Способ разделения прутка на длинномерные заготовки

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Описан способ разделения прутка на длинномерные заготовки, включающий подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к длинномерной заготовке в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения и отделение длинномерной заготовки от прутка, при этом величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент отделения длинномерной заготовки от прутка устанавливают в диапазоне до значения не менее предела текучести металла на сдвиг, при этом величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент внедрения клинового инструмента устанавливают до значения предела упругости металла, а плоскость приложения нажимного усилия к длинномерной заготовке устанавливают по условию продольной устойчивости этой заготовки: (ƒ/lн)≤ηдоп, где ƒ - упругий прогиб консольной части длинномерной заготовки, мм; lн - расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка, мм; ηдоп - допустимый по условию продольной устойчивости относительный прогиб длинномерной заготовки в процессе разделения прутка. Технический результат - получение длинномерных заготовок высокого качества - стабильных по форме и размерам, с торцевыми фасками и гладкими торцевыми поверхностями, перпендикулярными оси длинномерной заготовки. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для разделения прутка на длинномерные заготовки.

Известен способ, разделения прутка на длинномерные заготовки, заключающийся в подаче прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщении клиновому инструменту вращательного движения и приложении к нему деформирующего усилия, формировании V-образной канавки в плоскости разделения прутка, приложении нажимного усилия к консольному концу мерной заготовки и отделении ее от прутка разрушением металла по плоскости надреза. Полученные этим способом длинномерные заготовки имеют торцевые фаски, что повышает их качество (Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т. Т. 1.; под ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение, 1985. - С. 165).

Основным недостатком названного способа разделения прутка на длинномерные заготовки является пониженное качество мерных заготовок, обусловленное большой шероховатостью и неровностью их торцевых поверхностей, так как отделение мерной заготовки осуществляется путем ее отрыва от прутка с разрушением металла по плоскости надреза (Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т.Т. 1. Под ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение, 1985. - С. 165).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ разделения прутка на длинномерные заготовки, включающий подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к консольному концу длинномерной заготовки в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения прутка, приложение нажимного усилия к консольному концу длинномерной заготовки и отделении ее от прутка. Величины циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка устанавливают в диапазоне от величины предела упругости металла в момент внедрения клинового инструмента до величины не менее значения предела текучести металла на сдвиг в момент отделения мерной заготовки от прутка.

Одновременным односторонним приложением нажимного и деформирующего усилий с размещением их в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, в данном способе разделения прутка на длинномерные заготовки создают круговой знакопеременный изгибающий момент, а установлением величины циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в диапазоне изменения от величины предела упругости металла в момент внедрения клинового инструмента до величины не менее значения предела текучести металла на сдвиг в момент отделения мерной заготовки от прутка вызывают внутризеренную сдвиговую деформацию с образованием поверхности усталостного разрушения металла в этой плоскости к моменту отделения мерной заготовки от прутка (Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение / В.Л. Колмогоров. - Металлургия, 1970. - С. 56-60). В результате получают мерные заготовки с гладкими торцевыми поверхностями и торцевыми фасками, что обеспечивает повышенное качество длинномерных заготовок (патент RU 2508187, МПК B23D 23/00 (2006.01), B23D 23/00 (2006.01)).

Однако, к ухудшению качества длинномерных заготовок приводит, во-первых, то, что при установлении циклических знакопеременных напряжений от величины предела упругости металла в момент внедрения клинового инструмента создают высокую амплитуду напряжений в плоскости разделения прутка и сокращают, тем самым, накопленную к моменту отделения заготовки степень деформации сдвига, чем уменьшают площадь усталостного разрушения металла к моменту отделения длинномерной заготовки от прутка и увеличивают, соответственно, площадь отрыва в плоскости разделения (Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением: учебник для вузов / В.Л. Колмогоров. М.: Металлургия, 1986. - С. 552, 553 и рис. 12.2), что ухудшает качество торцевой поверхности заготовки, так как площадь отрыва имеет грубую шероховатую поверхность; во-вторых, то, что в известном способе не обеспечивают выполнение условия продольной устойчивости длинномерной заготовки, что может вызвать ее пластический изгиб в процессе разделения прутка и, как следствие этого, нарушение упорядоченной сдвиговой деформации в плоскости образования усталостной трещины, ухудшающее качество поверхности разделения (Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение / В.Л. Колмогоров. - Металлургия, 1970. - С. 32-34).

