Способ производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей

 

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,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)з В 21 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ „""„",, ;

К ПАТЕНТУ (21) 4912528/27 (22) 19.02.91 (46) 07.01.93. Бюл. М 1 (71) Челябинский государственный технический университет (72) В.В. Панов, В.С, Нагорнов, В.Г. Шеркунов и Б.В. Баричко (73) Челябинский государственный технологический университет (56) Илюкович Б.М, и др, Прокатка и калибровка фасонных профилей: Справочник. M.:

Металлургия, 1969, с, 229-232. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОТОЧНЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ПОЛОСОБУЛЬБОВЫХ ПРОФИЛЕЙ

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 несимметричныхх полособульбовых профилей в сдвоенном виде с расположением элементов калибра, формирующих бульбы по краям общего калибра. При сдваивании симметричных относительно горизонтальной оси полособульбовых профилей сдвоенный профиль становится аналогичным по форме двутавровой балке, а при сдваивании... Ж„, 1787051 АЗ (57) 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, несимметричных полособульбовых профи- д лей — в виде швеллера, В результате этого об>катия полосы в равноудаленных от вертикальной оси симметрии калибра сечениях равны между собой, а следовательно, исключается серпение полосы и обеспечиваются стабильные условия ее формоизме- (Jl нения. А это, в свою очередь, позволяет — ь 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 термообработок, Основными недостатками известного технического решения являются низкие

1787051

10

20

55 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 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 суммарную ширину заготовки, причем, максимальные вели ины абсолютных обжатий бульбовых элементов и боковых кромок профилей составляют 5 — 20О or 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 уклонами в стороны наружных боковых граней, и чистовое формирование .из состыкованных таким образом заготовок бульбовых элементов профилей иэ 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 floBbtcMrb производительность, и точность, а следовательно и качество прекатанных высокоточных, несимметричных, полособульбовых профилей, в том числе малого поперечного сечения.

Для пояснения этого утверждения выполним сравнительный анализ известного и предлагаемого изобретений.

Начало холодной деформации сдвоенной заготовки (момент захвата полосы валками) вобщем калибре,,по краям которого располо>кены элементы для формирования бульб в принципе возмо>кно 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. и. Отсюда вероятносгь осевой фиксации сдвоенной заготовки с заданной точностью при производстве высокоточных, несимметричных, полособульбовых профилей малого поперечного сечения низка.

С другой стороны, воэможности самоустановки заготовки в процессе заполнения очага деформации ограничены, так как это связано с перераспределением обьемов 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 иэвестному 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 llpoцесс дополнительных проходов прокатки, например, в ребровых калибрах, что отрицательно сказывается.на производительности и ро цесса.

Кроме того, увеличение ширины сдвоенной заготовки на величину удаляемой при разделении профилей перемычки приводит к уцеличению 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 о носительно оси симметрии общего калибра между одной из вертикальных стенок калибра и соответствующей за45 готовкой 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 поло>кении относительно оси симметрии общего калибра, Далее благодаря предварительному формированию поперечного сечения заготовок в виде профилей клиновидной формы состыкованных на выходе из калибра утол1787051 щенными боковыми гранями с уклонами B. стороны наружных боковых граней, распределению об>катий по ширине чистового калибра предлагаемым обраМм при заполнении очага деформации обеспечивается 5 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 10 друг другу, процесс деформации заготовок осуществляется при неизменном осевом положении заготовок, Иными словаМи предлагаемое техническое решение обеспечивает самоцентрирование заготовок на 15 протяжении всего процесса деформации высокоточных, несимметричных, полособульбовых прбфилей, в том числе малого поперечного сечения, что в свою очередь обуславливает повышение производитель- 20 ности и качества готовой продукции, Следует также отметить, что выполнение заявленного характера распределения деформации по ширине состыкованных заготовок является, как показали опытные 25 прокатки, обязательным условием осуществления способа; Так, исполнение максимальных абсолютных обжатий бульб и боковых кромок профилей менее 5/ от максимально абсолютных обжатий стенки про- 30 филя приводит к незаполнению бульб и кромок металлом, а выше 20 — к осевому смещению заготовок в процессе деформации.

На фиг. 1 и 2 показаны схемы осущест- 35 вления способа соответственно в черновом и чистовом калибрах, Способ осуществляется следующим образом, .Исходные, предварительно калибро- 40 ванные прямоугольные полосы 1 с отклоне- . ниями размеров поперечного сечения, составляющими половину поля допуска на готовые профили и шероховатостью поверхностей на один класс выше, чем на готовом 45 профиле, собирают известным образом в пакет 2 (составную заготовку), С помощью привалковой арматуры, обеспечивающей беззаэорное сопряжение заготовок 1, составную заготовку 2 задают 50 в 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 мно- 55 гоугольников клиновидной формы с уклонами в сторону соответствующих наружных боковых кромок, Высотные размеры чернового калибра 3 назначаются таким образом, чтобы MBKGN мальные величины абсолютных обжатий по бульбам и боковым кромкам при прокатке, сформированных в черновом калибре 3 клиновидных заготовок 5 в чистовом калибре 4, по оси симметрии (e средней части) которого расположены элементы для формирования бульб, составляли 5...20,4 от максимальной величины абсолютного обжатия по стенкам (места сопряжения с бульбами) полособульбовых профилей, После деформации в общем черновом калибре 3 составная заготовка 2, без изменения взаимного расположения составляющих ее клиновидных заготовок 5, поступает

