Способ ковки ступенчатых поковок Советский патент 1989 года по МПК B21J1/04 B21K1/06 

1

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении крупных поковок, преимущественно прокатных валков.

Цель изобретения - экономия металла, снижение трудоемкости и улучшение качества изделий за счет повышения их эксплуатационных свойств.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную заготовку - отработанный прокатный валок перед нагревом под ковку подвергают проточке с образованием в местах перехода бочки в цапфы конических

2

участков. После нагрева заготовки до ковочной температуры протягивают бочку и цапфы валка до поковочных размеров. Протяжку осуществляют по меньшей мере в два перехода. На первом переходе протяжкх ведут последовательными подачами и обжатиями бочки по всей длине с уменьшением степени деформации при каждом обжатии от прибыльной к донной части. После окончания первого перехода выполняют подсту- живание поверхности бочки валка. На последующем переходе протяжку ведут кольцевыми обжатиями с уменьшением степени деформации в направлении от донной к при4

00

о

0 4- СД

быльной части до получения поковочных размеров Df бочки валка, определяемых из условия

Об 2бминт|-С чакс,

где бмин - минимальная толщина деформи рованной зоны столбчатых кристаллов в перекованном валке;

Лаке- максимальный диаметр деформи- . рованной зоны внеосевой ликвации в перекованном валке.

В ряде случаев, когда отработанные валки имеют развитую зону внеосевой ликвации для выравнивания ее по длине поковки во вторых переходах осуществляют подстужи- вание поверхностных слоев после каждого кольцевого обжатия с уменьшением темпе- ратурной величины подстуживания от донной к прибыльной части.

Протяжка на первом переходе необходима для устранения поверхностных усталостных трещин на бочке отработанного валка и «залечивания других дефектов на поверхности валка. Причем деформация ведется на конус, начиная от прибыльной части, в соответствии с конусообразным расположением деформированной зоны вне- осевой ликвации, имеющейся в отработанном прокатном валке. Максимальная деформация производится в зоне прибыльной части отработанного валка, поскольку в этой зоне наиболее интенсивно проявляются дефекты усталостного характера. Кроме этого, постепенное уменьшение степени деформации при первом переходе необходимо для обеспечения сохранности корки качественного металла, сформированной при ковке первичного (отработанного) валка.

Подстуживание поверхности бочки предназначено для создания жесткой поверхностной оболочки (корки) качественного металла с целью обеспечения ее сохранности при втором переходе и, кроме того, с целью заварки внутренних дефектов усталостного характера, образовавшихся при эксплуата- ции валка, а также дополнительной проработки внутренних слоев структуры металла за счет воздействия охлажденной корки на более мягкие и Пластичные зоны срединной части валка. Для создания более значительного температурного перепада между коркой и срединной частью целесообразно во втором переходе температуру подстуживания уменьшить от донной к прибыльной части после каждого единичного обжатия.

Первый и второй переходы отличаются характером деформирования. Кольцевые единичные обжатия во втором переходе необходимы для обеспечения закономерности в соблюдении температурных перепадов при протяжке.

В случае перекова отработанного валка до диаметра D 26мин-|-Л жс. происходит выход зоны внеосевой ликвации на поверхность бочки.что приводит к резкому падению механических свойств бочки перекованного

0

5

5

валка. Величины бмин и Лаке определяются на основе опытных данных и зависят от многих параметров процесса получения слитка и ковки. Для определения Лаке возможно использование следующих эмпирических формул:

Лаке отр в/Аглитка ср

Лакс ЛЬ WM.IKC.OTP ,

IYI

0 где Лаке от|1 - максимальный диаметр деформированной зоны столбчатых кристаллов в отработанном валке; У- уков бочки перекованного

валка;

коэффициент перераспределения зоны внеосевой ликвации и деформированной зоны столбчатых кристаллов в перекованном валке, К

(0,95... 1,0)

Ослика сР - средний диаметр слитка для получения поковки отработанного валка, мм;

уков бочки отработанного

валка;

К.2- коэффициент перераспределения зоны внеосевой ликвации и деформированной зоны столбчатых кристаллов в отработанном валке, /G (0,7...0,9)У7.

