Устройство для поперечной прокатки

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для поперечной прокатки металлов в условиях сложно напряженного состояния, и может быть использовано для изготовления осей, втулок, сплошных цилиндров. Цель изобретения - повышение качества за счет возможности равномерного пластического деформирования по всему поперечному сечению заготовки. Устройство содержит установленные в станине две пары валков (ПВ) 30 и механизм их радиального относительного перемещения, выполненный в виде герметичной камеры (ГК) 14, пуансона 8, на внутренней поверхности которого выполнены под различными уклонами два ряда зубьев 10, 11, конических шестерен (КШ) 33, 37, установленных на концах осей 31 ПВ 30, и двух рядов зубьев 28, 29, выполненных под различными уклонами в нижней части ГК 14. КШ 33, 37 попарно связаны с соответствующими зубьями зубчатым зацеплением. При перемещении ГК 14 вверх перемещаются также по зубьям КШ 33, 37. Поскольку зубья выполнены с различным уклоном, то радиальные сближения двух ПВ 30 и развиваемые ими радиальные усилия на заготовку во взаимно перпендикулярных направлениях будут различными. Это позволяет производить равномерное пластическое деформирование в поперечном сечении за счет стесненной деформации, заставляя металл прорабатываться вглубь до продольной оси заготовки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 Н 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678499/27 (22) 12.04.89 (46) 15.08,91. Бюл. М ЗО (71) Институт горного дела CO АН СССР (72) Ю.А. Афиногенов.А.П. Бобряков, В.М. Жигалкин, А.Ф. Ревуженко и Е.И. Шемякин (53) 621.771.28(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . hk 660759, кл. В 21 Н 1/18, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОПЕРЕЧНОЙ

ПРОКАТКИ

„, 42 „„1669623 А1 (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для поперечной прокатки металлов в условиях сложно напряженного состояния. и может быть использовано для изготовления осей, втулок, сплошных цилиндров.

Цель изобретения — повышение качества путем равномерного пластического деформирования по всему поперечному сечению заготовки. Устройство содержит установленные в станине две пары валков (ПВ) 30 и механизм их радиального относительно16696сЗ

20

40 го перемещения, выполненный в виде герметичной камеры (ГК) 14, пуансона 8, на внутренней поверхности которого выполнены под различными уклонами два ряда зубьев 10, 11, конических шестерен (КШ) 33, 37, установленных на концах осей 31 ПВ 30, и двух рядов зубьев 28, 29, выполненных под различными уклонами в нижней части ГК 14.

КШ 33, 37 попарно связаны с соответствующими зубьями зубчатым зацеплением, При перемещении ГК 14 ввеох перемещаются

Изобретение относится к обработк» ме. таллов давлением, в частности к устройствам для прокатки материалов в условиях сложно напряженного состояния. и может быть использовано в металлургической промышленности при производств так-1хдеталей, как ocb, втулка, сплошной илиндр.

Цель изобретения — повышение качества путем равномерного пластического деформи рования по всему поперечному сечению заготовки.

На фиг. 1 представлено устройст1о, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1, Устройство содержит станину, состоящую иэ верхней траверсы 1 с центральным отверстием квадратного сечения. нижней траверсы 2 с удлиненным пуансоном, содержащим канал 3, lUTBHi 4 и гаек 5, скр;Ilляющих траверсы и образующих жесткую раму, кругового цилиндра испытуемого материала образца 6 с углублениями квадратного сечения на его концах, вкладыша 7, имеющего выступы квадратного сечения с двух его сторон, помещаемого в соответствующие углубления квадратного сечения образца 6 и верхнего края пуансона нижней траверсы 2, пуансона 8 с каналом 9 и верхним концом квадратного сечения, пропущенным в отверстие верхней траверсы 1, в средней части имеющего расширение в виде цилиндра, на внутренней поверхности которого выполнены два ряда зубьев 10 и 11 с разным уклоном, вкладыша 12 с выступами на торцах квадратного сечения, один иэ которых входит в углубление пуансона 8, а другой — в углубление образца 6, заключенного в упругую тонкостенную оболочку 13, герметичной камеры 14 с выполненными продольными пазами 15 на ее внутренней поверхности, закрывающейся герметично фланцем 16, образующих вместе с уплотнениями 17, 18 и 19 и скрепляющими их болтами сосуд высокого давления, на наружной поверхности которого жестко укреплена также по зубьям КШ 33, 37. Поскольку зубья выполнены с различным уклоном, то радиальные сбли,кения двух ПВ 30 и развиваемые ими радиальные усилия на заготовку во взаимно перпендикулярных направлениях будут различными. Это позволяет производить равномерное пластическое де.формирование в поперечном сечении эа счет стеснен .ой деформации, заставляя металл прорабатываться вглубь до продольной оси заготовки. 1 э,п. ф-лы,2 ил, шестерня 20 с помощью штифтов 21, свя занная с электроприводом.,пг иводящим герметичную камеру 1 . во вращательное ,движение (электропривод не показан), рабочего гидроцилиндра 22, жестко связанного с траверсой 2, с каналом 23, поршня