s привалковую арматуру, обеспечивающую беззазорные сопряжения направляющего канала с заготовками 5 и заготовок 5 между е собой. В случае неодновременного касания заготовок 5 с образующими поверхностей 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 образующими поверхностей чистового калибра 4 и только после этого происходит захват валками каждой заготовки..Далее благодаря формированию в черновом калибре 3 поперечного сечения заготовок" в виде клиновидных профилей с уклонами в стороны наружных боковых кромок и обжатия заготовок 5 в чистовом калибре 4 с уменьшением деформации к наружным боковым кромкам и бульбам при заполнении металлом очага 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, поперечные сечения загоТовок 5 идентичны

1 друг другу, процесс деформации заготовок

5 осуществляется при их неизменном осевом положении. Иными словами перечисленные выше условия осуществления прокатки в чистовом калибре 4 обеспечивают самоцентрирование заготовок 5 в очаге деформации.

После прокатки составная заготовка 2 разделяется на отдельные профили, кото-. рые при необходимости подвергаются правке, термообработке и т. и, Для определения оптимальных условий реализации предлагаемого способа производства, например профиля для окантовки горных лыж (с размером поперечного сечения:

1 = - 0,1 х 22-о,1 х 2,2-о, х 7,8о,1 м м, где 2,2.о,1— высота и ширина бульбы, 1 + +0,1 — высота стенки; 7,8-о,1 — ширина профиля) было изготовлено десять общих черновых калибров 3, 1787051 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% Н>, где Н1 высота по дну соответствующего общего чернового калибра; Hp — вь сота исходной заготовки,,а суммарная ширина Во составной заготовки определялась экспериментальными данными по уширению составной заготовки в ромбическом калибре.

Технологический процесс прокатки осу. ществлялся следующим образом: исходные калиброванные полосы прямоугольного се. чения 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 сечения и их прямолинейности.

Результаты выполненных исследований показали, оптимальным с точки 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...207; от максимальных величин абсолютных обжатий стенок в местах их сопряжения с бульбами. . 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 непрямолинейностл 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

5 двух проходов прокатки при калибровании исходных прямоугольных полос, Для сравнения точностных показателей предлагаемого и известного решений дополнительно проводилась прокатка одинарной прямоугольной заготовки размерами

2,5 х 20 мм.в общем калибре шириной 21 мм с располо>кением бульб по краям сдвоенного профиля при различных вариантах настройки привалковой арматуры и межвалкового зазора.

Сравнение проводилось по характеру заполнения бульбовых элементов калибра металлом:Отличительной особенностью поперечного сечения прокатанных по известному способу образцов являлось наличие заусенцев на одной из бульб и незаполне20 ние другой, что является следствием осевого смещения полосы при ее деформации, причем величина смещения изменялась по длине полосы и значительно превышала допуски на ширину бульбы и профиля. По25 пытки исправить указанный недостаток перенастройкой арматуры не увенчалась успехом. Кроме того L ïoñëåäíåì случае на30 блюдались задиры арматуры и боковых кромок полосы.

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

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

К достоинствам изобретения следует отнести также то, что при использовании его для производства высокоточных несиммет, ричных полособульбовых профилей малого поперечного сечения, в том числе, в условиях заготовительных производств машиностроительных предприятий отпадает вок, снижается трудоемкость инженерной подготовки к производству, расширяется маркопрофилесортамент участка, создаются предпосылки для унификации парка валков, повышается долговечность валков и арматуры и снижаются энергоэатраты при пластической деформации, Последние два обстоятельства связаны с тем, что ширина сдвоенного профиля пор прототипу, превышает на величину удаляемой перемычки ши50. необходимость.в средствах нагрева загото1787051

Р .2

Составитель В. Панов

Техред М;Моргентал

Редактор А, Рожкова

Корректор А, Мотыль

Заказ 262 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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 рину составного профиля по предлагаемому изобретению, Предлагаемый способ производства высокоточных несимметри«ных полособульбовых профилей позволяет снизить 5 трудозатраты в зависимости от маркопрофилесортамента и монтажности партий на

15...35 и в конечном итоге. повысить производительность на 4...15%, Изобретение было использовано при 10 производстве опытной партии профиля для окантовки горных лыж. Точность геометрических размеров, шероховатость поверхности и прямолинейности прокатных профилей полностью соответствуют требо- 15 ваниям чертежа на профиль.

Формула изобретения

Способ производства высокоточных несимметричных полособульбовых профилей, . включающий одновременную прокатку двух 20 профилей в общих калибрах с последующим их разделением, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения 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 иэ состыкованных таким образом заготовок формируют бульбовые элементы профилей из утолщенных частей заготовок в средней части калибра, ширина которого превышает суммарную 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.