SU1764750A1 - Способ изготовлени кольцевых изделий - Google Patents

Description

1

4922559/27

02.01.91

30.09.92. Бюл. №36

Институт черной металлургии и Таганрогский металлургический завод (72) В.И.Хейфец, Л.А.Левицкий, О.Г.Бара- нец, Е.Ф.Омилаев, В.В,Кучин, Н.В.Чвилев и В.М.Озимин

(56)Фирэгге Г. Планировка кузнечных цехов с учетом производства заготовок дл  раскатки колец. Черные металлы, № 10, 1971, с 29

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ИЗДЕЛИЙ

(57)Использование: при производстве цельнокатаных кольцевых изделий дл  машиноТ

строени , химического машиностроени , авиастроени . Сущность: исходную заготовку нагревают, осаживают и разгон ют пуансоном . Затем полую кольцевую заготовку формуют, формиру  ее внутреннюю поверхность в виде торовой поверхности с радиусом , определ емым из приведенной зависимости. После формовки заготовку деформируют на кольцепрокатном стане в закрытом калибре до размеров готового издели . Издели , полученные по данному способу, не имеют заусенцев по внутренней поверхности заготовки. 1 ил.

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве цельнокатаных кольцевых изделий дл  машиностроени , химического машиностроени , авиастроени  и т.п.

Цельнокатаные кольцевые издели  изготавливаютс  на различных технологических лини х с использованием разнообразного кузнечно-прессового оборудовани  дл  подготовки заготовки перед прокаткой на кольцепрокатном стане. Дл  прокатки колец могут быть использованы кольцепрокатные станы различной конструкции: радикальные-прокатка осуществл етс  между двум  валками в закрытых калибрах, радиально-осева  прокатка - между двум  парами валков (парой цилиндрических и парой конусных валков).

Известен способ изготовлени  кольцевых изделий,включающий нагрев заготовки, ее осадку на прессе, разгонку пуансоном с последующей прошивкой поремычки с образованием центрального отверсти  цилиндрической формы, Затем полученна  заготовка раскатываетс  на радиальном кольцепрокатном стане между двум  валками разного диаметра, из которых наружный, большего диаметра, приводной. Прокатка осуществл етс  в закрытом калибре.

Недостатком данного способа  вл етс  низкое качество выпускаемой продукции из-за наличи  заусенцев на внутренней поверхности издели . Это вызвано тем, что прокатку кольцевых заготовок осуществл ют путем деформировани  ее только в радиальном направлении и в закрытых калибрах, что обуславливает образование указанного дефекта.

Наиболее близким к за вл емому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ изготовлени  кольцевых изделий, включающий нагрев заготовки, ее осадку, разгонку пуансоном, прошивку, формовку и последующую прокатку .

Недостатком данного способа изготовлени  кольцевых изделий  вл етс  низкое

сл

с

vj О 4 VJ СЛ 0

качество выпускаемой продукции из-за наличи  заусенцев на внутренней поверхности издели  и, как следствие, повышение трудоемкости при механической обработке кольцевых заготовок.

Целью изобретени   вл етс  повышение качества получаемых кольцевых изделий за счет устранени  заусенцев по внутренней поверхности кольцевых изделий .

Дл  этого в известном способе изготовлени  кольцевых изделий в процессе формовки внутреннюю поверхность формируют в виде части торовой поверхности, радиус которой определ ют из зависимости

„ Г1М(Ј)г + (+1)21-Г(1)а + (+тП (дв.+4)а (т)г + (Д5-+т)г+Ч

где R - радиус части торовой поверхности;

h - высота заготовки под прокатку;

Л SBH - величина обжати  по толщине стенки с внутренней стороны;

д - величина пол  допускаемых предельных отклонений на внутренний диаметр .

Радиус части торовой поверхности определ етс  исход  из суммы обжати  толщины стенки с внутренней стороны и половины пол  допускаемых предельных отклонений на внутренний диаметр. Данна  величина будет равна MB Д5Вн + д II (фиг.1). Поэтому часть торовой поверхности на плоскости представл ет собой часть описанной окружности равнобедренного треугольника ДАВС.

Формула дл  радиуса описанной окружности находитс  из выражени 

R

4 cos (a/2 ) cos (Д/2 ) cos (у/2 )

где Р - полупериметр равнобедренного треугольника ЛАВС.

а, /3, у -углы равнобедренного треугольника ААВС.