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в создании способа разделения прутка на длинномерные заготовки повышенного качества.

Решение этой технической проблемы достигается тем, что в способе разделения прутка на длинномерные заготовки, включающем подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к длинномерной заготовке в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения и отделение длинномерной заготовки от прутка, при этом, величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент отделения длинномерной заготовки устанавливают в диапазоне до значения не менее предела текучести металла на сдвиг, согласно изобретению величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент внедрения клинового инструмента устанавливают до значения предела упругости металла, а плоскость приложения нажимного усилия к длинномерной заготовке устанавливают по условию продольной устойчивости этой заготовки:

где ƒ - упругий прогиб консольной части длинномерной заготовки, мм;

- расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка, мм;

ηдоп - допустимый по условию продольной устойчивости относительный прогиб длинномерной заготовки в процессе разделения прутка.

Получение длинномерных заготовок высокого качества, стабильно точных по форме и размерам, с торцевыми фасками и гладкими торцевыми поверхностями, перпендикулярными их продольной оси, при реализации предлагаемого способа обусловлено тем, что установлением величины циклических знакопеременных напряжений в момент формирования V-образной канавки до значения менее предела упругости металла уменьшают амплитуду напряжений в плоскости разделения прутка и увеличивают, тем самым, накопленную к моменту отделения заготовки степень деформации сдвига, чем повышают площадь усталостной поверхности разрушения и уменьшают, тем самым, площадь отрыва длинномерной заготовки от прутка, а приложением нажимного усилия от плоскости разделения прутка на расстоянии, определяемом из условия продольной устойчивости длинномерной заготовки, создают упорядоченную внутризеренную сдвиговую деформацию в момент формирования усталостной поверхности разрушения и обеспечивают слияние микротрещин в единую макротрещину усталостной поверхности разрушения металла (Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение / В.Л. Колмогоров. - Металлургия, 1970. - С. 32-34).

Предложенное изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан момент начала процесса разделения прутка на длинномерные заготовки; на фиг. 2 - момент отделения длинномерной заготовки от прутка.

Дополнительно на чертеже вертикальными линиями со стрелками, обращенными сверху вниз, показаны направления приложения деформирующего усилия Рд и нажимного усилия Рн.

Способ разделения прутка на длинномерные заготовки включает подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к длинномерной заготовке в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения и отделение длинномерной заготовки от прутка. Величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент внедрения клинового инструмента устанавливают в диапазоне от величины до значения предела упругости металла до величины не менее предела текучести металла на сдвиг в момент отделения длинномерной заготовки от прутка, а плоскость приложения нажимного усилия к длинномерной заготовке устанавливают по условию продольной устойчивости этой заготовки согласно выражению (1).

Способ разделения прутка на длинномерные заготовки реализуют следующим образом.

Пруток 1 через направляющую втулку 2 подают во вращающийся вокруг оси 3, совпадающей с продольной осью 4 прутка, ротор 5, имеющий привод вращательного движения (на чертеже не показан) на длину длинномерной заготовки 6 до упора 7 и зажимают во втулке 2. При этом плоскость 8 разделения прутка 1 совмещают с плоскостью 9 внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика 10 с V-образной рабочей кромкой 11, а плоскость 12 приложения нажимного усилия устанавливают по условию (1) продольной устойчивости длинномерной заготовки 6 и на расстоянии от плоскости 8 разделения прутка 1 совмещают с плоскостью 13 действия нажимного ролика 14, выполненного с округленной рабочей кромкой 15. Ролики 10 и 14 устанавливают в роторе 5 с возможностью радиального перемещения относительно оси 3 (фиг. 1).

Затем сообщают ролику 10 вращательное движение и одновременно односторонне относительно оси прутка 1 прикладывают к нему деформирующее усилие и нажимное усилие к длинномерной заготовке 6 в общей продольной радиальной плоскости 16, имеющей возможность вращательного движения вокруг оси 4 прутка 1 посредством ротора 5, формируют V-образную канавку 17 и отделяют длинномерную заготовку 6 от прутка 1.

