СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОТОЧНЫХ ПОЛОСОБУЛЬБОВЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B21B1/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам производства высокоточных полособульбовых профилей, в том числе малого поперечного сечения, и может быть использовано при изготовлении малотоннажных партий и профилей на машиностроительных предприятиях.

Характерной особенностью процесса производства высокоточных полособульбовых профилей малого поперечного сечения является высокая точность геометрических размеров поперечного сечения исходных заготовок, что ограничивает форму последних калиброванными кругом либо прямоугольной полосой и использование на протяжении всего процесса специализированного оборудования.

В случае использования в качестве способа получения профилей процесса прокатки таким оборудованием являются специализированные станы холодной прокатки, прокатные клети которых характеризуются высокой жесткостью и малым диаметром валков. Последнее с учетом класса шероховатости валков, ограничивает величину угла захвата полосы валками, а следовательно, предопределяет многопроходность процесса прокатки и в конечном тоге невысокий уровень производимости.

Известен способ производства несимметричных полособульбовых профилей в сдвоенном виде с расположением элементов калибра, формирующих бульбы, по краям общего калибра [1] При сдваивании несимметричных полособултбовых профилей сдвоенный профиль становится аналогичным по форме швеллеру. В результате этого обжатия полосы в равноудаленных от вертикальной оси симметрии калибра сечениях равны между собой и, следовательно, при решении вопросов центровки полосы в момент заполнения металлом очага деформации обеспечиваются стабильные условия осуществления способа прокатки.

Использование известного способа производства [1] для прокатки, например, высокоточного несимметричного полособульбового профиля "шарнир" для очковой оправы связано с низкой производительностью и качеством готовой продукции.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ производства высокоточных полособульбовых профилей [2] включающий черновое и чистовое формоизмерение составной заготовки в идентичные профили, которые на выходе из общих калибров состыкованы по поверхностям бульбовых элементов, при этом стенки профилей ориентированы перпендикулярно вертикальной оси симметрии калибра (составной заготовки).

Известное техническое решение [2] при его использовании для производства профиля "шарнир" для очковой оправы позволяет по сравнению со способом [1]
повысить уровень производительности за счет исключения операции резки сдвоенного профиля;
повысить качество готовой продукции путем самоустановки составной заготовки в момент ее захвата валками.

Однако необходимость использования в качестве исходной заготовки прямоугольной калиброванной полосы с высотой, превышающей высоту готового профиля, в сочетании с малым диаметром валков прокатной клети предопределяет значительное количество проходов прокатки необходимых для получения готового профиля, что отрицательно сказывается на производительности способа.

Задача изобретения повышение производительности способа путем сокращения количества проходов прокатки.

Задача решается тем, что в известном способе производства высокоточных полособульбовых несимметричных профилей, включающем черновое и чистовое формоизменение составной заготовки в идентичные профили, которые на выходе из общих калибров состыкованы по поверхностям бульбовых элементов, с перпендикулярным относительно вертикальной оси симметрии чистового калибра расположением стенок, согласно изобретению в общих черновых калибрах идентичные заготовки деформируют в промежуточные идентичные полособульбовые профили, стенки которых на выходе из общего калибра наклонены на встречу друг другу, при этом угол наклона каждой из стенок к горизонтальной оси калибра равен углу между общей касательной к внутренним поверхностям бульбового элемента и кромки стенки и основанием стенки готового профиля.

Использование предлагаемого изобретения при производстве профиля "шарнир" для очков оправы позволяет по сравнению с известным техническим решением [2] уменьшить толщину исходной заготовки на приблизительно 20% а величину суммарного абсолютного обжатия по переделу на более чем в 1,3 раза.

Значительное уменьшение величины абсолютного суммарного обжатия по переделу обусловлено уменьшением толщины исходной заготовки и деформацией заготовок (в местах сопряжения стенок и бульбовых элементов) посредством процесса прямого обжатия.

Последнее достигается за счет наклонного расположения стенок профилей при выходе из общего чернового калибра. Нетрудно убедиться, что получение профилей (в известных способах), стенки которых в плоскости выхода из очага деформации наклонены к горизонтальной оси калибра на угол, отличный от предлагаемого, связано с комбинированным процессом обжатия, а именно прямым и боковым, и приводит к ухудшению условий захвата и в конечном итоге к увеличению дробности процесса деформации.

