Способ производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей Советский патент 1993 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 профилей на машиностроительных предприятиях.

Известен способ производства несимметричных полособульбовых профилей в сдвоенном виде с расположением элементов калибра, формирующих бульбы по кра1- ям общего калибра. При сдваивании симметричных относительно горизонтальной оси полоеобульбовых профилей сдвоенный профиль становится аналогичным по форме двутавровой балке, а при сдваивании

несимметричных полособульбовых профилей - в виде швеллера. В результате этого обжатия полосы в равноудаленных от вертикальной оси симметрии калибра сечениях равны между собой, а следовательно, исключается серпение полосы и обеспечиваются стабильные условия ее формоизменения. А это, в свою очередь, позволяет реализовать способ для производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей малого поперечного сечения путем деформации исходной заготовки исключительно в холодном состоянии с включением, при необходимости, в технологический процесс промежуточных тбрмообработок,

Основными недостатками известного технического решения являются низкие

XJ

О

ел

шжюЛ

ы

производительность и качество готового проката.

Целью изобретения является повышение производительности и качество проката.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей, включающем одновременную прокатку двух профилей в общих калибрах с последующим их разделением, предварительно формируют идентичные заготовки в профили клиновидной формы, состыкованные на выходе из калибра утолщенными боковыми гранями с уклонами в стороны наружных боковых гра- ней, а в чистовом калибре из состыкованных таким образом заготовок формируют буль- бовые элементы профилей из утолщенных частей заготовок в средней части калибра, ширина которого превышает суммарную ширину заготовки, причем, максимальные величины абсолютных обжатий бульбовых элементов и боковых кромок профилей составляют 5-20% от максимальных величин обжатий, по стенкам профиля в местах их сопряжения с бульбовыми.элементами.

Предварительное формирование идентичных заготовок в профили клиновидной формы, состыкованных на выходе из калибра утолщенными боковыми гранями с укло- нами в стороны наружных боковых граней, и чистовое формирование -из состыкованных таким образом заготовок бульбовых элементов профилей из утолщенных частей заготовок в средней части калибра, ширина которого превышает суммарную ширину заготовок, в сочетании с выполнением заданного характера распределения абсолютных обжатий по ширине калибра, позволяет существенно повысить производительность,-и точность, а следовательно и качество прэка- танных высокоточных, несимметричных, полособульбовых профилей, в том числе малого поперечного сечения,

Для пояснения этого утверждения вы- полним сравнительный анализ известного и предлагаемого изобретений.

Начало холодной деформации сдвоенной заготовки (момент захвата полосы валками) в общем калибре, по краям которого расположены элементы для формирования бульб в принципе возможно при любом положении сдвоенной заготовки относительно оси симметрии общего калибра. При этом осевое положение сдвоенной заготовки в момент захвата определяется точностью установки привалковой арматуры, конфигурацией торцов, кривизной передних концов и т. п. Отсюда вероятность осевой фиксации сдвоенной заготовки с заданной точностью

при производстве высокоточных, несимметричных, полособульбовых профилей малого поперечного сечения низка.

С другой стороны, возможности самоустановки заготовки в процессе заполнения очага деформации ограничены, так как это связано с перераспределением объемов металла через вертикальные стенки общего калибра, а использование привалковой арматуры для фиксации сдвоенной заготовки от осевых перемещений при холодной деформации связано с задирами поверхности прокатанных профилей и арматуры.

Отсюда при формировании бульб по известному способу, как правило наблюдается смещение заготовки относительно оси общего калибра, что в свою очередь обуславливает различную степень заполнения элементов калибра формирующих бульбы и следовательно низкую точность прокатки. Причем компенсация отрицательного влияния смещения заготовки при деформации сдвоенного профиля, возможна лишь за счет увеличения размеров исходной заготовки и включения в технологический процесс дополнительных проходов прокатки, например, в ребровых калибрах, что отрицательно сказывается-нз производительности процесса.

