Способ резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способам резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Для резки используют отрезной инструмент, осуществляют смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания. Для смазки используют пеномоющее средство, которое подают в зону резания на режущую кромку инструмента в количестве 1-10 г на один рез. В результате исключается загрязнение стружки минеральным маслом в процессе резания и снижается себестоимость изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при обеспечении установленных требований к охлаждению режущего инструмента. 1 табл.

 

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способам резки полуфабрикатов (слитков, штанг, проката и других) из алюминиевых сплавов.

В процессе производства заготовок из слитков алюминиевых сплавов используется операция по их разрезке на мерные заготовки. В результате этого образуется большое количество стружки, загрязненной минеральным маслом, используемым в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на вышеуказанной операции. Образующаяся стружка используется в качестве оборотного материала для выплавки алюминиевых сплавов, которая по Правилам безопасности ПБ 11-242-98 перед поступлением в плавильную печь должна быть полностью обезжирена и сбрикетирована. Однако для обезжиривания загрязненной алюминиевой стружки требуются значительные дополнительные затраты, которые приводят к повышению себестоимости изтовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Известны способы резки крупногабаритного полуфабриката из алюминиевых сплавов разным режущим инструментом, например дисковой пилой, фрезой, режущими дисками, расположенными на планшайбе, и другими инструментами.

Известен способ резки круглой заготовки гладкими дисками, расположенными на вращающейся планшайбе, включающий подачу заготовки к режущему инструменту и резку заготовки путем обката ее дисками при направленной подаче их к центру (A.с. СССР №203431, Кл. 49С 12/01, опубл. 28.09.1967 г.).

Известный способ резки не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной минеральным маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Известен способ резки проката по меньшей мере одним диском, включающий подачу диска к отрезаемому прокату и вращение диска с изменением угловой скорости в процессе резки, при этом соотношение частоты вращения диска в момент окончания резки и номинальной частоты вращения диска до начала резки выбирают из следующего выражения:

где V₁ - номинальная частота вращения диска до начала его подачи, об/мин;

V₂ - частота вращения диска в момент окончания резки, об/мин;

(Патент RU №2036752 С1, В23D 23/00, В23D 45/00, опубл. 06.09.1995 г.).

Известный способ резки проката не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной минеральным маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является известный способ резки алюминиевых труб на мерные заготовки, включающий резку отрезным инструментом, смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания (A.с. СССР №1296322 А1, В23D 45/00, B23Q 11/02, опубл. 15.03.1987 г.).

Известный способ резки не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Задачей изобретения является исключение загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резания и снижение себестоимости изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при обеспечении установленных требований к охлаждению режущего инструмента.

Технический результат достигается тем, что в отличие от наиболее близкого аналога, включающего резку отрезным инструментом, смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания - по заявляемому техническому решению - для смазки используют пеномоющее средство, которое подается в зону резания на режущую кромку инструмента в количестве 1-10 г на один рез.

При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. Сравнение заявляемого способа не только с наиболее близким аналогом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известно применение пеномоющих средств, например водного моющего раствора для очистки металлической стружки от смазки в процессе подготовке ее к переработке (Патент RU №2238171 C1, B22F 8/00, С22В 34/00, опубл. 20.10.2004 г.).

Известна подача смазки на режущие кромки инструмента. Однако выявленные технические решения лишь частично содержат существенные признаки, но не обладают всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. В заявляемом способе только вся заявляемая совокупность известных и неизвестных существенных признаков позволяет получить новый, ранее неизвестный положительный эффект, заключающийся в исключении загрязнения стружки алюминиевых сплавов минеральным маслом в процессе резания и существенном снижении себестоимости изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Использование в заявляемом способе резки пеномоющих средств, например жидкого технического мыла для смазки зоны резания вместо СОЖ, содержащей минеральное масло, позволяет исключить загрязнение минеральным маслом стружки, образующейся в процессе резания, и дополнительные затраты на обезжиривание стружки перед ее переработкой путем переплава в слитки. При этом стабильно исключается налипание стружки на режущий инструмент и обеспечивается его охлаждение в соответствии с установленными нормами. Отсутствие дополнительных затрат на обезжиривание стружки перед ее переработкой путем переплава в слитки позволяет существенно снизить себестоимость изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа. Слиток алюминиевого сплава Б1T по ТУ 95.2222-90 диаметром 150 мм и длиной около 5 метров разрезали на мерные заготовки на отрезном станке МП-36 с помощью дисковой пилы. Стружку из зоны резания удаляли путем транспортирования ее по наклонной поверхности под действием своего веса в контейнер.

Пример 1

По заявляемому техническому решению смазку зоны резания слитка осуществляли жидким хозяйственным мылом «Онега» по ТУ 6-36-216-93, которое подавали на режущие кромки дисковой пилы. Количество жидкого мыла, подаваемого в зону резания, варьировали в следующих пределах: 0,5; 1; 5; 10; 12 г на один рез.

