевой заготовки, по котоР =. 2. (8) рой осуществляют контакт с верхним наклонным валком, примыкающей к ееЗатем; йодставляя в выражение (2) вы- внутренней поверхности обеспечивает обРажения (4) и (8), получаем формулу силы жатие металла верхним наклонным валкомпрокатки в следующем виде: . 10 при минимальном среднем диаметре в зонедеформации,съ 7 Д : - прююею ОФФ-бтюцьр-ЩИ - ." ,-", и щеащ щиФ и (О ") колец и Снйжение энертоемкости процесса(9) 15 их Прокатки за счет изменения толщиныгде 1 р - коэффициент плеча приложеннойкольцевой заготовки по верхйей поверхноРР и р, сти в строга определенном соотношении килы""- ее толщине по нижней поверхностй, а также- сопротивление пластической де орК и плаСтичЕСКОИ ДЕ ОР за счет изменения соотношения между вемации и и чистом сдвиге %=7;Н - высота кольцевой заготовки;валков в зоне деформации,и - высота готового кольца,Момент прокатки находят, исходя изФормула изобретенияпоного усилия ПРОкатки, козффициента. пособ изготовления профильныхпл ча25 хольцевых изделий, включающий ормовкплечаприложенной равнодействующей си- .. Р ф-" хлыи величины дуги контакта металла с вал- . ц . д . щий формовкуком, Для двух. валков момент деформации цро а ку путем еекольцевой заготовки и ее прокатку путем ееопределяется из выраженияк м, ля деформации в осевом и радиальном направр д Рлениях верхними и нижниминаклонными ивертикальйыми валками, о т л и ч а ю щ и йМпр - -. 2 Р ф.МпрР/10 30 "с я тем, что; с целью повышения качестваполучаемых изделий, в процессе ормовки6 теории прокатки наиболее приемле- .мымСчйтается определение мощности по, . " ф Р бразУюттоРЦОвуа поверхность заготовки, взаимодействукрутящему моменту прокатки на валках . ющуюс верхни -валками, сьь о,-льтолщиной в К=. Раз мейьМпр = Мпр , . 1" "1Ьп 2 02 - Ьп 2г ше толщины торцовой 1 човерхности заготовки, взаимодействующей с нижнимигде ч - Окружная скорость валков;. наклонными валками.Исходя из вышеизложенного вывода тем что с целью снижения знергое осформул, был произведен расчет мощйости процесса прокатки, в процессе ф Рпроцесса прокатки, в процессе формовкипрокатки при различных слУчаях Располо . ольцевой заготовкй торцовую поверхностьжения поверхности кольцевой заготовки, по заготовки с меньшей тол иной взаготовки с меньшей толщиной выполняюткоторой Осуществляют контакт с верхним 45 примыкающей к вн тйаклонным валком(фиг,3,4), Он показал, чтозаготовки45 примыкающей к внутренней поверхности 8.И Госуда роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 43ВНИИ Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5