Способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий

Способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскими

Соцкалмсткческнк

Республик

O Il H C A H И E („)893361

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 09.07.79 (21) 2793553/25 — 27 (5! )М. Кл.

В 21 Н 8/00 с присоединением заявки №

Гееударстеенный комитет (23) Приоритет на делам изобретений к открытий

Опубликовано 30 12 81 Бюллетень № 48

Дата опубликования опмсания 30.12.81 (53) "Д" 621.771, .22 (088.8) И. И. Казакевич, Е. С. Смелов, Ю. А, Верник, В. Г. Лузганов, В, А. Шелементьев, В. М. Коротков, В. Н, Рогожин.

Д. Д. Смирнов, P. А. Кобылин и В. В. Полин

J (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ХОЛОДНОЙ ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ

ПОЛЫХ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к обработке металлов, а именно к холодной поперечной прокатке и может быть использовано для получения трубчатых изделий с переменными наружным диаметром и стенкой типа гильз цилиндров дизельмоторов, различных цилиндров и других изделий.

Известен способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий, при котором деформацию изделия осуществляют двумя парами диаметрально противоположных роли:1О ков, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки.

В известном способе задний угол передних роликов выполняет роль преддеформационного

15 участка для цоследующнх роликов. При этом . первый участок гребня (крыша) выполняется с о малым углом (обычно а = 5 ), а второй, основной, имеет рабочий угол а в пределах 20—

30 (1 j.

Однако применение калибровки с крышеи не обеспечивает полной ликвидации наплыва, металла, образующегося перед гребнем роликов (перед очагом деформации), так как для создания противодействия избыточному истечению металла в направлении, противоположном направлению прокатки, на заготовке перед очагом деформации обязательно должно образовываться некоторое утолщение.

Например, при прокатке трубы из стали

10ГН со стенкой h = 5,4 мм до толщины стенки h 2,4 мм роликами, у которых угол о о на участке крыши а 5, а на основном а 30 с подачей $1 мм на оборот заготовки, наплыв увеличивает толщину стенки заготовки до

5,95 — 6,0 мм. Таким образом происходит предварительная 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.

893361

4$

Поставленная цель достигается тем, что в способе холодной поперечной прокатки полых профильных изделий, при котором деформацию изделия осуществляют двумя парами диамет-. рально противоположных роликов, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки, прокатку первой парой роликов ведут со степенью деформации

0,15 — 0,30 (1,176 Я - 0,176, где — относительная степень деформации первой парой роликов в долях единицы;

E+ — наименьшая по участкам суммарная относительная степень деформации в долях единицьг, Ири этом угол гребня первой пары роликов равен 15 — 20, а прокатку второй парой роли ков выполняют с переменной по длине изделия степенью деформации в пределах f< — 0;15—

0,90 в соответствии с заданным профилем изделия.

Такое выполнение способа холодной поперечной прокатки полых профильных изделий позволяет ликвидировать образование наплыва металла перед первой парой роликов практически во всем диапазоне подач, которые примеl. аяются при холодной поперечной прокатке стальных конструкционных труб. Это достигается эа счет того, что создается определенное распределение обжатия металла между первой и второй парами роликов при заданной их калибровке.

Предельная подача и вид напльща зависят от свойств металла, ширины очага деформации, угла гребня ролика и степени деформации. Предельная подача уменьшается с увеличением коэффициента упрочнения металл», увеличением угла гребня ролика и степени деформации. В первом приближении величина предельной подачи обратно пропорциональна степени деформации и углу гребня ролика.

На практике установлено, что при прокатке заготовок из конструкционной стали роликами с гребнем 30 с деформацией 6 0,50 предельная подача составляет 0,27 мм.

При прокатке нержавеющих сталей типа

ОХ18 Н9Т 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 увеличивается вдвое и составляет 055 мм.