Пример 2

По заявляемому техническому решению смазку зоны резания слитка осуществляли жидким мылом Прим-Экси по ТУ 3281-001-18431309-98. Количество жидкого мыла, подаваемого в зону резания слитка, составляло 1 и 10 г на один рез.

Пример 3

По наиболее близкому аналогу смазку зоны резания слитка осуществляли цилиндровым маслом «Вапор» по ТУ.

По каждому варианту выполняли по 3 реза слитка. Для сравнения по заявляемому техническому решению осуществляли резку слитков алюминиевого сплава Б1T диаметром 154 и 185 мм, а также слитков из алюминиевых сплава АМСН1 по ТУ 95.2222-90 и С-80 по ТУ 001.309-89 диаметром 150 мм.

В ходе выполнения данной работы определяли по стандартным методикам относительную себестоимость изготовления 1 кг полуфабриката из алюминиевых сплавов.

Для оценки влияния содержащегося в пеномоющих средствах значительного количества натрия и калия в виде соответствующих солей жирных кислот (0,79-7,6 г/л натрий и 0,15-1,5 г/л калий) на их содержание в слитках алюминиевых сплавов проводили опытные плавки слитков из стружки, образованной по заявляемому техническому решению. При этом для выплавки слитков использовали стружку по двум вариантам: с отмывкой стружки водой после резания слитков и без отмывки. Было установлено, что содержание натрия и калия в выплавленных слитках из вышеуказанной стружки не превышает их значений для штатных слитков алюминиевых сплавов, т.к. содержащийся в пеномоющих средствах натрий и калий переходит в процессе плавки в шлак и значительно повышает в нем содержание вышеуказанных элементов.

Результаты исследований приведены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что заявленный способ отличается от наиболее близкого аналога отсутствием загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резания и более низкой себестоимостью изготовления 1 кг полуфабриката из алюминиевых сплавов (81,9-87,5% по заявляемому способу вместо 100% по наиболее близкому аналогу).

При этом во всем заявленном диапазоне количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства не происходит налипания стружки на режущий инструмент при обеспечении установленных требований к охлаждению режущего инструмента.

Оптимательными параметрами заявляемого способа являются следующие (опыты №№1-12):

- количество подаваемого в зону резания на режущую кромку инструмента пеномоющего средства 1-10 г на один рез.

Уменьшение количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства менее 1 г на один рез приводит к налипанию стружки к режущему инструменту и его перегреву.

Увеличение количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства более 10 г на один рез приводит к значительному повышению себестоимости изготовления полуфабриката из алюминиевых средств без дальнейшего улучшения качества реза.

Заявляемый способ опробован с положительным результатом в производственных условиях ОАО ЧМЗ при опытной разрезке слитков алюминиевого сплава Б1Т диаметром 150 мм на отрезном станке МП-36. В настоящее время проводятся работы по внедрению заявляемого способа в производство.

Таблица
Сравнительные данные заявляемого способа и наиболее близкого аналога
№	Вариант технического решения	Материал полуфабриката	Диаметр слитка, мм	Марка смазочной жидкости	Количество смазки на 1 рез, г	Результаты испытаний
опыта	Наличие налипания стружки на инструмент	Наличие загрязнения стружки маслом	Соответствие охлаждения режущего инструмента установленным требованиям	Относительная себестоимость изготовления 1 кг полуфабриката, % отн.
1	Заявляемый способ	Б1Т	150	«Онега»	1	нет	нет	да	81,9
2	-«-	Б1Т	150	-«-	10	нет	нет	да	84,7
3	-«-	Б1Т	154	-«-	1	нет	нет	да	82,5
4	-«-	Б1Т	154	-«-	10	нет	нет	да	86,1
5	-«-	Б1Т	185	-«-	1	нет	нет	да	82,4
6	-«-	Б1Т	185	-«-	10	нет	нет	да	86,4
7	-«-	АМСН1	150	-«-	1	нет	нет	да	83,2
8	-«-	АМСН1	150	-«-	10	нет	нет	да	87,5
9	-«-	С-80	150	-«-	1	нет	нет	да	84,3
10	-«-	С-80	150	-«-	10	нет	нет	да	87,1
11	-«-	Б1Т	150	Прим-Экси	1	нет	нет	да	82,5
12	-«-	Б1Т	150	Прим-Экси	10	нет	нет	да	87,4
13	Наиболее близкий аналог	Б1Т	150	Цилиндровое масло «Вапор»		нет	есть	да	100

Способ резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов отрезным инструментом, включающий смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания, отличающийся тем, что в качестве смазки используют пеномоющее средство, которое подают в зону резания на режущую кромку отрезного инструмента в количестве 1-10 г на один рез.