СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУГЛЫХ ПРОФИЛЕЙ
ROUND PROFILES OBTAINING METHOD

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам получения круглых профилей с применением радиальной ковки.
Известен способ получения круглых профилей из квадратной заготовки радиальной ковкой [Ковка на радиально-обжимных машинах / В.А. Тюрин, В.А. Лазоркин, И.А. Поспелов и др.- М.: Машиностроение, 1990. - с. 26, 206-208]. При этом способе получение круглых профилей осуществляют путем многопроходной радиальной ковки двумя взаимно перпендикулярными парами бойков, имеющими рабочую поверхность с плоским ручьем. Сначала осуществляют обжатие по диагонали квадратной заготовки без ее поворота. Затем радиальную ковку осуществляют с поворотом заготовки перед каждым обжатием с получением круглого профиля.
Недостатками этого способа является:
1. Быстрый износ рабочей поверхности бойков в средней ее части из-за необходимости «сбитая» ребер квадратной заготовки перед формированием круглого профиля. При этом средняя изношенная часть рабочей поверхности бойков затем формирует получаемый круглый профиль, снижая его качество. Износ рабочей поверхности бойков связан с тем, что ребра квадрата, имеющие угол между гранями равный 90°, быстро остывают и поэтому имеют более высокое значение сопротивление металла пластической деформации, чем остальная часть заготовки. Быстрый износ рабочей поверхности бойков является показателем низкой их стойкости.
2. Самопроизвольный поворот квадратной заготовки (сваливание) при ее ковке на диагональ в круглый профиль в бойках, имеющих рабочую поверхность с плоским ручьем [И.Я. Тарновский. Формоизменение при пластической обработке металлов (ковка и прокатка). М.; Металлургиздат, 1954. - с. 516], приводящий к снижению качества получаемых круглых профилей.
3. Высокая неравномерность деформации при ковке квадратной заготовки на диагональ в бойках, имеющих рабочую поверхность с плоским ручьем, которая ведет к значительной поперечной деформации металла (уширению). Это требует дополнительного расхода энергии на деформацию при формировании круглого профиля. Высокая неравномерность деформации также приводит к появлению в осевой зоне заготовки максимальных продольных растягивающих напряжений, которые являются причиной нарушения сплошности металла заготовки, особенно специальных сталей [Ковка на радиально-обжимных машинах / В.А. Тюрин, В.А. Лазоркин, И.А. Поспелов и др.- М.: Машиностроение, 1990. - с. 98].
4. При формировании круглого профиля контакт заготовки с рабочей поверхностью бойка осуществляется на ограниченной ее ширине, что снижает смещаемый объем металла за один ход бойков, т.е. «вытяжную» способность способа. Это повышает расход энергии на формоизменение.
5. Возможность обжатия углов (ребер) квадратной заготовки без ее поворота до получения восьмигранного профиля с гранью, не превышающей минимальный диаметр получаемого круглого профиля. Это обусловлено нахождением рабочих поверхностей всех четырех бойков в одной плоскости без их смещения. При этом, исходя из геометрических условий, соотношение между стороной используемой исходной квадратной заготовки и диаметром получаемого круглого профиля не может превышать значение √2, что является критерием ограниченных технологических возможностей способа.
6. Ограниченные технологические возможности способа по минимальному диаметру готовых профилей. Минимальный диаметр готовых профилей не может быть соизмерим с ходом бойков, т.к. готовые профили при максимальном зазоре между бойками при ковке могут попадать в боковые разъемы между бойками. Из-за этого происходит «закусывание» круглого профиля боковыми кромками бойков, приводящее к снижению качества готовых профилей и аварийным ситуациям.
