Способ прокатки профиля с тонкостенными фланцами

 

Использование: при прокатке профилей с тонкостенными фланцами, гребни которых выполняются презиционно точной формы, например профиль для изготовления поршневых колец. Сущность изобретения: осуществляют высотное обжатие гребней со свободным уширением при одновременном действии растягивающих напряжений в гребнях фланцев, подвергаемых прецизионной обработке. Для этого на входе в валки подкой отгибают в сторону, противоположную этим фланцам, до обеспечения в их гребнях растягивающих напряжений изгиба , составляющих 0,1.„О,65 предела пропорциональности . 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4943575/27 (22) 07.06.91 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им, Г,И. Носова (72) Г.А.Щеголев, В.M,Ëèòè÷åàñêèé, Е.И.Гарасимюк, К.ЕЛукьянов и С.В.Конев (56) Полухин П.И. и др. Технология процессов обработки металлов давлением. — M.:

Металлургия, 1988, с. 89. (54) СПОСОБ ПРОКАТКИ ПРОФИЛЯ С ТОНКОСТЕННЫМИ ФЛАНЦАМИ (57) Использование: при прокатке профилей с тонкостенными фланцами, гребни которых. Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к прокатке фланцевых профилей.

Целью изобретения является повышение качества профиля за счет обеспечения прецизионной формы гребней фланцев.

Фиг. 1 иллюстрирует калибровку профиля по проходам: на фиг. 2 и 3 — увеличенные в масштабе 20:1 темплеты профиля в предчистовом (шестом) и чистовом (седьмом) проходах соответственно; на фиг. 4 — схема осуществления способа; на фиг. 5 — схема взаимодействия темплетов профиля при осуществлении способа; на фиг. 6 — схема нагружения фланца; на фиг. 7 — деформируемый гребень фланца профиля (узел I на фиг.

2).

Тонкостенный фланцевый профиль

"поршневое кольцо" (материал — сталь 65Г) получают за семь проходов, формируя в

„„. Ж „„1819695 А1 выполняются презиционно точной формы, например профиль для изготовления поршневых колец, Сущность изобретения: осуществляют высотное обжатие гребней со свободным уширением при одновременном действии растягивающих напряжений в гребнях фланцев, подвергаемых прецизионной обработке. Для этого на входе в валки подкой отгибают в сторону, противоположную этим фланцам, до обеспечения в их гребнях растягивающих напряжений изгиба, составляющих 0,1...0,65 предела пропорциональности. 1 з.п. ф-лы, 7 ил. 2 табл. проходах 1 — б основные элементы профиля: стойку 1 и фланцевый элемент, состоящий из хвостовика 2 и наиболее ответственной детали поршневого кольца, контактирующей со стенками цилиндра двигателя внутреннего сгорания — скребка 3, именуемого в дальнейшем "фланец". Чистовые размеры фланца следующие: толщина плоскости 4 гребня фланца 0,2 мм; высота фланца

1,25 мм; средняя толщина фланца 0,6 мм.

Радиус скруглений в месте перехода плоскости гребня в тело гребня — не более 0,02 мм. Столь малые размеры элемента фланца профиля и его прецизионные размеры (особенно размеры и допуски плоскости 4 гребня фланца, через контакт которой со стенками цилиндра двигателя не должны просачиваться газы из зоны их сгорания) предъявляют жесткие требования к регулированию процесса пластического течения

1819695 металла при формировании вершины гребня фланца. Требуемый профиль получается только при использовании признаков заявляемого способа. Чистовую проработку гребней фланцев высотным обжатием вершины 5 фланца (скребка 3) осуществляют холодной прокаткой в четырехвалковой клети 6 с рабочими валками 7 и опорными роликами 8. Для возможности одновременного осуществления перед входом в очаг деформации упругости изгиба подката 9. входная проводка 10 отстоит от очага деформации 11 на расстоянии а и расположена под линией прокатки на входом

Ь, которая может быть изменена подъемом или опусканием проводки 10, т.е. тангенс угла а упругого изгиба подката 9 равен Ь/а (Упругий изгиб подката перед входом в очаг деформации может быть осуществлен иными устройствами, например, качающейся клетью), Готовый профиль отводится от клети через выводную проводку 12.

При упругом изгибе подката, темплеты

13 профиля поворачиваются на угол ЛО, в результате чего гребни фланца (скребков 3) взаимодействуют друг с другом с растягивающими напряжениями изгиба щ. Напряжения oz регулируют схему напряженного состояния в очаге деформации. Для этого усилие прокатки Р, обжимающее фланец, выбирается таким, чтобы напряжения в деформируемом гребне фланца достигали величины о ц, т.е. максимально возможного значения при деформации металла s упругом состоянии. Добавлением напряжений а от упругого изгиба подката, металл переводится в пластическое состояние.

Поскольку наибольших значений при упругом изгибе напряжения достигают на периферии профиля, то в первую очередь начинается пластическая деформации гребней фланцев, т,е. ограниченной области профиля. При этом величиной. упругой деформации подката (углом а ) регулируют высоту h зоны 14 пластической деформации гребня. Такую регулировку можно легко осуществляют в процессе прокатки.