Кроме того, увеличение ширины сдвоенной заготовки на величину удаляемой при разделении профилей перемычки приводит к увеличению энергосиловых параметров процесса прокатки и отрицательно сказывается на стойкости валков.

Производство полособульбовых профилей согласно предлагаемому способу сопровождается качественно иным характером взаимодействия полос и валков. При задаче составной заготовки в валки, например, со смещением относительно оси симметрии общего калибра между одной из вертикальных стенок калибра и соответствующей заготовкой имеется зазор и в момент касания другой заготовки с соответствующей вертикальной стенкой общего калибра заготовки смещаются в осевом направлении до осуществления контакта заготовок между собой и валком и после чего производится захват заготовок валками, То есть направляющее воздействие валков обеспечивает надежную фиксацию каждой из заготовок в момент их захвата валками в заданном положении относительно оси симметрии общего калибра.

Далее благодаря предварительному формированию поперечного сечения заготовок в виде профилей клиновидной формы состыкованных на выходе из калибра утолщенными боковыми гранями с уклонами в стороны наружных боковых граней, распределению обжатий по ширине чистового калибра предлагаемым образам при заполнении очдга деформации обеспечивается преимущественное течение металла к оси симметрии общего калибра. И в результате .того, что левая и правая части калибра выполнены симметричными друг другу, а поперечные сечения заготовок идентичны друг другу, процесс деформации заготовок осуществляется при неизменном осевом положении заготовок. Иными словами предлагаемое техническое решение обеспечивает самоцентрирование заготовок на протяжении всего процесса деформации высокоточных, несимметричных, полосо- бульбовых профилей, в том числе малого поперечного сечения, что в- свою очередь обуславливает повышение производительности и качества готовой продукции.

Следует также отметить, что выполнение заявленного характера распределения деформации по ширине состыкованных заготовок является, как показали опытные прокатки, обязательным условием осуществления способа.- Так, исполнение максимальных абсолютных обжатий бульб и боковых кромок профилей менее 5% от максимально абсолютных обжатий стенки профиля приводит к незаполнению бульб и кромок металлом, а выше 20% - к осевому смещению заготовок в процессе деформации. .

На фиг. 1 и 2 показаны схемы осуществления способа соответственно в черновом и чистовом калибрах.

Способ осуществляется следующим об- разо м.

.Исходные, предварительно калиброванные прямоугольные полосы 1 с отклонениями размеров поперечного сечения, составляющими половину поля допуска на готовые профили и шероховатостью поверхностей на один класс выше, чем на готовом профиле, собирают известным образом в пакет 2 (составную заготовку).

С помощью привалковой арматуры, обеспечивающей беззазорное сопряжение заготовок 1, составную заготовку 2 задают а общий черновой калибр 3. Общий черновой калибр 3 выполнен в виде двух примыкающих утолщенными боковыми гранями по вертикальной оси калибра незамкнутых идентичных по поперечному сечению многоугольников клиновидной формы с уклонами в сторону соответствующих наружных боковых кромок..

Высотные размеры чернового калибра 3 назначаются таким образом, чтобы максимальные величины абсолютных обжатий по бульбам и боковым кромкам при прокатке, сформированных в черновом калибре 3 клиновидных заготовок 5 в чистовом калибре 4, 5 по оси симметрии (в средней части) которого расположены элементы для формирования бульб, составляли 5...20% от максимальной величины абсолютного обжатия по стенкам (места сопряжения с бульбами) полособуль0 бовых профилей.