$ 10

1$

2$

Э$

С уменьшением утла гребня ролика предельная подача, увеличивается, при этом справедливо; соотношение:

iS =8

К 4 х0 4, 3 1 т. е., зная величину предельной подачи при прокатке роликами с известным, углом гребня, можно определить допустимую подачу при прокатке Роликами с другим углом гребня: при a = 20 . f = 30%, Я = 087 мм.

К о при а„= 15, Я= 30, S = ),20 мм. крс

Таким образом, использование роликов с меньшим углом гребня ролика обеспечивает возможность прокатки с большей производительностью беэ образования наплыва перед роликом, Однако уменьшение угла гребня ограничено, так как после определенной его величины резко ухудшается точность изделий, а при значительных деформациях возможно разрушение стенки трубы из-за мно;ократного изгиба. Установлено, что чем меньшую толщину стенки трубы необходимо получить, тем больший угол гребня должен иметь ролик.

Преодолеть противоречия процесса поперечной прокатки, т. е. обеспечить получение высокоточных изделий при высокой производительности можно, разбив очаг деформации между парами роликов.

Первая пара роликов с малым углом гребня должна осуществлять минимально возможную деформацию, предварительно наклепывая металл и несколько разгружая другую пару роликов.

Одновременно задний угол первой пары роликов выполняет роль преддеформационного участка для последующих роликов, предотвращая рост наплыва перед их гребнем.

Минимально допустимая величина подачи определяется условиями обеспечения равномерности деформации по толщине стенки заготовки и посадки внутренней поверхности трубы на оправку, Первая пара роликов деформирует исходную заготовку, следовательно, средняя толщина стенки 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 исследования, при прокатке с подачей более 0,6 мм достаточная равномерность достигается при степени деформации не менее 0,15, Таким образом, для обеспечения высокой производительности обжатие первой парой роликов с углом гребня 15 — 20 должно выбираться в пределах 0,15 — 0,30 (нижнее значение определяется условиями неравномерности деформации, верхнее — условиями образования наплыва).

Минимально допустимое обжатие второй парой роликов определяется требуемой точностью получаемых труб по внутреннему диаметру

Минимальная степень деформации, обеспечивающая высокую точность внутреннего.диаметрг

893361 трубы, как установлено исследованиями; составляет 0,15.

Максимально допустимое обжатие определяется условиями пластичности металла и при прокатке стальных эагоговок не превышает $

0,70, алюминиевых 0,90. Дальнейшее увеличение единичных обжатий обычно приводит к трешинообразованию. На практике редко используют обжатия с деформациями более 0,60, Величина подачи металла на один ролик ф для второй пары лнмитируется только интенсивностью тепловыделения, так при очень большой подаче величина раскатки по внутреннему диа-. метру становится меньше или равной тепловой усадке, и при охлаждении за очагом деформации 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 раскатывается калибрующими поясками первой пары роликов.

Таким образом, на практике величину подачи определяют, исходя из условий, чтобы она не превышала. допустимой величины для первой пары роликов и труба легко снималась с оправ- э5 кк после прокатки, Угол гребня второй пары роликов выбирают из условия обеспечения требуемой точности по внутреннему диаметру. С увеличением угла гребня роликов точность прокатываемых труб увеличивается. Как показывает опыт, нрипрокатке роликами с утлом гребня более 30 и подачах свыше 0,3 мм на ролик с увеличением величин подачи и угла гребня повышается вероятность плотной посадки трубы на оправку.

3S что затрудняет, а иногда и исключает ее съем. о

Применение углов гребня менее 25 обычно не обеспечивает достаточной точности по внутреннему диаметру, особенно прн прокатке заготовок с переменной толщиной стенки. Таким

4О образом, целесообразно ограничить угол гребня роликов второй пары в пределах 25-30.

На фиг. 1 схематически изображено расположение двух пар роликов при прокатке; на фиг. 2 — график зависимости предельной подаl5 чи роликов без образования наплыва от обжати» при прокатке труб в диапазоне диаметров

80 — 200 мм из стали с пределом текучести в исходном состоянии 40 кг/мм.

