Способ скручивания прутков

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3971859/25-27 (22) 01. 08. 85 (46) 07.08.87. Бюл. В 29 (72) Ф.З.Абдульманов, А.В.Талалов и M,С.Андрюков (53) 621.981.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 730401, кл. В 21 С 1/00, 1977. (54) СПОСОБ СКРУЧИВАНИЯ ПРУТКОВ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам скручивания прутков, и может быть использовано в инструментальном производстве. Целью изобре.тения является снижение трудоемкости

ÄÄSUÄÄ 1328030 А1 (51)4 В 21 D 11/14, В 21 Н 3/10 и повышение производительности. 3aroтовка проходит через индукторы, где нагревается до температуры прокатки.

Далее она подается в прокатные устройства (ПУ) жесткой конструкции, где захватывается и обжимается косо расположенными валками ПУ, получая вращательное и поступательное движения.

Вращение заготовки осуществляется в одном направлении с разной угловой скоростью в ПУ. При этом происходит скручивание заготовки на участке между ПУ. Величина обжатия заготовки в каждом ПУ составляет 7-86%, а соотношение угловых скоростей равно

1,003-14. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1 132803

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам скручивания прутков, и может быть использовано в инструментальном производстве.

Цель изобретения — снижение трудоемкости и повышение производительности.

1О, На фиг.1 изображена схема- прокатки заготовок по предлагаемому спо" собу; на фиг.2 — кривая зависимости максимальных обжатий во втором прокатном устройстве от величины угла скручивания р при М,1, на фиг.3 — то же, при ь4а со

Г 1 И

20 где Г1, — крутящий момент на заготовке, создаваемый прокатными валками;

25 Г1 — крутящий момент, необходи2 мый для закручивания заготовки, Вычислив значения крутящих моментов, после преобразований получаем

7r (1 93+K) !(— — —. з 11-К„ э к (1) /

3 УЗ ((соэМ + 5,14 эха ) г — 5,14 сов у j где S

В 45 заготовки tg g = — ширина контактной площадки; коэффициент, входящий в уравнение текучести, К = 3-4> коэффициент осевого натяжения, K 0,2-0,8. рмула (1) определяет минимально тимую величину обжатия (площадь

К

Фо допус

d LТ-K1.

R „(— - - + 2) (-„—.—2а ь„ Ю

1 d г R (+

2а

1 ОС

+ — — — tg p tgd оса (2) 2) Способ осуществляют следующим. образом.

Заготовка 1 со стеллажа 2 подается на рольганги, установленные на линии прокатки. Перемещаясь по рольгангам, заготовка 1 проходит через индукторы индукционной установки 3, где нагревается до температуры прокатки, и поступает в термоагрегат 4.

Далее заготовка 1 подается в прокатные устройства 5 и 6 жесткой констплощадь контактной поверхности; радиус заготовки; угол наклона оси валка к оси заготовки; угол наклона усилия давления металла на валки к линии, соединяющей центры валка и

0 2 рукции, где захватывается и обжимается косо расположенными валками устройств 5 и 6, получая вращательное и поступательное движения.

Вращение заготовки 1 осуществляется в одном направлении с разной угловой скоростью в прокатных устройствах 5 и 6, при этом происходит скручивание заготовки на участке между устройствами. Прокатанные и скрученные прутки поступают на приемные рольганги 7 и по наклонным направляющим скатываются в накопитель.

В каждом устройстве заготовка деформируется с обжатием 7-86%. Для обеспечения скручивания заготовки должно выполняться условие контактной поверхности) в каждом прокатном устройстве; необходимую для закручивания заготовки; в предлагаемом способе она не должна быть меньше 7%. При обжатии меньше 7% закручивания прутка не происходит.

Прокатка осуществляется с вращением сечения заготовки 1 в прокатных устройствах 5 и 6 с разной угловой скоростью, соответственно у и

При прокатке с кручением заготовок одновременно с двух последовательно установленных прокатных устройствах с косо расположенными валками угловые скорости вращения обойм устройств определяются по следующей зависимо сти:

8030 — 3 и где <<< <

l OC1 ос< Fg

I ОС<

= 1 + — — — tgy tgd К<

o<< pg

М11 где

-55 угловые скорости вращения обойм прокатных устройств соответственно 5 и 6; радиусы валков в выходном сечении; диаметры заготовок и радиусы валков в начале координатных осей прокатных устройств соответственно 5 и 6; вытяжка в прокатном устройстве 6; угол наклона оси валка к оси заготовки устройства 5; угол наклона касательной к винтовой линии на поверхности заготовки к оси последней (угол скручивания) на участке между прокатными устройствами; коэффициент осевого скольжения в выходном сечении для устройства 5; коэффициенты тангенЬК1 циального скольжения в выходном сечении соответственно для устройств 5 и 6.