0

Q

0

5

5

5

Размер зоны внеосевой ликвации может быть установлен без предлагаемого расчета на основе опытных данных, имеющихся на предприятиях-изготовителях крупных поковок.

Пример. Производят ковку крупных прокатных валков пяти типоразмеров.

Технология ковки для одного типоразмера следующая.

I.Определяют диаметр бочки нового (перекованного) прокатного валка D. Из опытных данных максимальный диаметр деформированной зоны внеосевой ликвации в перекованном валке составляет 1195 мм, минимальная толщина деформированной качественной зоны (корки) столбчатых кристаллов в новом валке бмин должна составлять приблизительно 50 мм (с учетом припуска на механообработку и требований к прочности бочки валка). Исходя из этих данных диаметр Ј,г 26мин-|-Лам. 1295 мм.

II.В качестве заготовки берут отработанный опорный прокатный валок следующих размеров: диаметр бочки 1480 мм, длина бочки 1950 мм, валок имеет конусные и цилиндрические шейки, общая длина валка 5950 мм, вес 37600 кг, материал - сталь ЭХО- ПК Протачивают на бочке валка в местах

перехода в шейку конические участки под углом 35° с целью устранения наплывов при протяжке бочки.

IV.Нагревают отработанный прокатный валок до ковочной температуры 1200°С.

V.Осуществляют ковку отработанного валка в следующем порядке:

подают заготовку цепями под пресс;

в кантователе протягивают конусную шейку мм с прибыльного конца заготовки на 0 700 мм, мм;

рубят остаток прибыльного конца;

с разворотом манипулятором осуществляют протяжку бочки.

Протяжку производят за три перехода.

Первый переход дробят на пять единичных обжатий с уменьшением степени деформации при каждом обжатии от прибыльной к донной части заготовки. Степень деформации при первом обжатии составляет 6,7%, при пятом обжатии 2,6%. Протяжку ведут последовательными обжатиями, и подачами по всей длине заготовки без промежуточных кантовок между обжатиями. После первого прохода осуществляют подстуживание поверхности бочки до 950°С. Во время, подсту- живания бочки обжимают цапфу со стороны донного конца заготовки на диаметр 930 мм, мм, с переходом нв 0 710 мм, 1 1600 мм, обжимают цапфу со стороны прибыльного конца на диаметр 930 мм, / 1600 мм, с переходом на 0 710 мм, / 1600 мм.

После подстуживания выполняют второй переход пятью единичными кольцевыми об- жатиями с уменьшением деформации в направлении от донной к прибыльной части. Степень деформации при первом обжатии составляет 6,3%, при пятом обжатии 4%.

Третий переход - окончательный. Сте- пень деформации составляет 2,3...4,1%.

VI. Выполняют правку заготовки, маркировку.

Температура конца ковки составляет 830°С.

При изготовлении перекованных валков диаметром D 1250 мм, мм во вторых переходах осуществляют подстуживание поверхностных слоев после каждого кольцевого обжатия, причем температурная величина подстуживания уменьшается от донной к прибыльной части.

0

0

5

5

0

5

0

5

По сравнению с известными предлагаемый способ ковки поковок типа прокатных валков позволяет достигнуть экономии металла и снизить трудозатраты с одновре- менным повышением эксплуатационной стойкости изделия.