Прокатку осуществляют первой l и второй

2 парами роликов с углами гребня соответ-. ственно а1 и а> Настройку первой 1 и второй

2 пар роликов осуществляют в зависимости от расчетных параметров прокатки. Труба 3 может иметь несколько участков с различной толщиной стенки.

П р н м е р 1. Из исходной трубы с внутренним диаметром 130 мм и толщиной стенки

$ = 12,5 мм необходимо получить профильную трубу с двумя участкамя с толщиной стенки на первом участке S = 9 мм, на втором

$, = 5 мм. Суммарная степень деформация по участкам составляет: абсолютная Д =3 5 мм

Д2 = 7,5 мм; относительная E = 0 28, 06.

11

2>

По заданному условию степень деформации первой парой роликов не должна превышать значения Я,1<1,176 Е - 0,176, откуда на первом участке Я =0,153; на втором E = 053

Исходя иэ второго условия (Я =0,15 — 0,30). степень деформация первой ларой роликов на обоих участках принимается равной Е = 0,15 или Ь1= 1,9 мм, тогда степень деформации второй парой — на первом участке Ь =1,6 мм

„2 или = 0,15, на втором участке b>= 5,6 мм или 2= 0,53.

При прокатке трубы с расчетными нараметрамн с углом гребня первой пары роликов, равным 15, получают.высокую точность н као честно поверхности изделия при величине подачи 0,8 мм на один ролик.

Пример 2. Из исходной трубы с внутренним диаметром 130 мм и толщиной стенки $ = 12,5 мм необходимо получить профильную трубу с двумя участками с толщиной стен.ки на первом участке S, = 7,4 мм, на втором S э= 4,5 мм.

Суммарная степень деформации по участкам составляет: абсолютнаяД4Т= 5,1 мм, Д =

8,0 мм; относительнаяЯ = 0,4; 2 = 0,64.

Э у

Из первого условия степень деформации первой парой роликов на первом участке составляет f„= 0,29, на втором = 0,58.

Исходя из второго условия, степень деформации первой парой роликов на обоих участках принимается равной = 0,29 или Д1 3,7 мм.

Тогда степень деформации второй парой роликов должна быть на первом участке 6. =1,4 мм или Я = 0,16, на втором д"- 4,3 мм или я

E - =049.

Полученная по расчетным параметрам профильная труба обладает высоким качеством поверхности и точностью. При прокатке использован угол гребня первой пары роликов, равный 20, н подачу 0,6 мм на один ролик.

Предлагаемый способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий по сравнению с известными позволяет повысить точность и качество поверхности изделий и производительность процесса.

Формула изобретения

Способ холодной поперечной прокатки полых профильных изделий, при котором деформацию изделия осуществляют двумя парами диаметрально противоположных роликов, смещенных друг относительно друга вдоль оси прокатки, отличающийся тем, что, с, целью повышения точности и качества изделий и производительности процесса, прокатку первой парой роликов ведут со степенью деформации

Я„0,15 — 0,30 с 1,176 д — 0,176, гдето — относительная степень деформации пер- вой парой роликов в долях единицы;

893361 8

Е - наименьшая по участкам суммарная относительная степень деформации в до лях единицы. при этом угол гребня первой пары роликов

pàâ H 15 — 20, а прокатку второй парой роликов выполняют с переменной по длине изделия степенью деформации в пределах Е = О,J5-0,90..

Я э

Источники информации, прииятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР N 159782, кл. В 21 Н 1/18, 21.08.62, 893361

D Ьг.2

Составитель В. Мальцев

Техред М. Гергель

Корректор Е. Рошко

Редактор Л. Филь

Заказ 11330/11 Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное ь о

Ь

% ОВ

0,7 ав

05 сь ое

Ф 03 ф 02

0тноситемнаю степень РеФ® Щ® (g), Р Ямал единицю

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4