книги из ГПНТБ / Шор Э.Р. Новые процессы прокатки

254 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

шириной реборды, принимаемой приблизительно 0,1—0,15 от ди­ аметра шара.

Отделочный участок калибра нарезается постоянным шагом t0 = 2R -ф- а. Для данного случая прокатки t0 — 2- 16,7 + 5 = = 38,4 мм!об.

Протяженность калибра (число витков) условно измеряется в градусах развертки винтовой линии калибра. За начало кали­ бра (0°) принят центр радиуса калибра, расположенный на пря­ мой, проходящей вдоль торца валка.

Рис. 142. График подъема реборды калибра валков для прокатки шаров диаметром 33 мм

Общая протяженность калибра (а) колеблется в пределах от 1170 до 1350°. Причем протяженность отделочного участка обы­

чно принимается равной а = 810° (в том числе 270° от нулевой то­ чки калибра до начала реборды). Различная протяженность фор­

При более длинном формующем участке калибра уменьшается интенсивность обжатия заготовки, вследствие чего улучшаются условия захвата ее валками, но усилия на валках и мощность,, потребляемая двигателем, увеличиваются. При уменьшении дли­ ны калибра увеличивается интенсивность обжатия, что приводит к увеличению износа валков. Для случая прокатки шаров диаме­

тром 33 мм принята общая протяженность калибра а=1350° и в-

том числе протяженность формующего участка калибра а = 540°. На основании принятых исходных данных строится график подъ­ ема реборды калибра (рис. 142) и определяется высота реборды

на формующем участке калибра через каждые 90° поворота оси валка.

На первом витке калибра (а = 360°) при обжатии заготовки металл свободно вытесняется назад. Вследствие этого ширина ре-

борды на этом участке определяется таким образом, чтобы при обжатии заготовка не отставала от реборды калибра. Анализ ус­ ловий обжатия перемычки на этом участке показывает, что, если для упрощения изготовления валков принять на этом участке по­ стоянную ширину реборды, то на этом участке в перемычке будут

Рис. 143. Расчетная схема калибровки

возникать осевые растягивающие напряжения и, следовательно, обжимаемая заготовка всегда будет прилегать к реборде кали­ бра. Исходя из этого, при проектировании калибровки валков ши­

рина реборды на этом участке принимается постоянной и для ша­ ра диаметром 33 мм принята равной 1,8 мм. Ширина реборды на остальных участках калибра определяется исходя из условий по­

V'o6ul = -^^^3 + J—

Согласно полученной формуле, определяем ширину реборды на формующем участке калибра через каждые 90° поворота оси

условие формообразования шара, и <на прокатываемых заготов­

ках могут образоваться плены.

Для устранения этого дефекта уточняют ширину реборды на этом участке калибра. Исходя из условия постоянства объема ме­ талла, обжимаемого ребордой (рис. 144), определяем длину пере­ мычки (Ьа) и разность —ba, характеризующую наличие избыт­ ка металла под ребордой:

b __ 2^а+90° ~ 2 <Усг ~~ ^са+90°)

4

Результаты расчета представлены в табл. 31

Из приведенных данных видно, что от начала формующего участка калибра до а = 900°, т. е. почти по всей длине калибра, ширина реборды увеличивается быстрее, чем удлиняется пере­

мычка. Вследствие этого обжимаемая заготовка будет плотно

260 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

ра диаметром 30 мм будет больше, когда формующий участок калибра имеет один виток, а не 1 ’/г—2 витка. При разработке

калибровки валков длина формующего участка, а следовательно,

и интенсивность обжатия может быть выбрана различной. В свя­ зи с этим необходимо знать, как влияет интенсивность обжатия на разрыхление металла.

Исследование большего количества образцов, прокатанных в калибровочных валках с различной интенсивностью обжатия при

различных температурах нагрева металла и скорости вращения валков, показало, что с увеличением интенсивности обжатия склонность к разрыхлению металла уменьшается. Следовательно,

для того, чтобы избежать разрыхления металла нужно при проек­ тировании калибровок валков по возможности сокращать длину формующего участка калибра. Однако интенсивность обжатия можно увеличивать лишь до определенного предела, ограничен­

ного условиями захвата заготовки валками. При чрезмерном об­ жатии заготовки нарушается сцепление между валками и заго­ товкой и последняя начинает проскальзывать в валках.