Следует также отметить, что уменьшение величины суммарного абсолютного обжатия по переделу позволяет, например, при производстве профиля "шарнир" для очковой оправы сократить один проход прокатки, уменьшение суммарной вытяжки по переделу исключить промежуточную термообработку, а обратный разворот (до горизонтального положения) стенок промежуточных профилей в общем чистовом калибре обеспечивает устранение отрицательного влияния предлагаемых общих черновых калибров на точность контроля размеров бульбового элемента, при последующих отделочных (ребрового и пластового) проходах.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение производительности способа производства высокоточных полособульбовых несимметричных профилей за счет сокращения количества проходов прокатки и уменьшения количества промежуточных термообработок.

На фиг. 1 показан высокоточный полособульбовый несимметричный профиль "шарнир" для очковой оправы; на фиг. 2 и 3 схема осуществления способа соответственно в общих черновом и чистовом полособульбовых калибрах; на фиг. 4 и 5 схема деформации единичных заготовок в отделочных калибрах.

Способ осуществляется следующим образом.

Исходное предварительно сдеформированные заготовки 1, имеющие форму поперечного сечения в виде стрельчатого прямоугольника, собирают путем состыковки по дугам боковых кромок в составную заготовку 2. С помощью привалковой арматуры, обеспечивающей беззазорное сопряжение заготовок 1, составную заготовку 2 задают в общий черновой полособульбовый калибр 3.

Общий черновой полособульбовый калибр 3 выполнен в виде двух примыкающих бульбовыми элементами идентичных по форме полособульбовых фигур, стенки которых наклонены навстречу друг другу, например, вверх при этом угол наклона стенок α к горизонтальной оси X-X общего чернового калибра 3 равен углу a (фиг. 1) между общей касательной к внутренним поверхностям бульбового элемента и кромки стенки готового профиля. Размеры общего чернового полособульбового калибра назначаются таким образом, чтобы обеспечить максимальное возможное (по углу захвата) обжатие мест сопряжений бульбовых элементов со стенками и стенок. Высота калибра 3 в районе формирования бульбовых элементов назначается равной толщине исходной заготовки 1 (в соответствующее сечении), а ширина бульбовой части общего калибра больше на 5 10% двойной ширины бульбового элемента готового профиля. В результате такого распределения обжатый по ширине общего калибра 3 достигается преимущественное течение металла к вертикальной оси симметрии общего калибра Y-Y, как в момент заполнения металлом очага деформации, так и на протяжении всего процесса прокатки (т. е. процесс деформации заготовок 1 осуществляется при их неизменном осевом положении), а благодаря наклонному расположению стенок идентичных черновых полособульбовых профилей 4, при выходе из общего калибра 3 обеспечиваются минимизация размеров исходной заготовки и максимально возможна эффективность процесса формоизменения заготовок.

Последнее обусловлено реализацией процесса прямого обжатия элемента профиля в месте сопряжения бульбового элемента со стенкой.

После деформации в общем черновом калибре 3, каждую из заготовок 4 поворачивают вокруг продольной оси своего бульбового элемента, например на угол a (фиг. 1 и 2). Полученную составную заготовку 5 задают в общий чистовой полособульбовый калибр 6, в котором осуществляется контроль размеров бульбовых элементов в районе расположения разъемов отделочного ребрового калибра (фиг. 4) и обжатие стенки с припуском для прокатки в отделочных калибрах (фиг. 4 и 5).

Составную заготовку 5 разделяют на отдельные профили 7 и производят, с целью формирования цилиндрической поверхности бульбового элемента и кромки стенки, раздельную прокатку профилей в одинарных, отделочных ребровом 8 и пластовом 9 калибрах.

По предлагаемому и известному [2] способам производства было прокатано две опытные партии профиля "шарнир" для очков ой оправы. Материал профиля нейзильбер МНЦ 15-20 ГОСТ 492-73. Прокатка проводилась на стане 150/150 в двухвалковых калибрах. Условный диаметр валков 142.5 мм. Охлаждение валков-эмульсол Э2 ГОСТ 1975-75. Скорость прокатки 0,6 м/с.

Исходной заготовкой при прокатке по предлагаемому способу являлся стрельчатый прямоугольник высотой 3,1 мм, шириной 5,6 мм и радиусом скругления боковых кромок R 1,86 мм. Прокатка осуществлялась в четыре прохода, из которых два первых были общие черновой (фиг. 2) и чистовой (фиг. 3) полособульбовые калибры, а два последние-отделочные резьбовой (фиг. 4) и пластовой (фиг. 5). Угол наклона a образующих стенок общего чернового калибра к его горизонтальной оси был выполнен равным углу между общей касательной к внутренним поверхностям бульбового элемента и кромки стенки и основанием стенки готового профиля (фиг. 1) и составлял a 27^o50¹. Суммарная вытяжка по переделу составила l_Σ = 1,3, а суммарное обжатие Dh_Σ= h_o-h_сг= 2,1 мм, где h₀ 3,1 толщина исходной заготовки, h_ст 1 мм толщина стенки.