После деформации в общем черновом калибре 3 составная заготовка 2, без изменения взаимного расположения составляющих её клиновидных заготовок 5, поступает

5 в привалковую арматуру, обеспечивающую

беззазорные сопряжения направляющего

канала с заготовками 5 и заготовок 5 между

. собой. В случае неодновременного касания

заготовок 5 с образующими поверхностей

0 чистового калибра 4, ширина В которого превышает общую ширину В составной заготовки 2, передний конец последней смещается в осевом направлении до выборки зазоров между заготовками 5 и образующи5 ми поверхностей чистового калибра 4 и .; только после этого происходит захват валками каждой заготовки. Далее благодаря формированию в черновом калибре 3 поперечного сечения заготовок 5 в виде клино0 видных профилей с уклонами в стороны наружных боковых кромок и обжатия заго товокб в .чистовом калибре4суменьшекием деформации к наружным боковым кромкам и бульбам при заполнении металлом очага 5 деформации обеспечивается преимущественно течение металла к оси симметрии чистового калибра 4. И в результате того, что левая и правая части чистового калибра 4 выполнены симметричными друг другу, по- 0 перечные сечения заготовок 5 идентичны друг другу, процесс деформации заготовок 5 осуществляется при их неизменном осевом положении. Иными словами перечис ленные выше условия осуществления 5 прокатки в чистовом калибре 4 обеспечивают самоцентрирование заготовок 5 в очаге деформации.

После прокатки составная заготовка 2 разделяется на отдельные профили, кото- 0 рые при необходимости подвергаются правке, термообработке м т. п. Для определения оптимальных условий реализации предлагаемого способа производства, например профиля для окантовки горных 5 лыж (с размером поперечного сечения: 1 ±0,1 х 2,2-0.1x2,2-о, 1x7,8-0,1 мм, где2,2ч,1- высота и ширина бульбы, 1 ± 0,1 - высота стенки; 7,8-о,1 - ширина профиля) было изготовлено десять общих черновых калибров 3,

один общий чистовой калибр 4 с цент-, ральным расположением элементов для формирования бульб и прокатано десять типоразмеров калиброванных полос 1, по десять пар каждого типоразмера (200 полос).

Высотные размеры общих черновых калибров 3 назначались так, чтобы максимальные величины абсолютных обжатий по бульбам и боковым кромкам при прокатке сформированных в общем черновом калибре 3 состыкованных многогранных заготовок 5 в общем чистовом калибре 4 составляли от максимальных величин абсолютных обжатий стенок последовательность чисел в виде 2, 4, 5, 7, 10, 15, 18, 20, 22, 30%. В свою очередь, высоту калиброванных прямоугольных полос каждого типоразмера назначали из известного условия Но 1,05,..1,15% Hi, где Hi -высота по дну соответствующего общего чернового калибра; Н0 - высота исходной заготовки,,а суммарная ширина Во составной заготовки определялась экспериментальными данными по уширению составной заготовки в ромбическом калибре. - .

Технологический процесс прокатки осуществлялся следующим образом: исходные калиброванные полосы прямоугольного сечения 1 -общий черновой калибр 3- общий чистовой калибр 4 (фиг. 1,2).

После прокатки составной заготовки 2 в чистовом калибре 4 раскаты разделялись и подвергались контрольным обмерам, а именно измерению размеров поперечного речения и их прямолинейности..

Результаты выполненных исследований показали, оптимальным сточки зрения точ-:. ности геометрических размеров готовых профилей и их прямолинейности при реализации предлагаемой технологической схемы,, является вариант распределения абсолютных обжатий по ширине общего чистового калибра 4, при котором максимальные величины абсолютных обжатий по кромкам и бульбам составляют 5...20% от максимальных величин абсолютных обжатий стенок в местах их сопряжения с буль- бами.- ... .

Нарушение указанного диапазона, например, в меньшую сторону связано с некачественным заполнением бульб и боковых кромок, а в большую сторону приводит к осевым смещениям полос при прокатке и непрямолинейности профилей иными словами к неисправимому браку.

Сравнительный анализ по производительности известного и предлагаемого решений экспериментальными методами не

проводился ввиду очевидности того, что трудозатраты по разделению профилей продольной механической резкой существенно выше чем, например, при осуществлении

двух проходов прокатки при калибровании исходных прямоугольных полос.