Ширина реборды калибра существенно влияет на напряжен­ ное состояние металла при поперечно-винтовой прокатке. Много­ численные исследования показывают, что при значительной ши­ рине реборды в обжимаемой цилиндрической заготовке вскры­ вается полость, и лишь при отношении ширины реборды (а) к ми­

нимальному диаметру (d) заготовки—< 1 может быть достигну- d

то весьма большое обжатие, близкое к полному отделению заго­ товки, без разрыхления металла. На разрыхление металла су­ щественно влияет угол наклона образующей профиля калибра. При угле наклона образующей профиля калибра к оси конусной заготовки более 60° и при прокатке шаров разрыхления металла не наблюдается, а при прокатке конусных заготовок с меньшим углом наклона образующей конуса увеличивается склонность к разрыхлению металла при поперечной прокатке. При полном отделении прокатываемых заготовок в валках прикладывать на­

тяжение к переднему концу заготовки, как это делается на трех­

валковых станах периодической прокатки, нельзя. Поэтому на­

тяжение металла в очаге деформации может быть достигнуто путем соответствующего выбора ширины реборды калибра вал­ ков.

Если увеличить ширину реборды калибра, по сравнению с расчетной величиной, определенной из усло,вия постоянства объе­ ма металла, то обжимаемая часть заготовки будет принудительно растягиваться, и в очаге деформации возникнут осевые растяги­ вающие напряжения. Наличие осевых растягивающих напряже­ ний способствует вытяжке заготовки и уменьшению раскатки по

диаметру, тем самым уменьшается склонность к разрыхлению металла при поперечной прокатке. Однако при прокатке в вал­ ках с узкими ребордами использовать натяжение можно лишь ограниченно, так как при незначительном изменении ширины реборды натяжение резко изменяется и может наступить преж­ девременный отрыв заготовки в валках.

В приведенных выше материалах рассмотрены случаи попе­ речной .прокатки в калиброванных валках, когда при обжатии заготовок обеспечивается либо свободное истечение металла, ли­ бо заготовка дополнительно растягивается в осевом направлении.

Однако при проектировании и изготовлении калиброванных вал­ ков не всегда представляется возможным обеспечить строгое по­ стоянство объема обжимаемого металла, и в калибрах иногда по­ является избыток металла. Наличие избытка металла в калибре,

как показали опыты, способствует интенсивной раскатке загото­ вок в радиальном направлении, которая сопровождается разрых­ лением металла. При малом избытке металла в калибре, когда металл может вытесняться через реборду в осевом направлении,

поперечная раскатка не наблюдается и металл не разрыхляется.

Когда избыточный металл не может вытечь из калибра, то заго­ товка начинает интенсивно раскатываться, и внутри ее вскры­ вается полость. Чтобы избежать разрыхления металла при про­ катке в калиброванных валках, необходимо всячески не допуг скать появления больших избытков металла в калибре.

Температура прокатки оказывает различное влияние на раз­ рыхление металла при различных прочих условиях деформации заготовки. При свободном осевом течении металла, а также при наличии натяжения в обжимаемой заготовке склонность к раз­ рыхлению уменьшается с увеличением температуры прокатки.

Иная картина наблюдается при поперечной прокатке с из­ бытком металла в калибре либо при затрудненном осевом тече­ нии металла. В этом случае наименьшая склонность к разрыхле­ нию металла наблюдается при низших температурах прокатки, а

с увеличением температуры до 950—1050° в прокатываемых за­ готовках обычно вскрывается полость.

Следовательно, влияние температуры прокатки на разрыхле­ ние металла различно при различных условиях деформации заго­ товки. При разработке технологического процесса поперечной прокатки заготовки о винтовых калибрах температура прокатки должна выбираться в соответствии с условиями деформации за­ готовки.

При изучении влияния скорости вращения валков на' разрых­ ление металла установлено, что при прокатке со свободным осе­ вым течением металла на валках с узкой ребордой (2—4 мм)

изменение скорости вращения валков в пределах от 40 до 180

262 Поперечная прокатка профилей периодического сечения

об/мин не влияет на разрыхление металла. Если же при прокат­ ке осевое течение металла затруднено, то при скорости вращения

валков менее 40—60 об/мин наблюдается разрыхление металла,

а при увеличении скорости вращения валков до 180 об/мин склон­ ность к разрыхлению металла уменьшается.