Полупериметр равнобедренного треугольника дл  данного случа  равен

р -г+1ш2+()г;

Косинус половинного угла «дл  равнобедренного треугольника Л ABC равен косинусу угла а/2 пр моуго/ьного треугольника Д ВМС (Д ВМА)

cos ( а/2 ) I MB I I ВС I

Д5вн +д/2

(-)2+(Д5вн+с)/2)2

5Так как треугольник ДАВС равнобедренный , ТО/.ВАС /АСВ (// /у). Выражение дл  нахождени  функции косинуса половинного угла равно

10

cos

(Р/2 ) Ц|1

+ cos Д

15

Из пр моугольного треугольника АВМА:

cos/

JAM I I AB I

20

2 |((Д5вн+ У2)

25

Таким образом, cos (ft/2 )

5

0

5

0

5

0

1 Ih

|2 4 |h/2)2+(ASBH+d/2)2

После подстановки всех членов находим выражение дл  определени  радиуса торовой поверхности, который определен дл  каждого типоразмера кольца и зависит от геометрических параметров кольцевогс издели  и величины раскатки.

Высота заготовка под прокатку дл  станов радиального типа равна высоте готового кольцевого издели , котора  в свою очередь определ етс  исход  из размеров чистовой детали после мехоб- работки с учетом припусков и допускаемых предельных отклонений на геометрические параметры издели . Величина припусков и допускаемых предельных отклонений регламентируетс  соответствующими нормативно-техниче скими документами (ГОСТ, ТУ и др) и эту величины определены дл  всех видов коль цевых изделий.

Во врем  прокатки кольцевой заготовки с отверстием в виде части тора на радиаль ном стане в закрытом калибре обжатие про исходит, в первоначальный момент, Е средней зоне По мере увеличени  обжатие и, тем самым, по мере роста диаметра вели чина контакта внутренней поверхности про- катываемой кольцевой заготовки с внутренним вал ком увеличиваетс . Крайние точки контактной поверхности приближа

ютс  к кромкам внутреннего валка. В конечный период прокатки калибр заполн етс  полностью. Заусенцев в данном случае не образуетс .

Форма отверсти  в виде части тора прин та из соображений получени  качественных кольцевых изделий по внутреннему диаметру, без закатов, плен, складок. Форма части тора способствует равномерному течению металла и устра- н ет вли ние возникающего при этом уширени , привод щего к указанным выше дефектам.

На фиг.1 - схема построени  дл  определени  радиуса окружности; на фиг.2 - схе- ма образовани  заусенцев по внутреннему диаметру при прокатке в закрытом калибре; на фиг.З - исходна  заготовка; на фиг.4 - осаженна  исходна  заготовка; на фиг.5 - заготовка после разгонки; на фиг.6 - проши- та  заготовка; на фиг.7 - отформованна  заготовка; на фиг.8 - готовое кольцевое изделие после прокатки.

На чертежах обозначено: 1 - наружный валок кольцепрокатного стана, 2 - внутрен- ний валок кольцепрокатного стана, 3 - прокатываема  кольцевг  заготовка, Но - высота исходной заготовки, D0 - диаметр исходной заготовки, Н - высота исходной заготовки после осадки, dn - диаметр про- шиваемого отверсти , h - высота заготовки под прокатку, da - внутренний диаметр заготовки под прокатку, hi - высота готового кольцевого издели , D - наружный диаметр готового кольцевого издели , d - внутрен- ний диаметр готового кольцевого издели , R - радиус части торовой поверхности.

Исходную заготовку (фиг.З) размерами Н0 х Do, массой m нагревают в печи до температуры деформации. Затем нагретые за- готовки поштучно выдают на прессопрокатную линию. На прессе исходную заготовку (фиг.З) осаживают до высоты Н (фиг.4). Затем осаженную заготовку подвергают разгонке (фиг.5) и прошивке (фиг.6) цилиндрическим пуансоном (на фиг.5 и фиг.6 не указаны). Затем полученную полую кольцевую заготовку формуют (фиг.7) с получением заготовки размеров, высота h, внутренний диаметр ds. На этой же стадии формируют внутреннюю поверхность в виде части торовой поверхности с радиусом R. Величина радиуса рассчитываетс  заранее, исход  из параметров готового кольцевого издели  (фиг.8) и рассчитанной (по различ- ным известным методикам) величины обжати  по толщине стенки с внутренней стороны. Высота кольцевой заготовки под прокатку прокатываетс  равной по высоте готового кольцевого издели  h - hi.

Формовка внутренней поверхности отверсти  в виде части торовой поверхности может быть осуществлена на различном куз- нечно-прессовом оборудовании с использованием разнообразного инструмента деформации: на молоте с использованием фигурных бойков; на прессе с использованием фигурных штампов.

После формовки заготовку деформируют на кольцепрокатном стане в закрытом калибре до размеров готового издели  D x d x hi.