Объем прокатанной партии составил 300 м. После каждого проходя прокатки проводились контрольные замеры размеров поперечного сечения профиля его прямолинейности и скручивания. Отклонений размеров от заданных не наблюдалось. Непрямолинейность и скручивание полос после каждого из проходов прокатки не превышали соответственно 5 мм и 8^o на погонный метр. Качество готовых профилей полностью соответствовало требованиям чертежа. После прокатки опытной партии профили были подвергнуты термообработке и правке и отправлены заказчику на испытания, которые полностью подтвердили эффективность предлагаемого способа производства профиля "шарнир".

Исходной заготовкой при кпрокатке опытной партии по известному способу [2] являлся стрельчатый прямоугольник высотой 3,8 мм, шириной 5,5 мм и радиусом скруглений боковой кромки R 2 мм. Прокатка осуществлялась в пять проходов. В первом проходе идентичное заготовки деформировались в общем черновом калибре в идентичные профили клиновидной формы. Второй и третий проходы выполнялись в общем чистовом полобульбовом калибре (в третьем проходе межцентровое расстояние валков уменьшалось), на входе из которого получались промежуточные полособульбовые профили с горизонтальным расположением стенок.

После третьего прохода заготовки подвергались промежуточной термообработке. Четвертый и пятый проходы осуществлялись в отделочных ребровом (фиг. 4) и пластовом (фиг. 5) калибрах. Далее заготовки подвергали окончательной термообработке и правке.

Суммарная вытяжка по переделу составила 1,74, а суммарное обжатие Δh_Σ= h_o-h_сг= 3,8 мм-1,0 мм = 2,8 мм Объем прокатанной партии составил 50 м при этом все геометрические размеры поперечного сечения профиля "шарнир" соответствовали требованиям чертежа.

Следует отметить, что попытки уменьшить параметры исходной заготовки с целью исключения промежуточной термообработки и сокращения количества проходов прокатки при производстве профиля "шарнир" по известному способу [2] привели к невыполнению размеров бульбового элемента про высоте.

Сравнительных исследований для определения влияния угла наклона стенок профилей к горизонтальной оси общего калибра на эффективность процесса прокатки не проводились ввиду очевидности того факта, что любое изменение предлагаемого угла наклона предопределяет реализацию смешанного (прямого и бокового) процесса обжатия элементов профиля и следовательно связано с ухудшением условий захвата и с увеличением дробности деформации.

Таким образом, положительный эффект предлагаемого изобретения по сравнению с известными техническими решениями состоит в повышении производительности за счет сокращения количества проходов прокатки и промежуточных термообработок.

Источники информации
1. Илюкович Б. М. и др. Прокатка и калибровка фасонных профилей. Справочник М. Металлургия, 1969, с 229 232.

2. Патент СССР N 1787051, кл. B 21 B 1/08, 1993, БИ N 1.

Использование: производство высокоточных полусобульбовых профилей, в том числа малого поперечного сечения. Сущность изобретения: составную заготовку деформируют в общих черновых калибрах в промежуточные идентичные полособульбовые профили. Стенки профилей на выходе из черновых калибров наклонены навстречу друг другу. Угол наклона каждой из стенок профилей к горизонтальной оси калибра равен углу между общей касательной к внутренним поверхностям бульбового элемента и кромки стенки и основанием готового профиля. Далее составную заготовку из промежуточных профилей деформируют в общем чистовом калибре до получения готовых идентичных полусобульбовых профилей. Готовые профили на выходе из калибра состыкованы по поверхностям бульбовых элементов с перпендикулярным относительно вертикальной оси симметрии чистового калибра расположением стенок. 5 ил.

Способ производства высокоточных полособульбовых несимметричных профилей, включающий черновое и чистовое формоизменения составной заготовки в идентичные профили, которые на выходе из общих калибров состыкованы по поверхностям бульбовых элементов, с перпендикулярным относительно вертикальной оси симметрии чистового калибра расположением стенок, отличающийся тем, что в общих черновых калибрах идентичные заготовки деформируют в промежуточные идентичные полособульбовые профили, стенки которых на выходе из общего калибра наклонены навстречу друг другу, при этом угол наклона каждой из стенок к горизонтальной оси калибра равен углу между общей касательной к внутренним поверхностям бульбового элемента и кромки стенки и основанием готового профиля.