24, уплотнений 25, упорного подшипника

26, на;оторый опирается герметичная камера 14, цилиндра 27, на внутренней llQверхности которого выполнены два ряда зубьев 28, 29 с уклонами, равными уклонам соответствующих двух рядов зубьев 10, 11, жестко скрепленного с герметичной камерой 14, пары валков 30, оси которых расположены в плоскости фигуры. и пары валков, оси кс орых расположены в плоскости, перпенд, кулярной плоскости фигуры (не показаны), торцы пар валков располагаются между буртами вкладышей 7 и 12, валки имеют осевые цилиндрические каналы, на внутренней поверхности которых выполнены продольные канавки прямоугольного сечения, осей 31, пропущенных через отверстия пар валков 30, соединенных с ними шпонками

32 с возможностью осуществления вращательного движения пар валков 30 и поступательного перемещения осей 31 внутри пар валков 30 вместе со шпанками 32, конических шестерен 33, 34, жестко связанных с осями 31 с помощью шпонок 35, 36 имеющих уклоны, соответствующие уклонам рядов зубьев 10 и 28, конических шестерен 37 с гем же уклоном, свободна одетых на осях 31 с возможностью осуществления вращения валов внутри отверстий шестерен 37 и поступательного продольного перемещения шестерен по уклону шестерни 10 вместе с продольным перемещением оси 31, конической шестерни 38 с уклоном шестерен 33, 34, 37., с возможностью продольного перемещения ее выступов по пазам 15 герметичной камеры 14, обеспечивающих ее вращение вместе с в".àùåíèåì камеры 14, конической шестерни 39 с уклоном, соот1669623 ветствующим уклонам резцов зубьев 11, 29 с воэможностью продольного перемещения ее выступов по пазам 15 герметичной камеры 14, расположенным в плоскости, перпендикулярной плоскости фигуры и также обеспечивающих ее вращение вместе с вращением герметичной камеры 14 и контактное сцепление с коническими шестернями, аналогичными шестернями 34, с уклоном рядов зубьев 11, 29, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости фигуры (не показаны), ком- пенсационного устройства, состоящего из цилиндра 40 с каналом 41 для подачи рабочего агента и каналом 42 для подвода трубки с рабочим агентом к каналу 9 пуансона

8, поршня 43 с уплотнением 44 для создания усилия на пуансон 8.

Сборка устройства при зарядке образца в камеру перед его испытаниями производится в следующем порядке.

На верхний край пуансона нижней траеерсы 2 устанавливают вкладыш 7, затем на выступ вкладыша 7 одевают образец 6 с упругой оболочкой 13, в углубление верхнего края образца помещают вкладыш 12. После этого размещают дее пары валков 30 с осями 31, коническими шестернями 33, 34 так, чтобы валки разместились между буртами вкладышей 7, 12, их оси попарно расположились в плоскости фигуры в плоскости, перпендикулярной ей, конические шестерни 33 попарно связаны зацеплением с рядами зубьев 28 и 29, направляя поочередно выступы сначала шестерни 38, а затем шестерни 39 е продольные пазы 15 камеры 14, фиксируя положение конических шестерен

34 и осей 31 и одевая на их концы конические шестерни 37 соответствующих уклонов.

Устанавливают сверху пуансон 8, приводя в контакт деа ряда зубьев 10, 11 и две пары конических шестерен 37 и фланец 16, закрепляя его к герметичной камере 14.

Затем закрепляют траверсу 1 гайками 5, пропуская через ее центральное отверстие конец пуансона 8.

При подготовке устройства к работе производят заполнение камеры 14 с фланцем 16, подавая рабочий агент(масло) снизу по каналу 3 удлиненного пуансона нижней траверсы 2 и выпуская воздух из камеры сверху по каналу 9 пуансона 8, затем по выводной трубке, проходящей по каналу 42 гидроцилиндра 40 и далее к запорному вентилю (на фигуре не показан). В камере создают требуемую величину давления, после чего ее запирают.

Устройство работает следующим образом.

Включают электропривод, передающий вращательный момент на шестерню 20, жестко укрепленную на герметичной камере

14 с помощью штифтов 21, Поскольку ряды зубьев 28, 29 цилиндра 27 жестка скреплены с герметичной камерой 14 и связаны зацеплением с коническими шестернями 33, жестко связанными шпанками 35 с осями 31, расположенными соответственно в плоскости фигуры и в плоскости, перпендикулярной ей, а конические шестерни 38 и 39 связаны с герметичной камерой 14 при ее вращении с помощью выступов на их цилиндрической поверхности, входящих в продольные пазы

