СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПЕРЕДНИХ КОНЦОВ ЗАГОТОВОК К ВОЛОЧЕНИЮ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОЛЛЕКТОРНЫХ ПРОФИЛЕЙ Российский патент 1997 года по МПК B21C5/00 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для выполнения операции подготовки переднего конца заготовки (острения) при волочении фасонных, в том числе коллекторных профилей.

Острение фасонных профилей очень сложная операция, которая до настоящего времени не получила еще оптимального решения. При производстве фасонных профилей наибольшее распространение получил способ поштучного острения путем обжатия переднего конца заготовок в калиброванных острильных вальцах. Длина заостренного конца профиля обычно зависит от сечения профиля и колеблется в пределах от 100 до 300 мм [1] Обжатие переднего конца производят с таким расчетом, чтобы конец на заданном расстоянии был утонен на 0,1 1 мм, по отношению к соответствующим размерам поперечного сечения канала волоки с плавным переходом к основному сечению заготовки, при этом чем меньше величина утонения (чем выше точность формирования заданного поперечного сечения переднего конца заготовки), тем больше, особенно в случае производства высокоточных коллекторных профилей из малопластичных сплавов, производительность процесса волочения.

Известно устройство в виде острильных вальцов, предназначенных для острения прямоугольных заготовок из цветных металлов для последующего волочения [2] Бочки вальцов имеют гладкую часть для плющения передних концов заготовок и несколько ребровых прямоугольных калибров, размеры которых зависят от сортамента. В сечении по гладкой части и по калибрам вальцы имеют переменный диаметр, что обеспечивает возможность пропуска уточняемого участка переднего конца заготовки между вальцами до начала деформации на заданную длину до упора.

Невозможность получения трапециевидного поперечного сечения заготовки ограничивает технологические возможности устройства [2] при производстве коллекторных профилей в качестве исходной заготовки, при волочении которых преимущественно используется полоса прямоугольного поперечного сечения стадией чернового формоизменения переднего конца заготовки.

Наиболее близким предлагаемому изобретению по составу технологических операций является устройство для чистовой подготовки передних концов заготовок к волочению коллекторных профилей [3] содержащее два приводных вальца, выполненных в виде секторов переменного радиуса, оси вращения которых расположены под углом друг другу, а торцы их со стороны меньшего зазора скошены, при этом на одном из упомянутых скосов размещен нож. Назначение устройства [3] выполнять подготовку передних концов заготовок перед волочением коллекторных профилей посредством комбинированного процесса резка-прокатка и, исходя из конструктивного исполнения устройства, имеет место вначале резка, а потом совместное осуществление резки и прокатки. При этом в процессе подготовки переднего конца на устройстве [3] наблюдается:
осевое перемещение нижнего вальца;
серпение полосы и сброс последней в направлении менее обжимаемых участков (неравенство обжатий по ширине калибра);
поворот заготовки при взаимодействии с ножом.

Указанные факторы отрицательно сказываются на точности формирования геометрических параметров поперечного сечения переднего конца заготовки. Поэтому при производстве коллекторных профилей операции обжатия переднего конца заготовки в пластовом трапециевидном калибре и удаления элемента сечения (участка со стороны большего основания на длине 100 300 мм) резанием осуществляются на отдельных агрегатах [4]
Недостатками известного способа [3] подготовки передних концов заготовок при производстве коллекторных профилей являются следующие.

Получение заданной клиновидности переднего конца заготовки путем деформации последнего в трапециевидном пластовом калибре сопровождается серпением полосы и сбросом последней в направлении менее обжимаемого участка. А это предопределяет введение в технологический процесс подготовки переднего конца заготовки к волочению дополнительной трудоемкой и не механизированной операции правка переднего конца. Кроме того, осевой сброс полосы в трапециевидном пластовом калибре отрицательно сказывается на точности формирования поперечного сечения заостряемого участка заготовки, что в сочетании с низкой точностью операции резка приводит, особенно при производстве высокоточных коллекторных профилей из малопластичных сплавов, например медного сплава Бр. Кд1 по ГОСТ 4134-75, к повышенной обрывности, что в конечном итоге связано со снижением производительности. Отрицательное влияние операции резка на производительность при производстве коллекторных профилей из малопластичных сплавов усугубляется и тем, что плоскость реза является явно выраженным концентратором напряжений, что приводит из-за повышенной обрывности к увеличению количества промежуточных термообработок, а в ряде случаев количества проходов волочения.

