Способ получения фасонных профилей

 

l П. И. Полухин, И. Н, .Потапов, Н. А. Кремсов и В. Й. Остряков. (72) Авторы язобретеиия

Московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового.

Красного Знамени институт стали и сплавов и Челябижжнй филиал Научно-исследовательского института технологии тракторного и сельскохозяйственного машиност (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФАСОННЫХ ПРОФИЛЕЙ. -.,;

Изобретение относится к прокатному производству и может быть испольэованф для получения фасонных профилей клиновидного поперечного сечения, например турбинных лопаток, лопастей воздушных винтов и т п, 5

Известен способ получения фасонных профилей клиновидного поперечного сечения, включающий прокатКу их в конических валках, установленных под углом .к плоскости прокатки с пересечением осей

30 их вращения со стороны;;меньших диаметров валков при большем.обжатии поносы с этой стороны и обратно пропрраиональной зависимости распределения обжатий

15 и текущей переносной скорости валков по ширине полосы. Такой способ прокатки обеспечивает выравнивание скоростей прокатки по ширине полосы и исключение ее ребрового изгиба на выходе из валков, а также утяжки металла со стороны меньшего обжатия.(1 .

Недостатком способа является то; что он не обеспечивает возможности получе+

2 ния клиновидных профилей переменного по длине сечения и с изменяющимся углом егo клиновидности.

Бель изобретения - обеспечение воз- ., можности получения фасонных профилей переменного по длине сечения с изменяющимся углом его клиновидности без ребрового изгиба полосы и утяжек про филя.

Поставленная цель достигается тем,; что согласно способу получения фасонных профилей клиновидного поперечного се-, чения, включающему прокатку их в конических валках, установленных псд углоМ к плоскости прокатки с пересечением осей их вращения со стороны меньших диамет ", ров валков при большем обжатии полосы с этой стороны и обратно прропорциональ ной зависимости распределения обжатий и текущей переносной скорости валков по ширине полосы, в процессе прокатки изменяют. раствор и угол установки валков, а прокатку осуществляют в валках с пере менным по окружности углом их конус3 1003 ности, причем для увеличения угла клиновидности и сечения полосы увеличивают коэффициент обратно пропорциональной зависимости соотношения распределения обжатия и текущей переносной скорости валков по ширине полосы путем увеличения угла установки и угла конусности валков, а для уменьшения угла клиновидности и сечения полосы уменьшают коэффициент той же зависимости обратными 36 действиями.

На фиг. 1 представлена схема прокатки клиновидного профиля с переменньвюи no длине углами клиновидноети и величиной сечения; на фиг. 2 - то же и эпюры изменения переносной скорости валка в йро. дольном и поперечном направлениях прокатки; на фиг; З - пример изменения радиуса и угла конусности валка, сечение A-А на фиг. 1; М

Заготовку 1 симметричного сечения, например круглого, подают через вводную арматуру 2 в клиновидный зазор между двумя коническими валками 3 и 4, уста: новленными под углом 9 „и Чу к плос- 23 кости прокатки и вращающимися в противоположные стороны со скоростями (и.; и F2, L

Выполнение валков коническими, уста ЗЕ ковка их под углом к плоскости прокатки ,таким образом, что оси вращения пересе- каются со стороны меньших диаметров позволяет неравномерно распределить по ширине полосы переносную скорость как в начале очага деформации, так и на вы- ходе полосы из валков. При неравномерном обжатии заготовки 1, когда наиболь шее обжатие назначают по кромке Ь.„ обращенной к точке пересечения валков, а разность суммы углов становки и суммы углов конусности (Ч + Ч )- (Ч „ + 4 ) Ч„равна углу овид31 ности профиля полосы, неравномерное обжатие полосы находится s обратно пропор циональной зависимости к переносной скорости валков в направлении прокатки..

В плоскости выхода полосы из валков переносная скорость валков стремится повернуть сечение полосы s сторону точки пересечения осей валков со скоростью

9 -ч

МЪ, а различие приращений

1 . скорости по ширине полосы, которое обус- ловлено различием опережений 51 7 52 (в силу различия обжатий) по ширине полосы, стремится повернучь сечение полоА45 4 сы в противоположную сторону со скорос тью

51 - 2

1 2

С05—

\ Ь1

За счет подбора формы заготовки, распределения величин обжатий по ее ширине и конструктивных параметров валков (Ч1, q, К1 и R2) можно достигнуть такого условия, когда угловые скорости ю и ц равны по величине и направлены в противоположные стороны, т.е. м

-м О, При этом скорости и вытщкки в любом продольном сечении полосы равны между собой М1 92 . Такие условия обеспечивают возможность прокатки клиновидных профилей 5 без ребрового изгиба, Условие прямолинейности полосы с учетом различия: опережений, переносной скорости валков и обжатий по ширине очага деформации имеет вид и (1+52)— Р. (1+ 3 „ ) = 0 или с учетом значений

51, S>, определяемых, например, по формуле Дрездена-Головина, = — у

1

2 2 1 2

Й 1+ у -Я„ + —, у„=О.

Это уравнение позволяет определить все технологические и конструктивные параметры для прокатки прямолинейных клиновидных профилей 5.

Предотвращение утяжки в местах наименьшего обжатия (кромка 3> ) достигается за счет того, что посредством cw. трения валки в начале, очага деформации воздействуют на полосу и на каждую элементарную площадку контактной поверхности Bj, Зу под углом к оеи прокатки со скоростью dye . Составляющая скорости М,„ Ю., М о Ч ., Х, пропорциональная углу установки валка, способствует (посредством сил трения Й =9> Т ) перемещению. металла в сторойу кромки Ь2, обжимаемой в меньшей мере. Это предотвращает утяжку фасонного профиля в,местах его наименьшего обжатия.

