НОЖИ ДЛЯ РЕЗКИ КРУГЛЫХ СПЛОШНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК B23D35/00 

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к механической обработке проката и может быть использовано при резке круглых сплошных металлических профилей.

Известны ножи для резки круглых сплошных металлических материалов с режущими кромками, образующими калибр, состоящий из двух полукалибров, имеющих возможность перемещения в плоскости реза. Вершины калибра находятся на одной прямой к плоскости реза (Ю.В. Шевакин, А.З. Глейберг. Производство труб. М.: Металлургия, 1968, с.16-17).

Недостатком данных ножей является то, что на разрезаемом материале, особенно из низкопластичных марок стали, появляются сколы и трещины.

Известны ножи, где вершины калибра смещены относительно друг друга в плоскости реза. Смещение вершин приводит к тому, что при сближении ножей происходит надрез (концентратор напряжений) с одновременным созданием скручивающего момента. Окончательная резка осуществляется при дальнейшем сближении ножей (авт. свид. СССР №561635. Бюл. №22. 1977).

Недостатком указанных ножей является смятие концов заготовки с периодическим появлением трещин в момент первоначального надреза.

Наиболее близким техническим решением - прототипом являются ножи для резки круглых сплошных металлических материалов, право- и левосторонние кромки которых выполнены под разными углами, а именно режущая кромка, расположенная ближе к боковой поверхности ножа, имеет угол наклона 5-10°, а другая - угол наклона 30-45° (№2007127581/02).

Недостатками указанных ножей являются смятие реза со стороны режущей кромки с углом наклона 5-10° и постоянная величина смещения вершин ножей Δ относительно друг друга в плоскости реза, значения которой должно зависеть от диаметра заготовки, т.е. значения величины Δ должны возрастать с ростом диаметра заготовки.

Задачей предложенных ножей является обеспечение перпендикулярности реза без смятия концов, образования трещин и увеличение их стойкости.

Технический результат достигается тем, что ножи для резки круглых сплошных металлических материалов с режущими кромками, образующими калибр в виде прямоугольника, состоящий из двух полукалибров, нижний из которых установлен стационарно, а верхний имеет возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, имеющие смещение вершин ножей относительно друг друга в плоскости реза перпендикулярно оси симметрии ножей, режущие кромки которых, расположенные на меньшей стороне прямоугольного калибра, имеют угол наклона 5-10°, а на большей стороне угол наклона 30-45°, режущие кромки, расположенные на меньшей стороне калибра имеют угол наклона 15-20°, величина смещения вершин ножей Δ относительно друг друга в плоскости реза составляет от 4 до 6 и от 7 до 8 мм, меньшие значения которой относятся к ножам для ломки заготовок диаметром 100-150 мм, а большие - к ножам для ломки заготовок диаметром 151-200 мм.

Заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что режущие кромки, расположенные на меньшей стороне калибра, имеют угол наклона 15-20°, а величина смещения вершин ножей Δ относительно друг друга в плоскости реза составляет от 4 до 6 и от 7 до 8 мм, меньшие значения которой относятся к ножам для ломки заготовок диаметром 100-150 мм, а большие - к ножам для ломки заготовок диаметром 151-200 мм. Таким образом, заявляемые ножи для резки круглых сплошных металлических материалов соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности «изобретательский уровень».

При сближении ножей происходит предварительный надрез режущими кромками с углом 30-45° (рис.2), т.е. сужает концентрацию напряжений в заготовке и исключает смятие заготовки с данных сторон. С уменьшением угла режущих кромок менее 30° происходит увеличение смятия и рост количества заготовок с концевыми трещинами, а увеличение угла более 45° приводит к выкрашиванию режущих кромок и резкому увеличению расхода инструмента. После надреза заготовки и создания момента скручивания при дальнейшем сведении ножей режущими кромками с углом 15-20° (рис.3) создаются объемные напряжения, которые обеспечивают строго перпендикулярный излом заготовки. С уменьшением угла режущих кромок менее 15° происходит увеличение смятия боковых сторон заготовки, прилегающих к границам ножей, а увеличение угла более 20° приводит к смятию и выкрашиванию режущих кромок и резкому увеличению расхода инструмента.

Изобретение поясняется чертежами, где на рис.1 изображен общий вид устройства, на рис.2 - разрез по А-А, а на рис.3 - разрез по Б-Б.

Ножи для резки круглых сплошных металлических материалов были испытаны на ТПА 140 ОАО «ЧТПЗ» на ножницах холодной резки мод. ScK-1600 при резке НЛЗ стали марки 13ХФА диаметром 150 мм. Опытные испытания ножей показали, что лучшее качество реза - исключение трещин обеспечивается при использовании ножей со смещенными вершинами калибров Δ=6 мм и при наличии у них режущей кромки с углом наклона 15-20°, расположенной на меньшей стороне калибра, и режущей кромки с углом наклона 40-45°, расположенной на большей стороне калибра.

Использование предлагаемых ножей позволит обеспечить перпендикулярность реза заготовок, значительно сократит трещины и смятие концов заготовок, а следовательно, уменьшить концевую обрезь труб из-за разностенности, т.е. снизить расходный коэффициент металла при производстве труб из данных заготовок.

Ножи выполнены с возможностью смещения их вершин относительно друг друга в плоскости реза перпендикулярно их оси симметрии и имеют режущие кромки, образующие калибр в виде прямоугольника, состоящий из двух полукалибров, нижний из которых установлен стационарно, а верхний выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости. При этом режущие кромки ножей, расположенные на большей стороне прямоугольного калибра, выполнены с углом наклона 30-45°. Для обеспечения перпедикулярности реза режущие кромки, расположенные на меньшей стороне упомянутого прямоугольного калибра, выполнены с углом наклона 15-20°. Величина смещения вершин ножей относительно друг друга в плоскости реза может составлять от 4 до 6 и от 7 до 8 мм, при этом меньшие значения относятся к ножам для резки круглых материалов диаметром 100-150 мм, а большие - к ножам для резки круглых материалов диаметром 151-200 мм. 1 з.п. ф-лы.

1. Ножи для резки круглых сплошных металлических материалов, выполненные с возможностью смещения их вершин относительно друг друга в плоскости реза перпендикулярно их оси симметрии и имеющие режущие кромки, образующие калибр в виде прямоугольника, состоящий из двух полукалибров, нижний из которых установлен стационарно, а верхний выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости, при этом режущие кромки ножей, расположенные на большей стороне прямоугольного калибра, выполнены с углом наклона 30-45°, отличающиеся тем, что режущие кромки, расположенные на меньшей стороне упомянутого прямоугольного калибра выполнены с углом наклона 15-20°.

2. Ножи по п.1, отличающиеся тем, что величина смещения вершин ножей Δ относительно друг друга в плоскости реза составляет от 4 до 6 и от 7 до 8 мм, при этом меньшие значения относятся к ножам для резки круглых материалов диаметром 100-150 мм, а большие - к ножам для резки круглых материалов диаметром 151-200 мм.