Таким образом, основными недостатками данного способа являются высокий расход энергии на формоизменение, малая стойкость бойков, низкое качество получаемых круглых профилей и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является, принятый в качестве прототипа, способ получения круглых профилей многопроходной радиальной ковкой одновременно двумя взаимно перпендикулярными парами бойков, при смещении рабочих поверхностей взаимно перпендикулярных бойков относительно друг друга вдоль оси ковки на величину, превышающую длину рабочей поверхности бойка [Ковка на радиально-обжимных машинах / В.А. Тюрин, В.А. Лазоркин, И.А. Поспелов и др.- М.: Машиностроение, 1990. - с. 27]. Этот способ может быть использован при получении круглых профилей из квадратной заготовки.
Данный способ не имеет ограничений по размерам исходных заготовок и получаемых профилей, т.е. не имеет недостатков, связанных с ограниченными технологическими возможностями при получении круглых профилей по п. 5 и 6 приведенного выше аналога. При этом ему остаются присущими недостатки по п. 1, 2, 3, 4 приведенного выше аналога.
Таким образом, основными недостатками способа, принятого в качестве прототипа, являются высокий расход энергии на формоизменение металла, ограниченная стойкость бойков и низкое качество получаемых круглых профилей.
Задачей изобретения является снижение расхода энергии, расширение технологических возможностей по сортаменту получаемых профилей, повышение стойкости бойков и качества получаемых круглых профилей.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом способе, получения круглого профиля многопроходной радиальной ковкой, включающем обжатие заготовки квадратного сечения двумя взаимно перпендикулярными парами бойков при смещении рабочих поверхностей упомянутых пар бойков относительно друг друга вдоль оси ковки на величину, превышающую длину рабочей поверхности бойка, согласно изобретению, используют бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, расположенными под углом 135°, обжатие заготовки квадратного сечения осуществляют по диагонали с получением правильного восьмигранного профиля с диаметром вписанной окружности, равным диаметру круглого профиля, который подвергают обжатию за три прохода с поворотом заготовки перед каждым проходом, при этом перед первым проходом, на котором получают шестнадцатигранный профиль заготовку поворачивают на угол 22,5°, перед вторым проходом, на котором получают двадцатичетырехгранный профиль, - на угол 11,25°, а перед третьим проходом - на угол 22,5° с получением тридцатидвухгранного профиля, который имеют диаметр вписанной окружности, равный диаметру круглого профиля, и соответствует требованиям к точности геометрических размеров, предъявляемым к круглым профилям.
Согласно второму варианту изобретения, при использовании бойков, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями наклоненными друг к другу под углом, отличным от 135°, обжатие заготовки квадратного сечения осуществляют по диагонали с получением неправильного восьмигранного профиля с диаметром вписанной окружности, равным диаметру круглого профиля, который подвергают обжатию за три прохода с поворотом заготовки перед каждым проходом, при этом перед первым проходом, на котором получают шестнадцатигранный профиль, заготовку поворачивают на угол 45°, перед вторым проходом, на котором получают двадцатичетырехгранный профиль, - на угол 22,5°, а перед третьим проходом - на угол 45° с получением тридцатидвухгранного профиля, который имеют диаметр вписанной окружности, равный диаметру круглого профиля, и соответствует требованиям к точности геометрических размеров, предъявляемым к круглым профилям.
Обжатие квадратной заготовки по диагонали бойками, имеющими на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу под тупым углом γ, позволяет в общем случае получить восьмигранный профиль с внутренними соседними углами равными γ и (270-γ)град. и диаметром вписанной окружности равным диаметру готового круглого профиля. Сумма внутренних соседних углов такого восьмигранного профиля равна 270 град.
Обжатие квадратной заготовки по диагонали указанными бойками обеспечивает:
- устойчивое положение квадратной заготовки без ее поворота (сваливания) вокруг оси ковки во время обжатия;
- высокий коэффициент укова за счет бокового подпора металла, снижающего уширение металла заготовки и обеспечивающего схему деформации всестороннего сжатия металла [В.И. Крайнов. Технология процессов ковки и объемной штамповки: конспект лекций - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007, с. 68];
- отсутствие высокой неравномерности деформации, устраняющей появление растягивающих напряжений в осевой зоне заготовки и нарушение сплошности металла заготовки;
- контакт ребер квадратной заготовки с вершинами вырезных ручьев рабочей поверхности бойков с постепенным переходом на их боковые поверхности.
