Способ прокатки кольцевых изделий

 

СОЮЗ COBETCHÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Л0» 138255 (51) 4 В 21 H 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-44,, 3-,"1 тъ -, (21) 3943092/23-27 (22) 19.08.85 (46) 23.03.88. Бюл. Н - 1) (71) Институт черной металлургии и

Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э.Дзержинского (72) В.И.Хейфец, 11.С.Валетов, А.П.Лохматов, lI.À.Ëåíèöêèé,Д.В.Корж, Ю.Г.Тубольпев,B.È.Тарновский,А.И.Козловский,M.È.Ñòàðîñåëe têèé и П.П.Быков (53) 6 ?1.753 (088.8) (56) Хейфец В.И. и др. Развитие производства цельнокатанных колец за рубежом. — Экспресс--информация, сер. 7, выл. N - 12, 1976, с. 10. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано лри изготовле) ии кольцевых изделий прокаткой, например обойм подшипников и ободов колес. Цель— ловьппение качества изде. ий и коэффициента использования материала заготовки за счет устранения нарушения сллошности материала на торцовых поверхностях иэделия. Иэделия прокатываются между двумя парами валков. Одна из пар валков образована валками разного диаметра с расположением ролика большего диаметра со стороны наружной поверхности кольцевой заготовки, а другая взаимодействует с торцовыми поверхностями заготовки.

При этом вращающий момент приложен к валку большего диаметра и по меньшей мере к одному из торцовых валков. К валку меньшего диаметра прикладывается тормозной момент, величина которого переменна в зависимости от изменения толщины прокатываемой кольцевой заготовки. При таком способе де-фор мир о ва ния кольце вых з а го то вок уменьшается неравномерность деформирования материала в зо не обжатия, благодаря чему не образуются по в ерхно стные дефекты, 5 ил., 1 табл.

1382557

1г

20 про це сса прокатки.

Из< бре Tpíèå o Tno(ится к обработке металлов давлением и может быть использон 1Но при изготовлении кольцевых изделий прокаткой, например обойм подшипников и ободов колес и т.п.

Цель изобретения — повышение качестна изделий и коэффициента использования материала заготовки за счет устранения нарушения сплошности материала на торцовых поверхностях изделий.

На фиг.l и 2 показана исходная заготовка и готовое кольцевое изделие; на фиг.3 — - схема процесса прокатки, вид сверху, на фиг.4 — то же, вид сбоку; на фиг.5 — график регулировки дополнительного тормозящего момента в зависимости от параметров

Способ осуще ствляют следующим образом.

Исходную кольцевую заготовку 1 (фиг.l) размерами (Do, d, h и В ), нагретую до температуры деформации, подают на внутренний валок 2 меньшего диаметра кольцепрокатного стана.

Посредством силового гидроцилиндра (не показан) внутренний валок перемещается к наружному валку 3 большего диаметра. В момент соприкосновения кольцевой заготовки 1 с наружным валком 3 начинается процесс обжатия кольцевой заготовки в радиальном направлении между наружным 3 и внутренним 2 валками. В тот же момент торцовые валки 4 подводят при помощи гидроцилиндра (не показан) к кольцевой 40 заготовке 1, верхний торцовый валок опускается до соприкосновения с ее торцовой поверхностью, и начинают обжатие заготовки в осевом напранлении по ширине В . Заготовки в процессе 45 прокатки вращается за счет приложения момента И к наружному валку 3 и приложением момента к одному или двум торцовым валкам. Режим деформации (величину единичных обжатий) в радиальном направлении задают иэ технологических соображений путем перемещения внутреннего валка, т.е. регулировкой усилия давления в гидроцилиндре внутреннего валка. Одновременно с этим в процессе прокатки к валу внутреннего валка 2 прикладывают тормозящий момент М,, величина которого определяется и г зависимости

d hлы»

M = М --- (1 — ---«----) — М т Ь h cos й. о ь» где И вЂ” момент торможения на валке меньшего диаметра;

И вЂ” вращающий момент на валке

Е большего диаметра, d — диаметр валка меньшего диаметра, D — - диаметр валка большего диаметра;

h »Ä - толщина кольцевой заготовки после выхода из зоны деформации н радиальном направле нии;

h ь — толщина кольцевой заготовки до входа в зону деформации в радиальном направлении;

e(— угол захвата заготовки валком меньшего диаметра;

И вЂ” момент трения при вращении валка меньшего диаметра в подшипниках.

Зависимость получают, исходя из допущения, что предельная (по величине касательных напряжений) минимальная величина крутящего момента на внутреннем валке меньшего диаметра

d hиы» равна М вЂ” -(------- — ) .

D h „cos<

Дополнительный тормозящий момент может быть приложен различно: путем прижима вала тормоз ными колодками 5, путем кинематической связи вала нажимного валка с генератором и путем изменения силового магнитного поля, прикладываемого к постоянным магнитам, закрепленных на валу нажимного валка и другими приемами.