Если прокатка осуществляется с вращением обоймы второго по ходу прокатки устройства с большей угловой скоростью, чем первого (в зависимости от направления винтовой линии), ы1, то в формуле (2) берется знак плюс, если а< ц> †. то знак минус. Формула (2) позволяет в зависимости от требуемого угла скручивания выбирать угловые скорости вращения обойм прокатных устройств.

При вращении заготовки с большей угловой скоростью во втором прокатном устройстве отношение угловых скоростей вращения заготовки вычисляется по формуле

Максимальное значение этого отношения при = 87 и <к< = 34 сосLd< ( тавляет ---- 14 а минимальное при

Л/ ф <. 4 с(< = 3 равно 1, 003. В

I l <<С< расчетах принято, что †---- = 1.

1 ьК<

При вращении заготовки с большей угловой скоростью в первом прокатном устройстве отношение угловых скоростей определяется по следующей за,0 BHc+MocTH

4)y < 1

Ц> < oc<

1 — — — — tg p tgl„ К<

Минимальное значение отношения при P = 3 и <к, = 3 составляет

1,003. Максимальное значение отноо шення вычисляется при = 87

20 o<, = 2 48 ; а также при <к = 34 и р. = 1,075 (см. формулу для определения с() и составляет 11,88.

Таким образом, значение отношения

25 угловых скоростей вращения заготовки находится в пределах 1,003-14.

Прокатка заготовки в устройстве 6 осуществляется с большей подачей. Величина подачи определяется углом наклона оси валка к оси заготовки в этом устройстве, Величина подачи заготовки во втором прокатном устройстве определяется по зависимости

S1< i К< - < ОС< (— — - + — — — tg P tgol)

ocz .к Мк (3) где S — подача во втором устройст1

40 ве;

S. — подача в первом устройстве.

Из условия постоянства объемов металла, проходящих через сечения очагов деформации прокатных устройств

45 5 и 6 в единицу времени, .и отношения угловых скоростей вращения обойм (<<, и ы1 ) прокатных устройств имеем

50 К tea o < t5 "<,(4) <. ОС< (- — — + — — t8 P. t8a) ос

< <, КК ",к

Ы вЂ” угол наклона оси валка к оси заготовки устройства 6; — коэффициент осевого скольжения в выходном сечении прокатного устройства 6.

328030 6 тие составляет 54%. Кривые зависимости обжатий от угла скручивания при прокатке с вращением сечения заготовки с большей угловой скоростью в первом прокатном устройстве по ходу прокатки (и> 1) м) 2 ), построенные для всех других значений параметров в диапазоне at, = 3-34, at = 3-34, p -= -3-86, расположены ниже кривой, приведенной на фиг.3, Из анализа кривых на фиг.2 и 3 видно, что в предлагаемом способе максимальное значение обжатия составляет 86 .

Однако на практике целесообразнее использовать параметры в следующих диапазонах: ct„= 7-18, g = 7-18;

p = 10-45 .

Вычислив обжатие по полученной формуле для параметров a(= 7, 18 j= 45,, получаем максимальное обжатие 55 .

Пределы отношения (0,08-10) получены из анализа зависимости для определения S . При вращении заготовки

2 с большей угловой скоростью во втором устройстве (ю ы 1 ) при p =

= 87, д 1= 34 и 1.2 = 1,075 получаем минимальное отношение подач 0,08

3р при p."- 3 at, = 3 и р = 2,22 — мак— симальное отношение подач 2,21. При вращении заготовки с оольшей угловой скоростью в первом прокатном устройстве (и1>2 ">, ), при = 86, 3 и а = 2,22 (при указанных значениях р с 1 и p2 = 34 ) максимальное отношение подач составляет

8,88, при p = 3, at1 =. 3 и л = 1,075 получаем минимальное отношение подач ОС1

0,08. В расчетах принято,что †---" 1, "ос2

> К1 ОС1 1; — — — .. 1. Таким образом, 7к2

Зта формула позволяет определить мак15 симально возможное обжатие при Ы = 3

1 и о = 34, а также при вращении заготовки с большей угловой скоростью во втором прокатном устройстве, Кривая зависимости максимальных обжатий (предельных значений обжатий) во втором прокатном устройстве от величины угла скручивания ф заготовки (фиг.2) построена для следующих .условий прокатки: a(1=- 3, at2 = 34, а о 25 и> 2 11 1 по ранее приведенной формуле для определения обжатия (вытяжки p2). В расчетах принято: L ЬС1

1 ° — --1

"L7êõ ОС1

1 °

К2 t- oc2

t OC1

Из графика (фиг.2) видно, что с увеличением угла скручивания предельные значения обжатий увеличиваются и при угле, = 84 максимальное значение обжатия достигает 86 ..