Пример. Исходную заготовку (фиг.З) размерами D0 270 мм Н0 216 мм и массой m 97 кг нагревали в кольцевой печи до температуры деформации t 1260-1280°С. Затем нагретые исходные заготовки поштучно подавались на пресс усилием 800 тс (на фиг.4 не указан), где осаживались на 20-25% до высоты Н 162-172 мм. Затем производили разгонку заготовки с последующей прошивкой центрального отверсти  цилиндрическим пуансоном (на фиг.5 и 6 не указан). В результате этих операций получили полую заготовку высотой Н 162-172 мм и с отверстием dn 180 мм. После этого полученную полую заготовку подвергали формовке на роговом молоте с МПЧ 6,6 т.

Предварительно рог молота был выполнен с ручьем дл  формовки внутренней поверхности отверсти . Ручей рога молота имел кривизну, соответствующую радиусу части торовой поверхности, рассчитанной дл  заготовки под прокатку,

Расчет производилс  следующим образом . Размеры готового кольцевого издели  с учетом предельных допустимых отклонений на геометрические параметры равны D x d x hi 600 ± 5 x 520 ± 5 x 150 ± 5 мм. Высота заготовки под прокатку h дл  закрытого калибра принимаетс  равной высоте готового издели  hi 150 мм, величина пол  допускаемых предельных отклонений на внутренний диаметр по нормативно-технической документации равна 5 10 мм. Расчетную величину обжати  по толщине стенки с внутренней стороны найдем исход  из закона посто нства объема и принима  внутренний диаметр отформованной заготовки de 400 мм (фиг.7). Величина dB 400 мм выбрана из технологических соображений (уменьшение раст гивающих напр жений в начале процесса прокатки, которые привод т к нарушению сплошности металла; свободное одевание заготовки на внутренний валок стана и т.д.).

Расчетна  величина обжати  потол- щине стенки с внутренней стороны поеле подстановки исходных данных равна АЗвн 5,5 мм.

Радиус части торовой поверхности определим по предлагаемой формуле

273 (м

„ (-f1 l(-fg-) - -(55+5))(() +(5.S+5y) (SS+5)(2 jppT)4(5s757 +150)

Таким образом р диус ручь  на роге молота выполн етс  с радиусом 273 мм. При формовке на молоте (на фиг.7 не указан) формируетс  кольцева  заготовка под прокатку с внутренней поверхностью отверсти  в виде части торовой поверхности с радиусом 273 мм.

После формовки на молоте заготовка подавалась на колыдепрокатный стан, где прокатывалась в закрытом калибре (на фиг.8 не указан) до размеров готового кольца D x d xhi 600 х 520 х 150 мм.

По предложенному способу была изготовлена опытно-промышленна  парти  (50 шт.) кольцевых изделий дл  машиностроени  с указанными размерами. Опытно-промышленна  парти  была изготовлена из заготовок, форма внутренней поверхности которых была определена исход  из предлагаемой зависимости. Исследовани  качества готовых изделий показали, что дефекты типа заусенцев по внутреннему диаметру отсутствуют. Одновременно исследовалось качество изделий,изготовленных по известному способу (50 шт.). Дефекты в этих изде- ли х типа заусенцев по внутреннему диаметру наблюдались в 80% изделий, из них заусенцы до 5 мм - 46%, до 10 мм - 23%, до 15мм- 11%.

В среднем масса заусенцев составила по 3 кг на каждое изделие, т.е. 150 кг на всю партию. Поэтому необходимо будет механически обработать 150 кг металла( чтобы убрать заусенец.

Предлагаемый способ изготовлени  кольцевых изделий улучшает качество кольцевых изделий за счет уменьшени  дефектов типа заусенцев по внутреннему диаметру; уменьшает трудоемкость изготовлени  кольцевых изделий при механической обработке.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  кольцевых изделий , при котором заготовку нагревают, осаживают , разгон ют пуансоном, прошивают, формуют и прокатывают, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  качества получаемых изделий путем исключени  образовани  заусенца на внутренней поверхности кольцевых изделий, в процессе формовки внутреннюю поверхность кольцевых изделий формируют в виде торовой поверхности , радиус которой определ ют из зависимости:

   Q./2+1(h/2f + (йЗ. )Г(Н/2У+(Д8,.+Л/гЯ (Д5„-к5/2)(2 l((h/2)2+(AS.«+i/2)J +h)

   где h - высота заготовки под прокатку;

   АЗвн - расчетна  величина по толщин стенки с внутренней стороны;

   д - величина пол  допустимых предель ных отклонений на внутренний диаметр.

   Фйн

   Мп

   Фиг. В

   -2

   te.2

   Фиг.5

   R

   k

   «ywФиг .7

   0ti

   ФЯ