close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3560

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3560
(13)
C1
(51)
(12)
6
B 21H 1/18
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПРУТКА ПУТЕМ ПОПЕРЕЧНОКЛИНОВОЙ ПРОКАТКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ЭТОГО СПОСОБА
(21) Номер заявки: a 19980576
(22) 1998.06.16
(46) 2000.09.30
(71) Заявители: Физико-технический институт НАН
Беларуси, Кожевникова Г.В. (BY)
(72) Автор: Кожевникова Г.В. (BY)
(73) Патентообладатели: Физико-технический
институт НАН Беларуси, Кожевникова
Гражина Валерьевна (BY)
BY 3560 C1
(57)
1. Способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, согласно которому пруток
нагревают, неподвижно фиксируют, осуществляют отрезку заготовок от прутка с одновременной формовкой
их концов путем поочередного внедрения в него режущих кромок отрезных ножей и деформирующих участков валков, которые синхронно вращают в одном направлении вокруг своих осей, а затем сразу же после отделения от прутка производят поперечно-клиновую прокатку каждой заготовки до получения готового издеD
лия, отличающийся тем, что валки принудительно затормаживают крутящим моментом от 0,1 Px
до
2
D
0,5 Px , где Px - усилие прокатки, D - диаметр валков.
2
Фиг. 1
BY 3560 C1
2. Устройство для получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, содержащее механизм загрузки и нагрева прутка, основную рабочую клеть и расположенную между ними дополнительную
рабочую клеть, включающую проводку для прутка, выполненную в виде силового зажима, связанный с приводом вращения ротор и смонтированные в роторе с возможностью вращения на соосных валах валки,
снабженные отрезными ножами и деформирующими участками и приводом их синхронного вращения,
включающем закрепленные на валах шестерни, входящие в зацепление с паразитным зубчатым колесом, отличающееся тем, что в дополнительной рабочей клети соосно ротору смонтировано с возможностью относительного вращения дополнительное зубчатое колесо, снабженное автономным приводом вращения и кинематически связанное с паразитным зубчатым колесом.
(56)
1. SU 1465161 A1, 1989.
2. BY 960093 A, 1997.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и касается получения деталей, преимущественно
типа "ступенчатый вал", посредством поперечно-клиновой прокатки.
Известен способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, заключающийся в
том, что вначале пруток разрезают на заготовки, которые затем поочередно после нагрева формируют с обрезкой концов до готового изделия [1].
Известно также устройство для осуществления этого способа, содержащее рабочую клеть и механизм загрузки с нагревом прутковых заготовок [1].
Однако при таком способе, осуществляемом с помощью данного устройства, получаются большие концевые отходы. Из-за этого понижается коэффициент использования металла и ухудшается экономичность
использования технологии поперечно-клиновой прокатки.
Упомянутый недостаток устраняется при использовании способа получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки, который наиболее близок к заявляемому изобретению и заключается в том, что
пруток нагревают, производят отрезку заготовки от нагретого прутка с одновременной формовкой ее концов
путем внедрения в пруток режущих ножей и деформирующих участков валков при их синхронном вращении
в одном направлении вокруг своих осей и осуществляют поперечно-клиновую прокатку отрезанной заготовки для получения готовой детали [2].
Для осуществления более эффективного способа применяется устройство, содержащее механизм загрузки и нагрева прутка, основную рабочую клеть и расположенную между ними дополнительную рабочую
клеть с размещенными в ней проводками для прутка, выполненными в виде силовых зажимов, и валками с
режущими ножами и деформирующими участками, установленными на соосных валах, связанных с приводом их синхронного вращения в виде паразитного зубчатого колеса, и установленными на соосных валах,
которые установлены в рабочем роторе, связанном с приводом их вращения [2].
Однако известный способ и устройство для его осуществления обладают рядом недостатков, вызванных
особенностью осуществления процесса отрезки заготовок от прутка, так и особенностью конструкции дополнительной клети, где происходит этот процесс.
В процессе обработки заготовки в дополнительной рабочей клети значительно снижается ресурс пластичности металла на оси заготовки, и это при последующей прокатке в основной рабочей клети приводит к
браку на оси детали в виде вскрытия полости.
Необходимость вращения валков вокруг своих осей в обратном направлении ведет к невысокой производительности дополнительной рабочей клети и, следовательно, к уменьшению производительности всего устройства.