Величину циклических знакопеременных напряжений устанавливают в диапазоне изменения от величины до значения предела упругости металла в момент внедрения клинового инструмента до величины не менее предела текучести металла на сдвиг в момент отделения длинномерной заготовки от прутка, чем уменьшают амплитуду напряжений в плоскости 8 разделения прутка 1 и увеличивают, тем самым, накопленную к моменту отделения заготовки 6 степень деформации сдвига, чем повышают площадь усталостной поверхности разрушения и уменьшают, тем самым, площадь отрыва длинномерной заготовки 6 от прутка 1, а приложением нажимного усилия к длинномерной заготовке 6 по условию продольной устойчивости (1) этой заготовки создают упорядоченную внутризеренную сдвиговую деформацию в момент формирования усталостной поверхности разрушения и обеспечивают слияние микротрещин в единую макротрещину усталостной поверхности разрушения металла.

В результате получают длинномерные заготовки высокого качества.

Пример. Получена партия длинномерных заготовок диаметром d=25 мм, длиной , с торцевыми фасками h=2×45°. Материал сталь 45, предел упругости стали 45 σв=610 МПа; предел текучести σт=360 МПа (Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т.Т. 1.; под ред. Е.И. Семенова. - М.: Машиностроение, 1985. - С. 13. Табл. 7.).

1. Определяют расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка из условия продольной устойчивости длинномерной заготовки по соотношению (А. Зоммерфельд. Механика деформируемых сред / Зоммерфельд А. - М.: Изд. Иностранной литературы, 1954. - С. 374):

где - расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка, мм;

Мизгу⋅W - изгибающий момент, Нм;

σу - предел упругости стали, МПа; σу≈σт (Политехнический словарь; гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская энциклопедия, 1977. - С. 386); принимают σу=0,9σт;

- момент сопротивления сечения, мм3;

где dк - диаметр плоскости разделения прутка;

Е=2⋅105 - модуль упругости, МПа;

- момент инерции сечения, мм4;

dк=d-2h=25-2⋅2=21 мм.

Упругий относительный прогиб консольного стержня из выражения (2):

Допустимый относительный прогиб консольной балки установлен по выражению

(СНиП 2.01.07.85. Нагрузки и воздействия. Прогибы и перемещения. Табл. 19.).

Принимают , из формулы (2) получают:

.

2. Определяют величину нажимного усилия из соотношений:

.

Установлением величины циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в диапазоне изменения от величины до значения предела упругости металла в момент внедрения клинового инструмента до значения не менее предела текучести металла на сдвиг в момент отделения длинномерной заготовки от прутка уменьшают амплитуду напряжений в плоскости разделения прутка и увеличивают, тем самым, накопленную к моменту отделения заготовки степень деформации сдвига, чем повышают площадь усталостной поверхности разрушения и уменьшают, тем самым, площадь отрыва длинномерной заготовки от прутка, а приложением нажимного усилия к длинномерной заготовке по условию продольной устойчивости этой заготовки, создают упорядоченную внутризеренную сдвиговую деформацию в момент формирования усталостной поверхности разрушения и обеспечивают слияние микротрещин в единую макротрещину усталостной поверхности разрушения металла.

В результате получают длинномерные заготовки стабильные по форме и размерам, с торцевыми фасками и гладкими торцевыми поверхностями, перпендикулярными оси длинномерной заготовки.

Способ разделения прутка на длинномерные заготовки, включающий подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к длинномерной заготовке в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения и отделение длинномерной заготовки от прутка, при этом величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент отделения длинномерной заготовки от прутка устанавливают в диапазоне до значения не менее предела текучести металла на сдвиг, отличающийся тем, что величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент внедрения клинового инструмента устанавливают до значения предела упругости металла, а плоскость приложения нажимного усилия к длинномерной заготовке устанавливают по условию продольной устойчивости этой заготовки

где ƒ - упругий прогиб консольной части длинномерной заготовки, мм;

l н - расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка, мм;

ηдоп - допустимый по условию продольной устойчивости относительный прогиб длинномерной заготовки в процессе разделения прутка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подающему устройству, содержащему первую пару приводимых от двигателя роликов для перемещения первых труб вперед, вдоль первой оси подачи, вторую пару приводимых от двигателя роликов для перемещения вторых труб вперед, вдоль второй оси подачи, проходящей параллельно первой оси, первую пару верхних роликов, прижимающих первые трубы к первой паре нижних роликов, вторую пару верхних роликов, прижимающих вторые трубы к второй паре нижних роликов, первые боковые ролики для поперечного удержания первых труб и вторые боковые ролики для поперечного удержания вторых труб.

Изобретение относится к области изготовления пластиковых труб. Установка для получения пластиковых труб, закрытых крышками, в виде комплекта труб, содержит формовочную машину (Е), устройство для отрезания пластиковой трубы и установки крышки (1а, 2а) на отрезанный конец трубы (1, 2) и машину (А) для комплектования труб.