Дальнейшее осуществление обжатия полученного восьмигранного профиля в несколько проходов с поворотом заготовки перед каждым проходом позволяет получать многогранные профили с постепенным увеличением числа граней. Из восьмигранного профиля последовательно формируются шестнадцати-, двадцатичетырех- и тридцатидвухгранные профили, диаметр вписанной окружности которых равен диаметру готового круглого профиля.
Возможно увеличение на заготовке числа граней путем ее дальнейшего обжатия с поворотом заготовки на соответствующий угол перед каждым обжатием. После каждого последующего обжатия число граней увеличивается на удвоенное число бойков, деформирующих заготовку. В рассматриваемом случае число бойков, деформирующих заготовку, равно четырем. Поэтому после каждого последующего обжатия число граней увеличивается на восемь.
Получаемые шестнадцати-, двадцатичетырех- и тридцатидвухгранные профили по точности геометрических размеров соответствуют требованиям к поковкам круглым по ГОСТ 1133-71, т.к. отношение радиусов вписанной и описанной окружностей указанных многогранных профилей (см. И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М., 1965. с. 168) не превышает требований указанного ГОСТ.
Согласно первому варианту осуществления способа, при обжатии бойками, имеющими на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу под тупым углом γ=135 град., получается правильный восьмигранный профиль. Поворот правильного восьмигранного профиля последовательно перед первым проходом на угол 22,5°, перед вторым проходом - на угол 11,25°, перед третьим проходом - на угол 22,5° устанавливает многогранный профиль в положения, обеспечивающие симметричные условия его деформации с получением последовательно правильных шестнадцати- и тридцатидвухгранных профилей и неправильного двадцатичетырехгранного профиля, диаметр вписанной окружности которых равен диаметру готового круглого профиля.
Согласно второму варианту осуществления способа, при обжатии бойками, имеющими на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу под углом отличным от 135°, получается неправильный восьмигранный профиль. Поворот неправильного восьмигранного профиля последовательно перед первым проходом на угол 45°, перед вторым проходом - на угол 22,5°, перед третьим проходом - на угол 45° обеспечивает установку многогранного профиля в положения, обеспечивающие симметричные условия его деформации с получением последовательно неправильных шестнадцати-, двадцатичетырех- и тридцатидвухгранных профилей, диаметр вписанной окружности которых равен диаметру готового круглого профиля.
Симметричные условия деформации, как известно, гарантируют получение прямолинейного профиля, обеспечивают устойчивое положение профиля в калибре без его сваливания. Сваливание проводит к искажению получаемого профиля, образованию на нем заковов, заусенцев и т.п.
Таким образом, основным эффектом от применения таких технологических операций является уменьшение расхода энергии на формоизменение заготовки, повышение качества получаемых восьмигранных профилей, являющимися заготовками для последующего получения профилей с большим числом граней, обеспечение прямолинейности и высокого качества поверхности готовых профилей в виде шестнадцати-, двадцатичетырех- и тридцатидвухгранников, диаметр вписанной окружности которых равен диаметру готового круглого профиля и соответствующих требованиям стандартов к круглым профилям.
Кроме того, использование известного технического решения-смещения рабочих поверхностей взаимно перпендикулярных бойков относительно друг друга вдоль оси ковки на величину, превышающую длину рабочей поверхности бойка, по новому назначению, а именно, для получения многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям, обеспечивает следующий эффект:
- снимает ограничения по соотношению размеров поперечного сечения исходной квадратной заготовки и получаемых многогранных профилей;
- снимает ограничения по минимальным размерам поперечного сечения получаемых многогранных профилей, т.к. при практически любом применяемом ходе бойков во время ковки многогранные профили не могут попадать в боковые разъемы между бойками.