Кривые зависимости обжатий от угла скручивания заготовки, построенные для всех других значений параме- 40 тров в диапазоне ф1= 3-34 о

3-34, p = 3-84 (прокатка осуществляется с вращением заготовки с большей угловой скоростью во втором прокатном устройстве, т.е. Ф 2 2 4) 1 ) 45 расположены ниже кривой, приведенной на фиг.2.

На фиг.3 приведена кривая зависимости максимальных обжатий во втором прокатном устройстве от величины угла скручивания при вращении заготовки с большей угловой скоростью в первом прокатном устройстве (т.е.

) м 2 ) для следующих условий:

Ы„ = 3, Ы2= 34 . Иэ указанной кривой видно, что с увеличением угла скручивания максимальные значения обжатий уменьшаются и при максимальном угле, = 86 максимальное обжаС целью повышения точности шага (угла) скручивания заготовка деформи5р руется в каждом прокатном устройстве профилированной частью валков до получения фасонного винтового профиля с плавным очертанием винтовых выступов и впадин, далее гладкой частью

55 валков прокатывается до круга, постоянного по диаметру. При таком способе прокатки уменьшается скольжение1 заготовки в тангенциальном направлении.

5 1

Формула (4) позволяет выбирать угол наклона оси валка (величину подачи заготовки) второго по ходу прокатки устройства 6 в зависимости от угла скручивания р заготовки на участке между прокатными устройствами 5 и 6.

После преобразований уравнения (4) получим

«Ы2 2 К С1 можно принять пределы отношения подач 0,08-10.

7 13

Пример. На опытных устройствах прокатывают с кручением заготов ки из стали. Угол наклона оси валков к оси заготовки в первом устроистве составляет 12, во втором по ходу прокатки устройстве 13 . В заходной части валки имеют профилированную поверхность. Количество валков в устройстве равно трем. Прутки диамером 16,5 мм нагревают в электрической камерной печи до 850-900 С и прокатывают в первом устройстве до диаметра 14,6 мм, затем во втором стройстве до диаметру 12,8 мм. Угол скручивания = 32-35 . Прутки прокатывают в первом и втором прокатных устройствах с вытяжками соответственно р,= 1,18 и p = 1,16.

Прокатку осуществляют с отношением угловых скоростей вращения эаго ю>2 товки, равным — — 1, 15. При этом 1 угол скручивания = 32-35, а соотБд ношение подач -„ - = 1,008.

; 1

Минимальное обжатие 7 (p, =1,075)

Прокатка осуществляется в устройстве с углами наклона осей валков — Ы = 5 . Вращение сечения эао готовки осуществляется с большей угловой скоростью во втором прокатном устройстве (ы ы „ ), Заготовка диаметром 12 мм нагревается до 950—

1000 С в камерной печи и подается

) в первое прокатное устройство, где обжимается до диаметра 11 м. Затем обжимается во втором прокатном устройстве до диаметра 10,6-0,15 мм (х 1,08) со скручиванием сечения заготовки на участке между прокатными устройстВами до угла скручивания р 33

2. Максимальное обжатие 86 . (л = 7,19).

Прокатка осуществляется в прокатных устройствах с углами наклона осей валков < = 3 и = 34 вращением сечения заготовки во втором прокатном устройстве с большей угловой скоростью { ы > и>>„ ) . Заготовка диаметром 38 мм, нагретая до

1100 С, обжимается в первом прокатном устройстве до диаметра 30 мм, далее во втором прокатном устройстве до диаметра 11,5-0,3 мм со .скручиванием сечения заготовки между прокатными устройствами до угла скручи28030 8 вания p,= =84 . При этом обжатие во втором устройстве составляет 86 (ограничивается обжатие до 55 ).

3. Обжатие 41 (и = 1,7).

Прокатка осуществляется в устройствах с углами наклона осей валков с, = 11, a(= 13 с вращением сечения заготовки во втором устройстве с боль@ей угловой скоростью

10 (ы> 1 ы „ ). Заготовка ф 18 мм нагревается до с = 1100 С и обжимается в первом устройстве до диаметра 15 мм, далее обжимается во втором устройстве до диаметра 11,5 мм

f5 со скручиванием сечения заготовки на участке между устройствами до угла скручивания 77 . Обжатие во втором устройстве 41Å.

4. Минимальное отношение подач.