Изобретение относится к области обработки труб, изготовленных из термопластичного материала, и может быть использовано, в частности, для резки труб. Способ включает выполнение локального окружного нагрева кольцевой части (3) трубы (2) до заданной рабочей температуры посредством нагревательного средства (5), имеющего по меньшей мере одно устройство (6) для излучения электромагнитных волн в направлении продольной оси трубы, выполненное с возможностью отражения по меньшей мере части электромагнитных волн в сторону кольцевой части (3) трубы (2).

Устройство состоит из режущего инструмента, планшайбы, выполненной в виде двух вертикальных направляющих, между которыми установлен режущий инструмент, упора, выполненного в виде конусообразной откидной детали, стальной втулки, винта с упорной частью, пальцев с пружиной и стопорной шайбой.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к устройствам для резки прутков круглого сечения на мерные заготовки. Устройство содержит два втулочных ножа, расположенных в корпусе.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к резке полых оболочек труб. После подачи трубы до упора верхняя плита перемещается вниз, нож-ползун прорезает паз в трубе.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Пруток подают до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой.

Изобретение относится к машине и способу для резки экструдированных труб на отрезки заданной длины. .

Изобретение относится к машине для резки логов бумаги. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к устройствам для резки труб в штампах. .

Изобретение относится к разделительным операциям обработки металлов давлением и может быть использовано при применении механических прессов и ножниц. Способ отрезки заготовки от прутка механическими ножницами включает упругое деформирование звеньев замкнутой кинематической цепи ножниц и раскрытие ножей при ходе вниз непосредственным воздействием на нижний нож, а отрезку заготовки сдвигом перекрытием верхнего и нижнего ножей производят силой упругой деформации кинематической цепи ножниц при возврате в верхнее положение.

Изобретение относится к режущему устройству. Устройство содержит удерживающую головку и установленные в удерживающей головке режущие инструменты, перемещаемые относительно друг друга вдоль плоскости резания.

Изобретение относится к области производства труб из армированных пластмасс. Технический результат - снижение металлоемкости и стоимости изделий, а также повышение их качества.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. Пруток подают до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для разделения прутка на отдельные заготовки. Устройство состоит из корпуса, двух шнековых валов с ребордами и привода на оба шнековых вала.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для поперечной резки профилированной стали. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в кузнечно-штамповочном производстве для разделения прутка фасонного профиля на заготовки, предпочтительно в условиях крупносерийного и массового производства.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве деталей из гнутых профилей. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности способам отрезки заготовок от прутка фасонного профиля, предпочтительно в условиях крупносерийного и массового производства.

Изобретение относится к устройствам для разделительных операций обработки металлов давлением и может быть использовано для отрезки заготовок от проката различного профиля.

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Описан способ разделения прутка на длинномерные заготовки, включающий подачу прутка до совмещения плоскости разделения с плоскостью внедрения клинового инструмента, выполненного в виде ролика с V-образной рабочей кромкой, сообщение клиновому инструменту вращательного движения, одновременное одностороннее относительно оси прутка приложение деформирующего усилия к клиновому инструменту и нажимного усилия к длинномерной заготовке в общей продольной радиальной плоскости, имеющей возможность вращательного движения вокруг продольной оси прутка, формирование V-образной канавки в плоскости разделения и отделение длинномерной заготовки от прутка, при этом величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент отделения длинномерной заготовки от прутка устанавливают в диапазоне до значения не менее предела текучести металла на сдвиг, при этом величину циклических знакопеременных напряжений в плоскости разделения прутка в момент внедрения клинового инструмента устанавливают до значения предела упругости металла, а плоскость приложения нажимного усилия к длинномерной заготовке устанавливают по условию продольной устойчивости этой заготовки: ≤ηдоп, где ƒ - упругий прогиб консольной части длинномерной заготовки, мм; lн - расстояние плоскости приложения нажимного усилия от плоскости разделения прутка, мм; ηдоп - допустимый по условию продольной устойчивости относительный прогиб длинномерной заготовки в процессе разделения прутка. Технический результат - получение длинномерных заготовок высокого качества - стабильных по форме и размерам, с торцевыми фасками и гладкими торцевыми поверхностями, перпендикулярными оси длинномерной заготовки. 2 ил., 1 пр.

Наверх