Таким образом, использование операции резка как компенсатора неточности формирования переднего конца заготовки с получением его поперечного сечения в последнем проходе в виде трапеции путем деформации в пластовом трапециевидном калибре, например, острильных вальцов, не обеспечивает оптимальной производительности при волочении коллекторных профилей из малопластичных сплавов.

В основу изобретения положена задача устранения этого недостатка, а именно повышение производительности способа подготовки передних концов заготовки (при производстве коллекторных профилей из высоко- и малопластичных цветных металлов и сплавов) и процесса волочения (при производстве коллекторных профилей из малопластичных цветных металлов и сплавов).

Поставленная задача решается тем, что в известном способе подготовки передних концов заготовки к волочению при производстве коллекторных профилей, включающем последовательное формоизменение передних концов исходных заготовок в калибрах острильных вальцов с получением в чистовом проходе клиновидного поперечного сечения, согласно изобретению перед деформацией в чистовом проходе идентичные заготовки попарно стыкуют путем встречного перемещения их передних концов вдоль оси деформации до совмещения одноименными боковыми поверхностями по длине продеформированных участков с постоянным поперечным сечением, при этом чистовую деформацию концов заготовок производят попарно в общем ромбическом калибре, после чего заготовки разделяют.

Осуществление чистового формоизменения при острении переднего конца путем спаренной деформации заготовок в общем ромбическом калибре позволяет обеспечить:
качественное формирование трапециевидного поперечного сечения заостренного переднего конца;
прямолинейный выход передних концов заготовок из очага деформации, образованного валками общего ромбического калибра.

Качественное формирование трапециевидного поперечного сечения заостренных передних концов и прямолинейный выход концов заготовок из очага деформации достигается следующим.

При касании прямоугольных заготовок наклонных стенок общего ромбического калибра осуществляется выборка зазоров внутри составленной заготовки и между последней и наклонными стенками общего ромбического калибра и происходит захват составной заготовки вальцами. Благодаря тому, что левая и правая части калибра симметричны друг другу, поперечные сечения деформируемых участков заготовок идентичны, а величины обжатий равно как и смещаемых площадей единичных заготовок наклонными стенками соответствующих частей калибра равны между собой, при деформации обеспечивается надежная фиксация заготовок от осевых перемещений с расположением плоскости контакта по вертикальной оси калибра.

Осуществление сборки составной заготовки по одноименным боковым поверхностям, путем встречного перемещения передних концов заготовок вдоль оси деформации до совмещения деформированных участков по длине позволяет исключить влияние внешних недеформированных участков на точность формирования трапециевидного поперечного сечения переднего конца и прямолинейность деформированных участков, прилегающих к недеформированным участкам передних концов и ограничивает длину заостренного участка минимально необходимой для осуществления процесса волочения.

Перечисленные выше преимущества предлагаемого технического решения позволяют существенно повысить производительность способа подготовки переднего конца заготовки к волочению при производстве коллекторных профилей из высокопластичных сплавов за счет исключения необходимых к выполнению при реализации известного способа [3] операций правки и резки; одновременной деформации передних концов двух заготовок в чистовом проходе.

Существенно больший эффект предлагаемое техническое решение обеспечивает при производстве коллекторных профилей из малопластичных сплавов. В этом случае за счет высокой точности формирования поперечного сечения переднего конца и отсутствия концентраторов напряжения (исключения операции резки) имеется возможность сокращения количества промежуточных термообработок, операций травления и промывки заготовок, а в ряде случаев и количества проходов волочения.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает при производстве коллекторных профилей из высоко- и малопластичных сплавов повышение производительности способа подготовки передних концов заготовки к волочению, а при производстве профилей из малопластичных сплавов позволяет существенно интенсифицировать непосредственно процесс волочения.

На фиг. 1 показано положение составной заготовки в вальцах острильного устройства до начала деформации; на фиг. 2 вид парной (составной) заготовки сверху (вальцы условно не показаны); на фиг. 3 схема деформации передних концов составной заготовки в общем ромбическом калибре острильных вальцов; на фиг. 4 то же, что и на фиг. 1, но после осуществления деформации.

Способ осуществляется следующим образом. Передний конец, например, от бунта с исходной заготовкой 1 прямоугольного сечения, путем последовательного формоизменения, например, на гладкой бочке и в ребровых калибрах острильных вальцов (на черт. не показано), обжимают известным образом до получения чернового прямоугольного сечения 2 заданных размеров на длине 100 150 мм.

Аналогичным образом осуществляют черновое формоизменение переднего конца 2 исходной заготовки 1 со второго бунта.

Далее передние концы 2 с этих двух бунтов, имеющих идентичные размеры поперечного сечения, собирают попарно по одноименным боковым поверхностям. При этом сборку составной заготовки 3 осуществляют путем встречного перемещения передних концов 2 вдоль оси деформации X-X до совмещении деформированных участков с постоянным поперечным сечением по длине (фиг. 1). Указанная операция производится при положении калибрующих участков 4 каждого из вальцов 5 вне зоны деформации (при максимальном зазоре между вальцами 5). Контроль за правильностью сборки составной заготовки 3 осуществляется посредством направляющей арматуры и упоров (на черт. не показано). При встречном вращении вальцов 5 наклонные стенки общего ромбического калибра 6 касаются внешних кромок составной заготовки 3, в результате чего осуществляется выборка зазоров внутри составной заготовки 3 и между последней и наклонными стенками общего ромбического калибра 6 и происходит захват составной заготовки вальцами 5. Благодаря тому, что левая и правая части калибра симметричны друг другу, поперечные сечения деформируемых участков заготовок 2 идентичны, а величины обжатий, равно как и смещаемых площадей единичных заготовок наклонными стенками соответствующих частей калибра равны между собой, при деформации обеспечивается надежная фиксация заготовок от осевых перемещений с расположением плоскости контакта по вертикальной оси Y-Y калибра 6, а после деформации получение прямолинейных передних концов 7 с заданными размерами поперечного трапециевидного сечения.

По завершению чистового формоизменения передних концов заготовки удаляют из острильных вальцов, передают на волочение и приступают к подготовке передних концов следующих исходных заготовок, которая выполняется аналогичным, описанному выше образом.

Для определения эффективности предлагаемого способа подготовки было выполнено волочение опытных партий высокоточных коллекторных профилей с размерами поперечного сечения 2,34 0,02x4,52 0,02x10 0,04 мм, где 2,34 - 0,02 мм ширина малого основания, 4,52 0,02 мм ширина большого основания, 10 0,04 мм высота высокоточного коллекторного профиля по двум технологическим схема-известной и предлагаемой. Материал профиля медный сплав Бр.Кд1 по ГОСТ 4134-75. В качестве исходной заготовки использовалась горячекатанная полоса 7x13 мм.

Технологический процесс производства высокоточного коллекторного профиля по известному способу включал в себя операции травления и промывки (осуществлялись перед первым волочением и после каждого отжига), подготовки переднего конца (осуществлялись перед первым и третьем проходами волочения), три прохода волочения (на однократном волочильном стане с диаметром барабана 650 мм) и два промежуточных отжига (после первого и второго волочения).

Подготовка переднего конца заготовки к первому волочению производилась следующим образом.

Передний конец от бунта с исходной заготовкой подвергали плющению на гладкой бочке, обжатию в ребровом и пластовом трапециевидном калибрах острильных вальцов. Далее передний конец подвергали правке и с помощью летучих ножниц удаляли участок со стороны большего основания трапеции на длине обжатого переднего конца, равной 100 150 мм.

Аналогично осуществлялась подготовка переднего конца к третьему волочению за исключением того, что обжатие переднего конца выполнялось в два прохода в ребровом и пластовом трапециевидном калибрах острильных вальцов. Попытки сократить количество промежуточных отжигов и циклов операций по подготовке переднего конца из-за обрывов при заправке в волоку положительных результатов не принесли.

Технологический процесс производства высокоточного коллекторного профиля по предлагаемому способу включал в себя операции травления и промывки (осуществлялись перед первым и третьем волочением), подготовки переднего конца (осуществлялась перед первым волочением), три прохода волочения (на однократном волочильном стане с диаметром барабана 650 мм) и один промежуточный отжиг (после первого волочения).

Подготовка переднего конца заготовки к волочению производилась следующим образом.

Путем последовательного формоизменения, на гладкой бочке и в ребровых калибрах острильных вальцов передний конец первой исходной заготовки в четыре прохода обжимали до получения чернового прямоугольного сечения с размерами 4,4x9,6 мм. Аналогичные операции выполняли с передним концом второй исходной заготовки.

Далее передние концы с этих двух бунтов собирали попарно по боковым граням. При этом сборку составной заготовки осуществляли путем встречного перемещения передних концов вдоль оси деформации до совмещении деформированных участков с постоянным поперечным сечением по длине. Указанная операция производилась при максимальном зазоре между вальцами. После обжатия полученной составной заготовки в общем ромбическом калибре вальцов заготовки разделялись и осуществлялось волочение. Всего по предлагаемому способу было выпущено около 10000 кг (108 бунтов). Затруднений с задачей передних концов заготовок в волоки и их обрывов не наблюдалось.

Сравнительный анализ точности формирования передних концов, полученных по известному и предлагаемому способам, показал, что в первом случае колебания размеров поперечного сечения по длине заправочного конца достигают 1,5 мм, а во втором не превышают 0,15 мм (проверка выполнялась измерением величины просвета между каналом волоки и заготовкой).

Следует также отметить, что при подготовке переднего конца заготовки к волочению согласно известному техническому решению точность выполнения заключительной операции резка, в отличие от предлагаемого способа, обязательно проверялась путем контрольной заправки конца в волоку, и зачастую при однократном выполнении цикла резка-контрольная заправка добиться завершения процесса подготовки переднего конца не удавалось. Причем, когда при резке удалялся слишком большой участок, остреный конец полностью обрезался и вновь подвергался обжатию в вальцах.

Таким образом, положительный эффект, достигаемый использованием предлагаемого изобретения, по сравнению с известными техническими решениями состоит в повышении производительности как способа подготовки переднего конца заготовки (при производстве коллекторных профилей из высоко- и малопластичных цветных металлов и сплавов), так и процесса волочения (при производстве коллекторных профилей из малопластичных цветных металлов и сплавов).

В первом случае повышение производительности обеспечивается путем исключения необходимых к выполнению при реализации известного способа, операций правки и резки; одновременной деформации передних концов двух заготовок в чистовом проходе.

А во втором за счет более высокой точности формирования поперечного сечения переднего конца и отсутствия концентраторов напряжения (исключения операции резки) обеспечивается возможность сокращения количества промежуточных термообработок, операций травления и промывки заготовок, а в ряде случаев и количества проходов волочения.

Изобретение может быть использовано для производства коллекторных профилей в электроцехах машиностроительных предприятий и в условиях кабельных и по обработке цветных металлов заводов.

Целесообразно использование предлагаемого изобретения и при производстве трапециевидных высокоточных профилей из черных и цветных металлов и сплавов.

Источники информации.

1. Уральский В.И. Плахотин В.С. Производство фасонных профилей методом гидропрессования, М. Металлургия, 1978, с. 10 11.

2. Патент ГДР N 243440, кл. B 21 C 5/00, 1987
3. Авторское свидетельство CCCP N 298401, кл. B 21 C 5/00, 1971 г. Б N 11.

4. Работа на малых гильотинных ножницах. Рабочая инструкция N РИЦМО 15/953-78.

Использование: повышение производительности (при производстве высокоточных коллекторных профилей из высоко- и малопластичных цветных металлов и сплавов). Сущность: идентичные заготовки перед деформацией в чистовом проходе собирают попарно, по одноименным боковым поверхностям, путем встречного перемещения передних концов заготовок вдоль оси деформации до совмещения деформированных с постоянным поперечным сечением участков по длине и производят их спаренную деформацию в общем ромбическом калибре. Повышение производительности достигается путем исключения операций правки и резки за счет одновременной деформации передних концов двух заготовок в чистовом проходе. Повышение производительности процесса волочения при производстве профилей из малопластичных сталей и сплавов обеспечивается сокращением количества промежуточных термообработок, операций травления и промывки заготовок, за счет исключения концентратов напряжений и повышения точности формирования заправочного конца. 4 ил.

Способ подготовки передних концов заготовок к волочению при производстве коллекторных профилей, включающий последовательное формоизменение передних концов исходных заготовок в калибрах острильных вальцев с получением в чистовом проходе клиновидного поперечного сечения, отличающийся тем, что перед деформацией в чистовом проходе идентичные заготовки попарно стыкуют путем встречного перемещения их передних концов вдоль оси деформации до совмещения одноименными боковыми поверхностями по длине продеформированных участков с постоянным поперечным сечением, при этом чистовую деформацию концов заготовок производят попарно в общем ромбическом калибре, после чего заготовки разделяют.