Благодаря этому расширяются технологические возможности способа получения из квадратной заготовки многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям.
Отсюда следует, что использование предложенного способа обеспечивает получение из широкого сортамента исходных квадратных заготовок качественных многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям, практически неограниченного сортамента при обеспечении высокой стойкости инструмента (бойков) и ограниченном расходе энергии.
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает снижение расхода энергии, расширение технологических возможностей, повышение стойкости бойков и качества получаемых многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям.
Предложенный первый вариант способа получения круглых профилей многопроходной радиальной ковкой проиллюстрирован с применением бойков, боковые поверхности вырезного ручья которых наклонены друг к другу под углом 135 град. При таком угле наклона боковых поверхностей вырезного ручья обеспечивается формирование из квадратной заготовки на первой стадии реализации предложенного варианта способа правильного восьмигранного профиля.
Предложенный второй вариант способа получения круглых профилей многопроходной радиальной ковкой проиллюстрированы с применением бойков, боковые поверхности вырезного ручья которых наклонены друг к другу под углами 120 и 150 град. При таких углах наклона боковых поверхностей вырезного ручья обеспечивается формирование из квадратной заготовки на первой стадии реализации предложенного варианта способа неправильного восьмигранного профиля.
На фиг. 1 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ и зажимные губки манипуляторов во время обжатия квадратной исходной заготовки на диагональ с получением восьмигранного профиля.
На фиг. 2 показан вид на квадратную исходную заготовку и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 135 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия квадратной исходной заготовки бойками на диагональ с получением правильного восьмигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 3 показан вид на квадратную исходную заготовку и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 120 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия квадратной исходной заготовки бойками на диагональ с получением неправильного восьмигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 4 показан вид на квадратную исходную заготовку и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 150 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия квадратной исходной заготовки бойками на диагональ с получением неправильного восьмигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 5 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов перед следующим проходом во время поворота восьмигранного профиля вокруг оси ковки.
На фиг. 6 показан вид на правильный восьмигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 22,5 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 135 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия правильного восьмигранного профиля с получением правильного шестнадцатигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 7 показан вид на неправильный восьмигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 45 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 120 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного восьмигранного профиля бойками с получением неправильного шестнадцатигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 8 показан вид на неправильный восьмигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 45 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 150 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного восьмигранного профиля бойками с получением неправильного шестнадцатигранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 9 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов во время обжатия восьмигранного профиля.
На фиг. 10 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов перед следующим проходом во время поворота шестнадцатигранного профиля вокруг оси ковки.
На фиг. 11 показан вид на правильный шестнадцатигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 11,25 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 135 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия правильного шестнадцатигранного профиля с получением неправильного двадцатичетырехгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 12 показан вид на неправильный шестнадцатигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 22,5 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 120 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного шестнадцатигранного профиля с получением неправильного двадцатичетырехгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 13 показан вид на неправильный шестнадцатигранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 22,5 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 150 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного шестнадцатигранного профиля с получением неправильного двадцатичетырехгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 14 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов во время обжатия шестнадцатигранного профиля с получением двадцатичетырехгранного профиля.
На фиг. 15 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов перед следующим проходом во время поворота двадцатичетырехгранного профиля вокруг оси ковки.
На фиг. 16 показан вид на неправильный двадцатичетырехгранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 22,5 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 135 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного двадцатичетырехгранного профиля с получением правильного тридцатидвухгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 17 показан вид на неправильный двадцатичетырехгранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 45 град. и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 120 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного двадцатичетырехгранного профиля с получением неправильного тридцатидвухгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 18 показан вид на неправильный двадцатичетырехгранный профиль после его поворота вокруг оси ковки на угол 45 град, и бойки, имеющие на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под углом 150 град., в направлении подачи заготовки во время обжатия неправильного двадцатичетырехгранного профиля с получением неправильного тридцатидвухгранного профиля с диаметром вписанной окружности d.