Таким образом, при разработке технологического процесса поперечной прокатки заготовок в винтовых калибрах скорость прокатки должна выбираться возможно большей, чтобы избе­ жать разрыхления металла при прокатке.

Следует отметить также влияние на разрыхление структуры исходного металла. Рыхлость, имеющаяся в исходном металле, усиливается при поперечной прокатке, и в некоторых случаях приводит к образованию полости. Поэтому металл, предназна­ ченный для поперечной прокатки, по рыхлости и загрязнениям неметаллическими включениями должен строго соответствовать ГОСТ.

Изучение влияния перечисленных выше факторов на разрых­ ление металла при поперечной прокатке позволило определить условия деформации, при которых прокатка может осуще­ ствляться без разрыхления металла, освоить новые прогрессив­

ные технологические процессы прокатки заготовок шаров для подшипников качения, шаров для мельниц и других круглых из­ делий массового применения.

Условия деформации при прокатке полых заготовок

Основные условия деформации металла, обеспечивающие нор­ мальную прокатку полых изделий в винтовых калибрах, анало­ гичны условиям прокатки сплошных заготовок. Постоянство объема металла в калибре обычно достигается тем, что формов­ ка одного изделия осуществляется одним витком калибра. При этом избыток металла свободно оттесняется от валков, и в ка­ либр поступает мерная по объему порция металла. При дальней­ шем продвижении по калибру происходит обкатка отформован­ ного изделия, во время которой заглаживаются неровности и уст­ раняется овальность изделия. Для того чтобы деформируемый металл не отставал от реборды формующего участка калибра,

профиль ее тыльной части выбирается таким образом, чтобы из­ менение ширины реборды соответствовало течению обжимаемо­

го участка заготовки. Обычно тыльная часть реборды на форму­ ющем участке имеет прямолинейную образующую, наклоненную под углом к оси прокатки. Угол наклона образующей выбирается в зависимости от величины обжатия заготовки.

Так же как и при обжатии сплошных заготовок, поперечная

прокатка полых изделий сопровождается вытяжкой и тангенци­ альной раскаткой изделия. Последняя, как уже отмечалось, при

прокатке сплошных изделий вызывает склонность металла к раз­ рыхлению, а при прокатке полых изделий на внутренней поверх­ ности их образовываются утяжины. Применение трехвалковой схемы способствует созданию таких условий деформации, при которых обжимаемый металл идет главным образом на удлине­

влияет соотношение между внутренним и наружным диаметра­ ми обжимаемой заготовки. При малой толщине стенки наблю­ дается интенсивная радиальная раскатка заготовок, приводя­ щая к потере устойчивости формы изделия в нарушению процес­ са прокатки.

Важным фактором процесса прокатки является изменение разностенности полой заготовки при прокатке. Создание таких условий деформации, при которых будет достигнута малая разностенность прокатываемых полых заготовок, позволит резко

сократить припуски на механическую обработку и расширить об­ ласть применения этой новой прогрессивной технологии произ­ водства заготовок, имеющих массовое применение.

3. ПРОКАТКА ШАРОВ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Технологический процесс и станы для прокатки мелющих шаров

Шары для размольных мельниц диаметром от 40 до 125 мм изготовляются в огромном количестве на многих металлурги­ ческих и машиностроительных заводах. Шары диаметром 40—

60 мм штампуются в горячем состоянии на фрикционных и выса­ дочных прессах из штучных заготовок, получаемых из прутков. Шары более крупных размеров куются на молотах, а в некоторых случаях отливаются и затем проковываются на молотах. Сущест­ вующие способы изготовления шаров весьма малопроизводитель­ ны и не обеспечивают получения правильной геометрической фор­ мы, что в свою очередь способствует более интенсивному износу

шаров.

Отсутствие совершенной технологии производства мелющих шаров и большая трудоемкость их изготовления создают трудно­ сти в обеспечении шарами горнорудной промышленности. За по­ следние годы успешно осваивается новая прогрессивная техно­

логия производства мелющих шаров путем поперечной прокатки в винтовых калибрах.

Исходным металлом для прокатки мелющих шаров служит

горячекатаный металл рядового проката марки Ст. 5 или Ст. 6. Так как номинальные размеры мелющих шаров строго не опре­

делены и при прокатке их желательно использовать металл на­