Задачей, решаемой изобретенным способом и устройством, является устранение разрушения металла на
оси детали путем изменения напряженного состояния при отрезке заготовки, а также увеличение производительности путем изменения конструкции дополнительной рабочей клети с сохранением остальных известных признаков для осуществления поперечно-клиновой прокатки деталей из прутка.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения деталей из прутка путем поперечноклиновой прокатки, заключающемся в том, что пруток нагревают, неподвижно фиксируют, осуществляют
отрезку заготовок от прутка с одновременной формовкой их концов путем поочередного внедрения в него
режущих кромок отрезных ножей и деформирующих участков валков, которые синхронно вращают в одном
направлении вокруг своих осей, а затем сразу же после отделения от прутка производят поперечно-клиновую
прокатку каждой заготовки до получения готового изделия, имеются существенные отличия, а именно: валки
2
BY 3560 C1
D
принудительно затормаживают крутящим моментом от 0,1 Px D до 0,5 Px , где Px - усилие прокатки, D 2
2
диаметр валков.
Принудительное затормаживание валков позволит получить эффект проскальзывания между деформирующими участками валков и контактной поверхностью заготовки и создать напряженное состояние, при
котором напряжения концентрируются возле поверхности контакта, не затрагивая осевой части заготовки.
Аналитическое решение методом полей линий скольжения показывает, что при затормаживании крутящим моментом более 0,1 Px D в зоне деформации реализуется местное поле линий скольжения, в итоге де2
формация не проникает на ось заготовки и вероятность вскрытия полости становится равной нулю. При затормаживании крутящим моментом более 0,5 Px
D
резко возрастают энергозатраты прокатки, снижается
2
производительность процесса до уровня известного способа, в связи с чем не может быть достигнут положительный эффект предложенного способа.
Поставленная задача решается также тем, что в устройстве осуществления способа, содержащем механизм загрузки и нагрева прутка, основную рабочую клеть и расположенную между ними дополнительную
рабочую клеть, включающую проводку для прутка, выполненную в виде силового зажима, связанный с приводом вращения ротор и смонтированные в роторе с возможностью вращения на соосных валах валки,
снабженные отрезными ножами и деформирующими участками и приводом их синхронного вращения,
включающем закрепленные на валах шестерни, входящие в зацепление с паразитным зубчатым колесом,
введены отличительные признаки: в дополнительной рабочей клети соосно ротору смонтировано с возможностью относительного вращения дополнительное зубчатое колесо, снабженное автономным приводом вращения и кинематически связанное с паразитным зубчатым колесом.
Установка дополнительного зубчатого колеса, связанного с автономным приводом вращения, установленным соосно основному ротору, и кинематически связанного с паразитным зубчатым колесом позволит
передавать на валки и регулировать величину затормаживающего крутящего момента, а также проворачивать валки в направлении рабочего движения в исходное положение.
Предложенная конструкция исключает проворот валков в направлении, противоположном рабочему ходу, за счет чего производительность процесса может быть увеличена почти в 2 раза.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид устройства; на
фиг. 2 - разрез А-А по дополнительной клети; на фиг. 3 - разрез Б-Б по дополнительной клети.
Устройство для поперечно-клиновой прокатки прутковой заготовки содержит основную рабочую клеть 1,
дополнительную рабочую клеть 2, механизм загрузки 3 прутка 4 и индукционный нагреватель 5.
В корпусе 6 клети 2 на подшипниках скольжения 7 и 8 установлен барабан 9, на котором жестко посажен
ротор 10. Ротор 10 связан с приводом его вращения от гидромотора 11 через зубчатое колесо 12, жестко закрепленное на барабане 9. Дополнительное зубчатое колесо 13 установлено на подшипнике скольжения 14
на барабане 9 соосно ротору 10 и связано через зубчатое колесо 15 с автономным приводом вращения от
гидромотора 16.
В роторе 10 установлены соосно валы 17 валков 18 и в подшипнике качения - вал 19, на котором закреплены паразитные зубчатые колеса 20 и 21. На валах 17 установлены зубчатые колеса 22, жестко закрепленные с валками 18 и входящие в зацепление с паразитным зубчатым колесом 21. Валки 18 имеют режущие
кромки 23, боковые поверхности которых образуют деформирующие участки 24.
В клети 2 размещена также проводка 25 для поддержания и направления прутка 4, выполненная в виде
силового зажима с приводом от гидроцилиндра 26.