Кроме того, поскольку при высотной осадке фланца силой продольного сжатия (усилием прокатки) Р схема нагружения фланца (фиг. 6) дополняется растягивающими напряжениями о2, то продольная устойчивости фланца повышается (Любошиц

M È., Ицкович Г.M. — Минск.: Вышэйшая школа, 1969, с. 361, табл. 12.1). Вторая схема стержня в верхнем ряду "один конец стержня жестко защемлен, другой свободен" соответствует деформации фланца без осевой поддержки темплета фланца в зоне деформируемого гребня напряжениями oz ynpyгого изгиба подката. Третья схема стержня в верхнем ряду "оба конца стержня жестко защемлены (заделки, однако. могут сближаться)" соответствует предлагаемому техническому решению. Последний вариант выгоднее, так как этой схеме соответствует коэффициент приведения длины р = 0,5, вчетверо меньший, чем в альтернативной

10 схеме. В соответствии с формулой 12.2, приведенной на с. 360 того же источника, это означает, что к деформационному скребку можно приложить усилие деформации в

4 -16 раз большее, чем без осевой поддерз

15 жки растяжением темплета фланца упругим изгибом подката, с точки зрения продольной устойчивости деформируемого фланца), Пример. В предчистовом проходе полностью сформировали готовый профиль, 20 за исключением гребней фланцев(скребков . 3), вершина 5 которых имела эллиптическую форму. Высота фланцев составляла 1,35 мм, т.е. превышение высоты фланца над чистовым размером составляло 0 1 мм. В послед25 нем проходе произвели чистовую проработку гребней до размера 1,25 мм.

Высотное обжатие гребней осуществляли в клети с рабочими металлокерамическими валками 7, имеющими диаметр 100 мм.

30 Опорные ролики 8 имели диаметр 150 мм, Усилие прокатки P составляло 90 кг. Среднее удельное давление на площади контакта фланца с валками (2 мм ) равнялось

90/2 = 45 кг/мм . что соответствовало о ц

35 стали 65à — материала поршневого кольца.

Одновременно с обжатием фланцев упругим изгибом подката перед входом в очаг деформации, в гребнях фланцев нзводили дополнительные рзстягивающие напряже40

0 ния, составляющие(0,1...0,65) чтец материала профиля — стали 65I т.е. o2 - (0,1...0,65)

45 кг/мм = 4,5... 29,3 кг/мм ; Величина напряжений регулировалась следующим образом. По известным формулам курса

"сопротивление материалов (Любошиц

M.È„Èöêîâè÷ Г.М., 7.5 и 7.7) для изготавливаемого профиля "поршневое кольцо" выводили ззвисимость между углом упругого изгиба подката профиля и растягивающими напряжениями в гребне фланца а (кг/мм )

=141,3 а(рад). Значения с при различных углах ауказаны в табл. 1.

Входную проводку 10 устанавливали на расстоянии а - 0,5 м от клети 6. Опуская проводку 10 нв высоту Ь 15...105 мм, осуществляли упругий изгиб подката 9 перед входом в очаг деформации на угол а=

-0,03...0,21 рад, что согласно табл. 1, обес1819695

Таблица 1 печивало изменение напряжений а в пределах 4,5 — 29,3 кгl мм .

Напряжения от упругого обжатия фланца усилием прокатки, совместно с напряжениями от упругого изгиба подката, обеспечивали пластическую деформацию гребня фланца поршневого кольца до.размера 1,25 мм. Качество изделия при этом, оцениваемое прецизионностью формы гребней фланцев, отражено в табл. 2.

Как следует иэ табл. 2; при создании в гребнях. фланцев профиля растягивающих напряжений изгиба о2. составляющих менее 0,1 предела пропорциональности материала профиля, гребни. фланцев профиля имеют грибовидную форму. Т.е., несмотря на то, что торцовая поверхность гребня при этом-имеет прецизионно плоскую форму, качество иэделия не повышается.

При создании в гребнях фланцев профиля растягивающих напряжений изгиба

2, состввляющйх более 0,65 предела пропорцйональности сгпц йабщодзются пластические загибы гребней фланцев вследствие черезмерной интенсивности создаваемых напряжений и связанного с этим распространения очага пластической деформации за пределы гребня флейца. З результате требуемая форма гребня фланца. 8 результате требуемая форма требня фланца не выдерживается и качество изделия не повышается..

При обеспечении в гребнях фланцев поршневого кольца растягивающих напряжений от упругого изгиба подката перед входом в очаг деформации в пределах

5 0,1...0,65 предела пропорциональности материала профиля, качество изделия повышается. Торцевая. поверхность и форма самого гребня имеют требуемую прецизионную точность (отклонения формы менее

10 0,02 мм).

Формула изобретения

1. Способ прокатки профиля с тонкостенными фланцами, например поршневого кольца, включающий формирование в чер15 новых проходах профиля фланцев и после. дующую чистовую обработку гребней фланцев высотным обжатием их со свободным уширением, отличающийся тем, что, с целью повышения качества профиля

20 зз счет обеспечЕния прецизионной формы гребней фланцев, их высотное обжатие производят при одновременном действии растягиваяицих напряжений в результате упругого изгиба подката перед входом в

25 очаг деформзцйи в направлении, противо- положноее расположению этих фланцев.

2. Способпоп.1.отличающийся тем, что упругий изгиб подкатз осуществляют до обеспечения.s гребнях фланцев, подЗО вергаемых прецизионной обработке. растягивающих растяжений изгиба, составляющих О,1...0,65 предела пропорциональностии материала йрофиля.

1819695

Таблица 2

1819695

Составитель В.Литичевский

Техред М,Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор

Заказ 1997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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