С целью прокатки фасонных профилей

5, найример заготовок лопастей воздушных винтов, с переменным углом клиновидности и величиной сечения (фиг. 2а, б в) необходимо непрерывное изменение в процессе прокатки обжатия по кромкам h1 и 6 заготовки 1. Такое изменение обжатий вызывает перераспределение опережений Ь. и 5>, изгиб полосы на выходе из валков, утяжку и даже разрывы по кромке Ъ2, обжимаемой в меньшей мере.

>,ббМ45

Для исключения ребрового изгиба, утяжки и разрывов кромки h> фасонного профиля 5 с переменным углом клииовидности Ч„, в процессе прокатки непрерывно изменяют коэффициент обратной пропорциональности, между обжатиями ф -,, — ф и переносной скорос- .

О

TE»IO Q H M валков Ilo EpOlvfKRM 4g H

1l g

Такое. перераспределение достигается за счет изменения углов установки вал-. ков f q< и fq углов кокусности М и (я, Для этого устройство для IIpoKBTKH» например валки 3 и 4, выполняют с переменньтм углом конусности и радиусом бочки валка (фиг. 3) и снабжают его средствами для поворота оси вращения . вокруг точки О пересечения осей валков.

Прокатку ведут либо с увеличением угла клиновидности профиля Ч, и постепен- О ным уменьшением обжатия, либо с уменьшением М и увеличением обжатия.

Например, при увеличении угла клиновидности (фиг. 2) в процессе прокатки непрерывно и согласно заданному закону изменения Ч < P I< < My увеличиваI Il ют угол установки 4y< < Vq„-< Ч р„ и угол конусности Ч., < Ч. < 9", В результате изменения этих параметров изменяется и радиус валка Й < 30

< К < R", что ведет к изменениювели тин переносной скорости валков по кромкам полосы в направлении прокатки и поперек полосы (эпюры на фиг. 2а, б, в).

По мере увеличения угла клиновидности изменяются и обжатия по кромкам . и, и h, что приводит к значительному росту опережения 5< по кротлкам h< и уменьшения опережения по кромке Ь2. 4ц

Это приводит к тому, что угловая скорость поворота полосы (ш <ю <. Ы" ) постепенно увеличивается и стремится увеличить кривизну реброваго изгиба

N ,К„=, в сторону менее обжатой

М р .кро»»ки h> . 3»»ес»»» = —. cpe»»1 2»

СР няя скорость выхода полосы из валков Зи4.

Увеличение разности переносных скоростей 4+ - Ч„, валков при увели2 .1 чении угла,конусности Ч, угла установки и разности радиусов валков

Р - и препятствует изгибу в сторону

Я. 1

° » менее обжатой кромки И и стремится

Ы вызвать изгиб кривизной 1(- в сто

СР рону точки пересечения осей валков.

Исключение ребрового изгиба при изменении обжатия и угла клиновидности Ч полосы достигается за счет постоянного сохранения равенства между угловыми и." н скоростями u)>= y, = „UJ =

М и т.д. в каждом сечении полосы. я расчета технологических и конструктивных параметров прокатки используется условие прямолинейности полосы

2 2 1 2 + — g — Q + — у = О,в каждом

2 h 2 сечении изделия, например пара турбинной лопатки или лопасти воздушного винта.

По мере увеличения угла клиновидности профиля и изменения углов установки и углов конусности валков увеличивается и составляющая переносной скорости

ММ М„ >93 о, н р поперек оси прокатки. Это увеличивает обьем металла, перемещаемый в сторону менее обжатой кромки и тем самым исключает утяжку профиля в этом месте.

Аналогичным образом происходит процесс прокатки в калиброванных конических валках.с пересекающимися осями вращения, например несимметричных криволинейных профилей лопастей воздушных винтов. Параметры прокатки могут быть рассчитаны по приведенным выше зависимостям и уточнены в процессе экспериментальной обработки.

Использование предлагаемого способа получения фасонных профилей и устройства для осуществления способа взамен штамповки турбинных лопаток и лопастей воздушных винтов позволяет резко увеличить производительность, экономию металлов, качество прокатных и=делий, уменьшить энергоемкость производства и исключить применение уникальных прессов большой единичной мощности.

Формула изобретения

Способ получения фасонных профилей клиновидного поперечного сечения, включающий прокатку их в конических валках, установленных под углом к плоскости прокатки с пересечением осей их вращения со стороны меньших диаметров валков при большем обжатии полосы с этой стороны и обратно пропорциональной зависимости распределения обжатий и текущей переносной скорости валков по ширине полосы, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью обеспечения возможности получения профилей переменного по длине

7 1003048 8 сечения с изменяющимся углом его кли- скорости валков по ширине полосы путем новидности при исключении ребрового из- . увеличения угла установки и угла конус° гиба полосы и утяжки профиля, в процессе ности валков, а для уменьшения угла прокатки изменяют раствор и угол уста- клиновидности и сечения полосы уменьшановкн важюов, а прокатку осуществляют s ют коэффициент той же зависимости об в валисах с переменили.по окружности ратями действиями. углом Юс кенусности, причем для увеличе- Источники информаций, ния угла клиновщцности и сечения полосы принятые во внимание при экспертизе

* В циояальной, зависимости coeraomeaas рас- 14 по заявке % 2536514/22-02, пределения обжатия и текущей переносной кл. В 21 В 1/00, 1977.

ВНИИЛИ Заказ 16SS/9 Твраа 814 Поппнсное

Филиал BIBB Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4