Устройство снабжено также вспомогательными механизмами (не показаны) подачи прутка 4 в клети 2 до
регулируемого упора (не показан) и подачи отрезанной заготовки-полуфабриката в клеть 1.
Способ получения деталей из прутка путем поперечно-клиновой прокатки осуществляется следующим
образом. В механизме загрузки 3 осуществляется отделение от пакета единичного прутка 4 и его подача через индукционный нагреватель 5, проводку 25 до упора клети 2. Проходя через нагреватель 5, пруток 4 нагревается токами высокой частоты до температуры пластической деформации. Далее, с помощью управления гидроцилиндром 26 происходит зажим и фиксация прутка 4 в проводке 25. При этом гидромотор 11
включен и через зубчатое колесо 12, барабан 9 вращает ротор 10. Валки 18 находятся в исходном положении, режущие кромки 23 не соприкасаются с прутком 3.
Затем включается гидромотор 16, который через зубчатое колесо 15 начинает вращать дополнительное
зубчатое колесо 13. Дополнительное зубчатое колесо 13 приводит во вращение блок из паразитных зубчатых
колес 20 и 21 и вала 19. Паразитное зубчатое колесо 21, вращаясь, приводит в движение входящие с ним в
зацепление зубчатые колеса 22 с валками 18 и валами 17, обеспечивая их синхронное вращение. Гидромото-
3
BY 3560 C1
ром 16 регулируется величина затормаживающего крутящего момента, который через 15-13-20-21-22 передается на валки 18, где его величина должна быть в пределах от 0,1 Px
D
D
до 0,5 Px .
2
2
При проворачивании валков 18 вокруг своих осей режущие кромки 23 входят в зацепление с прутком 4,
начинают обкатываться вокруг него, постепенно внедряя в тело прутка 4 деформирующие участки 24. Постепенно по мере вращения валков 18 режущие кромки обоих валков сходятся на оси прутка, отделяя необходимый полуфабрикат от прутка. 4. Валки приходят в исходное положение. Гидромотор 16 включается.
Далее заготовка-полуфабрикат подается в основную рабочую клеть 1, где происходит ее прокатка до получения готового изделия. Одновременно гидроцилиндр 26 освобождает пруток 4 от зажимов 25, и он перемещается для очередной отрезки. После этого цикл работы установки повторяется.
В качестве примера рассмотрим процесс изготовления заготовки шарового пальца автомобиля ВАЗ.
Часть прутка длиной 4 м, диаметром 34 мм из стали 40Х нагревается токами высокой частоты 2400 Гц до
температуры 1150±50 °С. Затем пруток выдвигают из нагревателя на расстояние 200 мм и неподвижно фиксируют силовыми зажимами. Далее от торца прутка отрезают заготовку длиной 96,8 мм с углом конуса 120°
на торцевых поверхностях. При отрезке валки затормаживают крутящим моментом 0,15 Px D = 47Н⋅м. При
2
этом ресурс пластичности P =
(σ / T ) 2
∫ Λd(σ / T) = 1,
(σ / T )1
где σ/Т - показатель напряженного состояния;
Λ - степень интенсивности сдвига.
Далее с этого же нагрева заготовка подается в стан поперечно-клиновой прокатки, где из нее формуют
две заготовки шарового пальца.
Ресурс пластичности в окончательном изделии равен 0,68, что соответствует вероятности вскрытия полости (при нормальном законе распределения вероятности по кривой Гаусса), равной нулю.
Затем процесс изготовления повторяют в указанной выше последовательности, отрезая от прутка очередную заготовку.
Экспериментальный замер ресурса пластичности при способе прокатки, соответствующем аналогу [2],
показывает, что после разделения он равен вблизи торцов заготовки 0,73, а после окончательной формовки 0,24. В итоге вероятность вскрытия полости в готовых изделиях составляет 0,5 %.
Время отрезки заготовки от прутка диаметром 34 мм составляет 6 с. А при способе, соответствующем
аналогу [2], - 11 с.
При внедрении заявляемого способа и установки такой конструкции экономическая эффективность будет
достигнута за счет:
сокращения брака готовой продукции;
увеличения производительности устройства почти в 2 раза.
Опытно-промышленный образец находится в изготовлении в ФТИ НАНБ, где будет использоваться при
производстве шаровых пальцев автомобиля ВАЗ. Документация на оборудование передана ПО "Кузлитмаш", где будет освоено его серийное производство.
4
BY 3560 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
153 Кб
Теги
патент, by3560
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа