ПОЛОСОВИДНЫЙ СТАЛЬНОЙ ПРОФИЛЬ Российский патент 2002 года по МПК B21B1/08 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении стальных полосовых профилей специального назначения.

Такие профили, получаемые методом горячей или холодной деформации (например, при пропускании через калиброванные валки, установленные с заданным зазором), предназначены для самого широкого использования в различных целях, например, в качестве полотен (пил) для камнерезных машин. Некоторые виды полосовидных профилей приведены в справочнике В.В. Лемпицкого и др. "Сортовые профили проката", М., "Металлургия", 1981, 622 с. с илл. Полосовидные профили могут получаться непосредственно после горячей прокатки либо путем холодной деформации (например, насечкой) валковым инструментом плоских полос из сталей повышенной прочности.

Известен горячекатаный профиль в виде полосы, состоящей из двух фланцев, наружная образующая поперечного сечения которого выполнена по параболе, а внутренняя образующая образована двумя параболами, пересечение которых делит фланцы на две части и отстоит от их концов на 0,2...0,3 высоты профиля (см. а.с. СССР 778828, кл. В 21 В 1/08, опубл. 25.11.80 г.).

Известен также полосовой профиль ("бич") для молотильного барабана, содержащий основание с плоскими рабочей и нерабочей гранями, верхняя часть которого снабжена рифами, расположенными под углом к его продольной оси, причем нижняя часть основания снабжена поперечными относительно продольной оси вогнутыми канавками определенных размеров (см. а.с. СССР 1609463, кл. А 01 F 12/20, опубл. 30.11.90 г.).

Однако эти известные профили специального назначения неприменимы в качестве полотен пил для распиловки (резки) камня.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является профиль фасонной заготовки для кольцевых деталей машин, приведенный в упомянутом справочнике "Сортовые профили проката" на рис. 207, с.384 (его номер 8.6.70).

Этот профиль, изготавливаемый из различных марок стали, содержит канавки с закругленными ребрами на противоположных поверхностях и характеризуется тем, что боковые его грани наклонены под углом до 6^o к вертикали, а ребра сечения закруглены.

Такой профиль также непригоден для использования в качестве полотна пил для распиловки камня.

Технической задачей изобретения является оптимизация геометрии полосовидного стального профиля для ленточных пил камнерезных машин, обеспечивающая их требуемую износостойкость и уменьшение трудозатрат при изготовлении профилей.

Для решения указанной задачи у полосовидного стального профиля, содержащего на противоположных поверхностях канавки с закругленными ребрами, поперечное сечение выполнено прямоугольным, а канавки - перпендикулярны продольной оси профиля и также имеют прямоугольное сечение, при этом на противоположных поверхностях профиля расположены каждые две близлежащие канавки, а при изготовлении профиля методом холодной деформации из полосовой стали толщиной S= 4,83. . .5,2 мм с содержанием 0,47...0,65% углерода и 0,50...0,85% марганца расстояние между канавками равно (13...16)S, их ширина равна (2,9.. .3,5)S, а глубина - (0,10...0,14)S и ребра канавок закруглены радиусом, равным (0,10...0,12)S.

Сущность заявляемого технического решения состоит в оптимизации геометрических параметров полосовидного профиля из углеродистой стали, предназначенного для изготовления методом холодной деформации пил камнерезных машин, что обеспечивает не только требуемые эксплуатационные свойства профиля, но и минимальные отходы материала при его производстве, что снижает трудозатраты на его производство.

Например, расстояние между канавками должно быть приемлемо как с точки зрения пригодности профиля для достаточно быстрого и качественного распиливания камней, так и появления дефектов при холодной деформации исходной заготовки, в особенности, сравнительно небольшого сечения. В определенных условиях (см. ниже) может появиться искривление готового профиля как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, что требует дополнительных трудозатрат на правку полосы и увеличивает отходы. Размеры же и форма канавок непосредственно определяют прочностные характеристики профиля.

Кроме того, как показали опыты (см. ниже) заявляемые геометрические параметры профиля оптимальны только для сталей с указанным содержанием в них углерода и марганца.

Предлагаемый профиль показан на чертеже.

Этот профиль имеет прямоугольное поперечное сечение BxS, на плоских гранях которого (на чертеже - верхней 1 и нижней 2) выполнены канавки 3 и 4 с прямоугольным поперечным сечением, перпендикулярные продольной оси XX профиля. Расстояние L между каждыми двумя близлежащими канавками (по их осям YY), расположенными на противоположных поверхностях профиля (на чертеже канавка 3 - наверху, канавка 4 - внизу), равно (13...16)S. Ширина канавок в=(2,9... 3,5)S, а их глубина - h=(0,10...0,14)S. Ребра 5 канавок закруглены радиусом R=(0,10...0,12)S. Профиль выполнен из углеродистой стали, содержащей 0,47... 0,65% углерода и 0,50...0,85% марганца, т.е. это могут быть стали марок 50.. .60 по ГОСТ 1050.

Опытную проверку заявляемого профиля осуществляли при его изготовлении в ЗАО "Прокат - гнутый профиль" ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат" и при его эксплуатации в ОАО "Московский камнеобрабатывающий комбинат".

Профиль изготавливался путем холодной деформации горячекатаной полосовой стали сечением 125х4,5. . . 5,0 мм (допуск на толщину ±0,2 мм) в клети дуо формовочного стана с валками диаметром 648 мм, выполненными со специальными калибрами на бочке.

Наилучшие результаты (отсутствие дефектов при деформации и хорошие эксплуатационные свойства) показали предлагаемые профили. При варьировании расстояния между канавками свойства профилей ухудшались: их уменьшение (<13S) вызывало изгиб профилей в вертикальной плоскости и в разные стороны по местоположению канавок; увеличение этого расстояния (>16S) приводило к ухудшению эксплуатационных свойств: полотна пил из этих профилей медленнее разрезали камень. Также к вертикальному изгибу приводило уменьшение ширины канавок (<2,9S), а увеличение их глубины (>0,14S) в ряде случаев вызывало появление трещин. При ширине канавок >3,5S и их глубине <0,1S ухудшалось качество реза камней и снижалась износостойкость пил. Отсутствие закруглений ребер канавок приводило к их сколам и выкрошкам при эксплуатации, тогда как радиус закругления >0,12S ухудшал качество реза.

При изготовлении вышеописанных профилей (с заявляемыми геометрическими параметрами) из сталей с другим содержанием углерода (менее 0,47% и более 0,65%) и марганца (менее 0,5% и более 0,85%) их качество и эксплуатационные свойства ухудшались.

Профиль, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), не испытывался в виду его непригодности для использования в качестве полотен пил для распиловки (резки) камня.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной технической задачи.

Технико-экономические исследования, проведенные в ЗАО "Прокат - гнутый профиль" и ОАО "Московский камнеобрабатывающий комбинат" показали, что использование заявляемого технического решения снижает себестоимость изготовления полотен указанных пил ориентировочно на 30% при одновременном повышении их износостойкости не менее чем на 40%.

Пример конкретного выполнения.

Полосовидный холоднодеформированный профиль из стали с содержанием углерода 0,56% и марганца 0,65% имеет вид, показанный на чертеже. Ширина профиля В= 125 мм, а его толщина S=4,8 мм. Величины: L=14S=14х4,8≈67 мм; в=3.2S= 3,2х4,8≈15 мм; h =0.12S=0,12х4,8≈0,57 мм. Радиус закругления ребер канавок R =0,11S=0,11х4,8≈0,5 мм.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к холоднодеформированным профилям проката. Основная задача, решаемая изобретением, - оптимизация геометрии полосовидного стального профиля для ленточных пил камнерезных машин, обеспечивающая их требуемую износостойкость и уменьшение трудозатрат при производстве профилей. Предлагаемый профиль, содержащий на противоположных поверхностях канавки с закругленными ребрами, отличается тем, что он имеет прямоугольное поперечное сечение и канавки выполнены перпендикулярно его продольной оси и с прямоугольным сечением, при этом на противоположных поверхностях профиля расположены каждые две близлежащие канавки, а при изготовлении профиля методом холодной деформации из полосовой стали толщиной S = 4,3-5,2 мм с содержанием 0,47-0,65% углерода и 0,50-0,85% марганца расстояние между канавками равно (13-16)S, их ширина равна (2,9-3,5)S, а глубина (0,10-0,14)S, ребра канавок закруглены радиусом, равным (0,10-0,12)S. Изобретение обеспечивает исключение образования дефектов при деформации и хорошие эксплуатационные свойства. 1 ил.

Полосовидный стальной профиль, содержащий на противоположных поверхностях канавки с закругленными ребрами, отличающийся тем, что профиль имеет прямоугольное поперечное сечение и канавки выполнены перпендикулярно его продольной оси и с прямоугольным сечением, при этом на противоположных поверхностях профиля расположены каждые две близлежащие канавки, а при изготовлении профиля методом холодной деформации из полосовой стали толщиной S = 4,3-5,2 мм с содержанием 0,47-0,65% углерода и 0,50-0,85% марганца расстояние между канавками равно (13-16)S, их ширина равна (2,9-3,5)S, а глубина (0,10-0,14)S, ребра канавок закруглены радиусом, равным (0,10-0,12)S.