Прокатка осуществялется в прокатных устройствах с углами наклона осей валков к оси заготовки, = 34 и

Ы = 3 с вращением сечения заготовки во втором устройстве с большей уг25 ловой скоростью (ы д, ). Заготовка диаметром 14 мм нагревается до

1100 С и прокатывается в первом устройстве до диаметра 11 мм, затем во втором устройстве до диаметра

30 10,5 мм со скручиванием сечения заготонки между прокатными устройствами до угла сркучивания p = 87 . Отношение подач составляет 0,08.

5. Максимальное отношение подач.

Прокатка осуществляется В двух прокатных устройствах с углами наклона оси валков Ы,= 3 .и = 34 с вращением сечения заготовок с большей угловой скоростью в первом уст4g ройстве (4) y < сор ) . Заготовка диаметром 15,8 мм нагревается до

1100 С и прокатывается в первом прокатном устройстве до диаметра

14 мм, далее во втором устройстве до

4 диаметра 11,5 мм со скручиванием сечения заготовки до угла скручивания

Д = 86 30 . Отношение подачи при этом составляет 10,5.

6. Значение отношения подач 1.

Заготовка прокатывается в прокатных устройствах с углами наклона осей валков („= 11 и = 12 с вращением сечения заготовки во втором устройстве с большей угловой скоро55 стью (Й ыр ).

Заготовка диаметром 15 мм нагревается до t 1100 С и прокатывао ется в первом устройстве до диаметра

13 мм, далее во втором устройстве до

45

9 1 32803 диаметра 11,5 мм со скручиванием сечения заготовки до угла скручивания

53 . Отношение подач при этом составляет 0,994 " 1.

7. Прокатка с минимальным отношением угловых скоростей.

Прокатка осуществляется в прокатных устройствах с углами наклона осей валков Ы„= 3, = 4 с вращением сечения заготовки во втором устройст-1р ве с большей угловой скоростью (ы> w и>>„ ). Нагретая до t = 1100 С заготовка диаметром 12,8 мм прокатывается в первом устройстве до диаметра 12 мм и во втором устройстве до 15 диаметра 11 мм со скручиванием сечеО ния заготовки до угла скручивания 3

Отношение угловых скоростей составляет 1,003.

8. Прокатка с максимальным отноше- 2р нием угловых скоростей °

Прокатка осуществляется в прокатных устройствах с углами наклона осей валков („ = 34, О(= 4 с вращением сечения во втором устройстве 25 (v1,> ), ) . Нагретая до 1100 С заготовка прокатывается в первом устройстве с диаметра 15 мм до диаметра

12 мм, далее во втором устройстве до диаметра 10,5 мм со скручиванием,З0 сечения заготовки до угла скручивания = 87 . Отношение угловых скоростей составляет 14.

9. Среднее значение отношения угловых скоростей. 35

Заготовка прокатывается в устройствах с углами наклона осей валков

24 и Ы = 6 с угловыми скоростями вращения сечения заготовки ю ы, Нагретая до t = 1100 С заготовка прокатывается в первом устройстве с диаметра 15 мм до диаметра 12 мм и во втором устройстве до диаметра 10,5 мм со скручиванием заготовки p = 85 . Отношение угловых скоростей составялет х 6.

0 10

Предлагаемый способ позволяет прокатывать со скручиванием точные заго товки с большими степенями деформации из труднодеформируемых материалов.

Применение предлагаемого способа в инструментальном производстве по сравнению с известным позволит Получить на каждой тонне быстрорежущей стали экономический эффект 800 руб. за счет снижения трудоемкости и повышения производительности процесса.

Формула изобретения

1. Способ скручивания прутков, включающий нагрев и одновременную деформацию заготовки в двух последовательно установленных инструментах, каждый из которых сообщает заготовке угловую скорость вращения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения производительности, заготовку деформируют винтовой прокаткой, а в качестве инструмента берут две пары косо расположенных профилированных валков, прокатку осуществляют с обжатием 7-86% в каждой паре валков с вращением заготовки в одном направлении, но с разными угловыми скоростями, отношение которых равно

1,003-14, а отношение величин подачи заготовки во второй и первой парах валков по ходу прокатки равно 0,08

10, при этом угол скручивания обратно пропорционален величине подачи во второй .паре валков при угловой скорости вращения заготовки во второй паре валков, большей, чем в первой, и наоборот.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что заготовку в каждой паре валков прокатывают сначала профилированной частью валков до пополучения фасонного винтового профиля, а затем гладкой частью валков до получения круга.

1328030

10 20 ЗО 90 50 Ю

Чгоп смручидания .б, гра ЪвР

gN

%э ж

0 Ю ZO 30 46 50 бО 70 И ЮО гоп скручидания,6, ара3

Составитель Е.Швец

Яю3

Техред А. Кравчук Корректор М.Шароши

Редактор В.Петраш

Заказ 3428/11 Тирах 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул.Проектная,4