Задаваясь постоянными параметрами процесса деформации кольцевой заготовки: моментом вращения на наружном валке большего диаметра М, величиной диаметров наружного D и внутреннего d валков, величиной единичных обжатий в радиальном направлении, определяющей угол захвата eL величи" ной момента трения в цапфах внутреннего валка И, и регистрируя в процессе прокатки текущие значения толщин кольцевой заготовки на входе h и на выходе Ь „, осуществляют регулировку величины тормозящего момента, который и прикладывают к валу внутреннего валка.

Пример. Исходную заготовку из стали 20 в виде кольца наружным диаметром D = 347,6 мм, внутренним

243 мм и шириной В, = 283 мм

1382557

Формула изобретения прокатана опытная партия кольцевых иэделий. Погрешность измерений величин h® u h „ в данном случае составляет + 0,2 мм, что незначительно вли- яет на величины расчетного дополнительного тормозящего момента.

Исследования качества металла прокатных кольцевых изделий показывают, что в макро- и микро-структуре отсутствуют дефекты в виде трещин.

Полученные данные сопоставлены с результатами прокатки кольцевых иэделий без использования дополнительного тормозящего момента и с дополнительным тормозящим моментом больше расчетного. И в том и в другом случаях в микроструктуре колец наблюдают1 раскатывают, помещая между парой радиально деформирующих валков диаметром 650 и 220 мм с приложением крутящего момента 4 тм к валку большего диаметра и парой торцовых валков с приложением крутящего момента 0,8 тм к нижнему из них..Измеренный предварительно момент трения в опорах валка меньшего диаметра составляет

О, 0l тм. При усилии обжатия пробной заготовки в радиальном направлении, составившем 55 тс, величины единичных обжатий измеряют в процессе прокатки реохордным датчиком для каждого оборота кольцевой заготовки, вследствие чего определяют величины

h h,„. Далее проводят расчет ех величины тормозного момента на каждый оборот заготовки.

Результаты расчета режима обжатий для кольца диаметром 700 мм, шириной

250 мм и толщиной 25 мм приведены в таблице.

Регулировку тормозного момента осуще ствляемую путем изменения усилия прижима тормозных колодок к валу внутреннего нажимного валка, проводят вручную с индикацией усилия прижима стандартным динамометром.

В соответствии с этим способом ся трещины (забраковано около 257 изделий по каждому из сравнивавшихся способов).

Способ прокатки кольцевых иэделий путем одновременного деформирования кольцевой заготовки в радиальном направлении между валками разного диаметра с расположением валка большего диаметра снаружи заготовки и приложением к нему вращающего момента и в осевом направлении между парой торцовых валков при приложении крутящего момента по меньшей мере к одному из них, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий и коэффициента использования материала заготовки за счет устранения нарушения сплошности материала на торцовых поверхностях изделия, про катку ведут с приложением к валку меньшего диаметра переменного по величине момента его торможения, который определяют из зависимости

И = М вЂ -(1 — -- †--1е-) — M

d hsb

5 D сов где 11 — момент торможения на валке меньшего диаметра;

M - вращающий момент на валке е большего диаметра;

d - диаметр валка меньшего диаметра, D — диаметр валка большего диаметра, 11 „ — толщина кольцевой заготовки после выхода из зоны деформации в радиальном направлении;

h „ - толщина кольцевой заготовки до входа в зону деформации в радиальном направлении, Ж - угол захвата заготовки валком меньшего диаметра;

11 — момент трения при вращении валка меньшего диаметра в подшипниках.

) 382557

Перина > ии

Толщина, HH

Нвруан 41 анлиетр>

Внутренний диаметр, ии

Время оборота, с

И» ти

Оборот ъаготовнне шн283,0

282,6

52,3

347 >6

243

0,4

0,44

0,8

51,5

0,9 I 2

1,3 1,4

1,8 2,0

2,3 2,6

0,45

0,47

0,49

45,2

3,3

0,0580

0,0716

0,0852

0>0852

0,52

0,986

0,985

0,985

3,0

42,2

3,2 3,7

0>56

39,0

3,5

0,61

3,2

35,8

0,986

3,0 3,5

0,67

32,8

0,74

3,0 3 3

29,8

3,3

0,82

2,9

0,987

0,997

О, I 124

0,0172

26,9

0>8

0,84

0,7

26,2

0,87

0,9

1,0

25,3

0,87

25,3

0,87

0,87

249>4 352> 3

256,9 357>9

267,9 366,4

293,8 378,8

ЮЬ,4 396,7

338,5 423,0

379,5 457>4

425,0 496,7

477,7 543,2

539, l 598 7

61I,2 664,9

630,7 683, I

657 9 708,5

657,9 708 5

657,9 708,5

657,9 708,5

50,6 281,4„

49> 3 280>0

47,5 278,0

275,4

272,1

268,4

264,9

2Ь1,4

258>)

254, 8

254 >0

253,0

253,0

25,3 253,0

25,3 253,0

Измене- Иэиенетолщины, рнны, им ии

0,996 0 0036

0,44 0,996 О, ООЭЬ

0,994 0,0172

0,992 0,0308

0,990 0,0444

0,986 0,0988

0,996 0,0308

1 3H2557

Фиг. 4