Формула изобретения

1. Способ ковки ступенчатых поковок, преимущественно прокатных валков, включающий нагрев заготовки, протяжку бочки по переходам до поковочных размеров с под- стуживанием ее поверхности перед последним переходом, отличающийся тем, что, с целью экономии металла, снижения трудоемкости и улучшения качества изделий за счет повышения их эксплуатационных свойств, в качестве исходной заготовки применяют отработанный прокатный валок, а протяжку бочки выполняют по меньшей мере за два перехода, на первом из которых протяжку осуществляют последовательными подачами и обжатиями бочки по всей длине без промежуточных кантовок между обжатиями с уменьшением степени деформации при каждом обжатик в направлении от прибыльной к донной части, а на последующем переходе протяжку осуществляют кольцевыми обжатиями с уменьшением степени деформации в направлении от донной к прибыльной части до получения поковочных размеров Ds бочки валка, определяемых из условия

. .,.„,

где Ал - максимальный диаметр деформированной зоны внеосевой ликвации в перекованном валке; - минимальная толщина деформированной зоны столбчатых кристаллов в перекованном валке.

2.Способ по п. 1. отличающийся тем, что протяжку на втором переходе выполняют с подстуживанием бочки после каждого кольцевого обжатия с уменьшением температуры подстуживания в направлении oi донной к прибыльной части.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед нагревом под ковку на бочке отработанного валка в местах ее перехода в цапфы оформляют конические участки.

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ И МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КРУПНЫХ ПОКОВОК, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ. ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА, СНИЖЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ И УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ЗА СЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ. ИСХОДНУЮ ЗАГОТОВКУ - ОТРАБОТАННЫЙ ПРОКАТНЫЙ ВАЛОК, ПЕРЕД НАГРЕВОМ ПОД КОВКУ ПОДВЕРГАЮТ ПРОТОЧКЕ. ПРОТОЧКУ ВЫПОЛНЯЮТ НА БОЧКЕ ВАЛКА В МЕСТАХ ЕЕ ПЕРЕХОДА В ЦАПФЫ С ОБРАЗОВАНИЕМ КОНИЧЕСКИХ УЧАСТКОВ. ПОСЛЕ НАГРЕВА ЗАГОТОВКИ ДО КОВОЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ ПРОТЯЖКУ БОЧКИ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, В ДВА ПЕРЕХОДА. НА ПЕРВОМ ПЕРЕХОДЕ ПРОТЯЖКУ ВЕДУТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМИ ПОДАЧАМИ И ОБЖАТИЯМИ БОЧКИ ПО ВСЕЙ ДЛИНЕ С УМЕНЬШЕНИЕМ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ ОТ ПРИБЫЛЬНОЙ К ДОННОЙ ЧАСТИ. ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ ПЕРВОГО ПЕРЕХОДА ВЫПОЛНЯЮТ ПОДСТУЖИВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ БОЧКИ ВАЛКА. НА ПОСЛЕДУЮЩЕМ ПЕРЕХОДЕ ПРОТЯЖКУ ВЕДУТ КОЛЬЦЕВЫМИ ОБЖАТИЯМИ С УМЕНЬШЕНИЕМ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ В НАПРАВЛЕНИИ ОТ ДОННОЙ К ПРИБЫЛЬНОЙ ЧАСТИ ДО ПОЛУЧЕНИЯ ПОКОВОЧНЫХ РАЗМЕРОВ БОЧКИ D @ ПЕРЕКОВАННОГО ВАЛКА, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ИЗ УСЛОВИЯ D @ ≥D_МАКС+2Δ_МИН, ГДЕ D_МАКС - МАКСИМАЛЬНЫЙ ДИАМЕТР ДЕФОРМИРОВАННОЙ ЗОНЫ ВНЕОСЕВОЙ ЛИКВИДАЦИИ В ПЕРЕКОВАННОМ ВАЛКЕ, Δ_МИН - МИНИМАЛЬНАЯ ТОЛЩИНА ДЕФОРМИРОВАННОЙ ЗОНЫ СТОЛБЧАТЫХ КРИСТАЛЛОВ В ПЕРЕКОВАННОМ ВАЛКЕ. РАЗМЕР ЗОНЫ ВНЕОСЕВОЙ ЛИКВИДАЦИИ УСТАНАВЛИВАЕТСЯ НА ОСНОВАНИИ РАСЧЕТНЫХ ИЛИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ. 2 З.П. Ф-ЛЫ.