Для сравнения точностных показателей предлагаемого и известного решений дополнительно проводилась прокатка одинар0 ной прямоугольной заготовки размерами 2,5 х 20 мм.в общем калибре шириной 21 мм с расположением бульб по краям сдвоенно- . го профиля при различных вариантах настройки привалковой арматуры и

5 межвалкового зазора.

Сравнение проводилось по характеру заполнения бульбовых элементов калибра металлом. Отличительнфй особенностью поперечного сечения прокатанных по извест0 ному способу образцов являлось наличие заусенцев на одной из бульб и незаполнение другой, что является следствием осевого смещения полосы при ее деформации, причем величина смещения изменялась по

5 длине полосы и значительно превышала допуски на ширину бульбы и профиля. Попытки исправить указанный недостаток перенастройкой арматуры не увенчалась успехом. Кроме того в последнем случае на0 блюдались задиры арматуры и боковых кромок полосы.

Положительный эффект, достигаемый при использовании изобретения по сравнению с известным решением, состоит в повы5 шении производительности и качества проката. . . . ..

Повышение производительности обеспечивается исключением операции резки при разделении проката, а повышение каче0 етва (точности) за счет самоцентрирования состыкованных заготоврк при их деформации. ... ./ .

К достоинствам изобретения следует отнести также то, что при использовании его

5 для производства высокоточных неспммет.- -ричных полособульбовых профилей малого поперечного сечения, в том числе, в условиях заготовительных производств машиностроительных предприятий отпадает

0 необходимость в средствах нагрева загоТо-. вок, снижается трудоемкость инженерной подготовки к производству, расширяется маркопрофилесортамент участка, создаются предпосылки для унификаций парка вал5 ков, повышается долговечность валков и арматуры «.снижаются энергозатраты при пластической деформации, Последние два обстоятельства связаны с тем, что ширина сдвоенного профиля пор прототипу, превышает на величину удаляемой перемычки ширину составного профиля по предлагаемому изобретению,.

Предлагаемый способ производства высокоточных несимметричных полосо- бульбовых профилей позволяет снизить трудозатраты в зависимости от маркопро- филёсортамента и монтажности партий на 15...35% и в конечном итоге.повысить производительность на 4...15%.

Изобретение было использовано при производстве опытной партии профиля для окантовки горных лыж. Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности и прямолинейности прокатных профилей полностью соответствуют требо- ваниям чертежа на профиль.

Формула из обретения

Способ производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей, включающий одновременную прокатку двух

i3

профилей в общих калибрах с последующим их разделением, отличающийся тем, что, с целью повышений производительности и качества проката, предварительно формируют идентичные заготовки в профили клиновидной формы, состыкованные на выходе из калибра утолщенными боковыми гранями с уклонами в стороны наружных боковых граней, а в чистовом калибре из состыкованных таким образом заготовок формируют бульбовые элементы профилей из утолщенных частей заготовок в средней части калибра, ширина которого превышает сумма рную ширину заготовок, причем максимальные величины абсолютных обжатий бульбовых элементов и боковых кромок профилей составляют 5...20% от максимальных величин обжатий по стенкам профиля в местах их сопряжения с бульбовыми элементами.

Использование: при прокатке специальных несимметричных профилей. Сущность изобретения: прокатку ведут в две стадии. На первой стадии сдвоенные заготовки прокатывают в общем калибре в профили клиновидной формы со стыковкой их утолщенными боковыми гранями. Из состыкованных таким образом заготовок на второй стадии прокатки профилируют бульбовые элементы из утолщенных частей заготовок в средней части чистового калибра. При этом обжатия бульбовых элементов и боковых кромок профиля составляют 5-20% от максимальных их значений по сечению профиля. Достигается самоцентрирование заготовок при прокатке, повышаются производительность и качество проката,2 ил,