15, и взаимно контактируют с двумя парами конических шестерен 34 разного уклона, жестко связанными с теми же осями 31 шпанками 36, что и две пары конических шестерен 33, то вращательное движение

or злектропривода передается двум парам валков 30, связанным осями 31 с помощЬю шпонок 32, Прижим вращающихся двух пар валков к боковой поверхности упругой оболочки 13, передающей усилие от валков образцу 6, постепенно осуществляется с помощью продольного усилия, передаваемого герметичной камере 14 нажимным механизмом от упорного подшипника 26, опирающегося на поршень 24, на который подается давление рабочего агента (масла) в гидроцилиндре 22 по его каналу 23. Продольное усилие, передаваемое герметичной камере 14, распределяется на каждую пару валков 30. В плоскости фигуры это усилие передается сначала на конические шестерни 33, связанные зацеплением с зубцами 28 цилиндра 27, жестко скрепленного с герметичной камерой 14. Поскольку коничеcKL1e шестерни 33 жестко связаны с осями

31, свободно перемещающимися внутри пар валков 30 в продольном направлении с шарнирно одетыми на другом конце коническими шестернями 37, связанными зацеплением с зубьями 10 пуансона 8, одновременно совершают и боковое смещение в радиальном направлении в сторону образца 6, двигаясь по раенонаклонным поверхностям рядов зубьев 10 и 28, то пара еал кое 30, одетая на оси 31 также совершает смещение в сторону образца 6, прижимаясь к его поверхности. При радиальном смещении осей 31 жестко скрепленные с ними конические шестерни 34 с помощью шпонок

36 также совершают радиальное смещение е сторону образца 6. При этом коническая шестерня 38 пад действием силы тяжести опустится вниз, создавая полный контакт своей поверхности с поверхностью конических шестерен 34, одновременно совершая вращательное движение вместе с вращени1669623

10 вм герметичной камеры 14 за счет шарнирного сцепления ее выступов с продольными пазами 15 герметичной камеры 14.

Аналогичная работа конических шестерен 33, 34, 37 и 39 осей 31 происходит применительно к паре валков 30, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости фигуры. B этом случае конические поверхности шестерен 33, 34 и 37 соответственно связаны зацеплением с рядами зубьев 29. 11 и конической шестерней

39, имеющими одинаковый уклон, по величине отличающийся от уклона шестерен, связанных зацеплением с рядами зубьев 10 и 28 и с конической шестерней 38, оси которых расположены в плоскости фигуры.

Благодаря разнице в величинах уклонов указанных шестерен смещения валков и усилия, развиваемые ими в радиальном направлении в сторону образца 6 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (плоскости фигуры и плоскости перпендикулярной ей) будут различными. Большему наклону рядов зубьев 29, 11 к оси образца будет соответствовать большее усилие, передаваемое от валков к поверхности упругой оболочки 13 и поверхности образца 6.

При прокатке образца 6 усилие, передаваемое снизу к герметичной камере 14, можно постепенно увеличивать, что приведет к росту продольных напряжений в образце при постоянном расстоянии между краями пуансона 8 и удлиненного пуансона нижней траверсь 2.

В случае необходимости увеличения продольных усилий на испытуемый образец

6 с помощью компенсационного устройства и пуансона 8 е конструкции предусмотрен гидроцилиндр 40 с каналом 41 для подачи рабочего агента (масла) на поршень 43 с уплотнением 44. Смещение пуансона 8 ограничивается зазором между буртами вкладышей 7, 12 и парами валков 30.

Устройство реализует сложное нагружение испытуемого образца: главные оси

45 тенэоров напряжений и скоростей деформаций относительно неподвижно эакрепленного объема образца непрерывно поворачиваются вокруг его оси, что создает благоприятные условия для упрочнения материала образца по всему его объему путем наведения в нем спиралевидной поверх. ности пластического течения при его прокатке.

Формула изобретен ия

1. Устройство для поперечной прокатки, содержащее установленные в станине на соответствующих осях две пары валков, механизм радиального относительного перемещения пар валков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий путем равномерного пластического деформирования по всему поперечному сечению заготовки, механизм радиального относительного перемещения пар валков выполнен в виде установленной в станине с возможностью вращения и продольного перемещения герметичной камеры, пуансона, жестко закрепленного в верхней части камеры.и конических шестерен, жестко установленных на обоих концах осей валков, при этом оси валков установлены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях с возможностью продольного перемещения внутри валков, на внутренней поверхности пуансона и в нижней части герметичной камеры выполнены по два сопряженных между собой ряда зубьев с различными углами наклона, попарно равными между собой в зеркальном отображении, а конические шестерни установлены с возможностью зубчатого зацепления с соответствующими рядами зубьев пуансона и нижней части камеры, 2. Устройство по и. 1,отл ич а ю ще ес я тем, что. с целью расширения технологических возможностей путем создания дополнительных продольных сжимающих усилий, оно снабжено компенсирующим устройством.

1669623

Составитель Е.Баранникова

Редактор М.Бандура Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Заказ 2699 Тираж 360 Подписнов

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101