На фиг. 19 показан разрез по двухзаходным бойкам одной пары и вид на двухзаходный боек другой пары, имеющих на рабочей поверхности вырезной ручей, боковые поверхности которого наклонены друг к другу под тупым углом γ, и зажимные губки манипуляторов во время обжатия неправильного двадцатичетырехгранного профиля с получением тридцатидвухгранного профиля.
Получение многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям, многопроходной радиальной ковкой осуществляется двумя взаимно перпендикулярными парами двухзаходных бойков, у которых каждый боек имеет две рабочие поверхности, позволяющие осуществлять деформацию как при прямом, так и при обратном перемещении заготовки (фиг. 1-19). Две пары бойков 1, 2, 3 и 4 имеют на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу в рассматриваемых примерах под углами равными 135, 120 и 150 град. Рабочие поверхности взаимно перпендикулярных бойков смещены вдоль оси ковки на величину S, превышающую длину рабочей поверхности бойка L (фиг. 1). Удержание заготовки по оси ковки, подача ее в бойки и поворот вокруг оси ковки осуществляется двумя манипуляторами А и В (на рисунках для упрощения изображены зажимные губки манипуляторов).
Получение многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям, радиальной ковкой осуществляется за несколько проходов. Количество проходов определяется соотношением размеров поперечного сечения исходной квадратной заготовки и готового круглого профиля. В рассматриваемом примере в целях сокращения числа иллюстраций рассмотрено получение многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям, за четыре прохода.
Исходная заготовка 5 имеет квадратное поперечное сечение (фиг. 1). Перед первым проходом квадратная заготовка 5 зажимается губками манипулятора А, подается данным манипулятором в бойки 1-4 двумя противолежащими ребрами, направленными в вершины вырезных ручьев рабочих поверхностей бойков 1-4 (на диагональ), и начинается обжатие двумя парами бойков 1-4. За счет возвратно-поступательного перемещения (показано вертикальными стрелками) пары бойков 1-4 осуществляют обжатие квадратной исходной заготовки 5 вдоль ее диагоналей. В процессе первого прохода заготовка 5 из манипулятора А передается манипулятору В, который заканчивает осуществление данного прохода (фиг. 1) с получением восьмигранного профиля 6 бойками с вырезными ручьями с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. правильного восьмигранного профиля с внутренними углами равными 135 град. и с диаметром вписанной окружности d (фиг. 2);
- под углом 120 град. неправильного восьмигранного профиля с внутренними углами равными 120 и 150 град. и с диаметром вписанной окружности d (фиг. 3);
- под углом 150 град, неправильного восьмигранного профиля с внутренними углами равными 150 и 120 град. и с диаметром вписанной окружности d (фиг. 4).
Перед вторым проходом (фиг. 5) с помощью манипулятора В производится поворот вокруг оси ковки сформированного в первом проходе восьмигранного профиля.
При ковке бойками с вырезными ручьями с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. поворот вокруг оси ковки правильного восьмигранного профиля производится на угол 22,5 град. (фиг. 6);
- под углами 120 и 150 град. поворот вокруг оси ковки неправильного восьмигранного профиля производится на угол 45 град. (фиг. 7, 8).
За счет возвратно-поступательного перемещения (показано вертикальными стрелками) пары бойков 1-4 осуществляют обжатие восьмигранного профиля. В процессе второго прохода восьмигранный профиль 6 из манипулятора В передается манипулятору А, который заканчивает осуществление данного прохода (фиг. 9) с получением шестнадцатигранного профиля 7 бойками с вырезными ручьями с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. правильного шестнадцатигранного профиля (фиг. 6) с диаметром вписанной окружности d;
- под углом 120 град. и 150 град. неправильного шестнадцатигранного профиля (фиг. 7, 8) с диаметром вписанной окружности d.
Как видно из приведенных рисунков (фиг. 6-8), при применении указанных углов поворота обеспечивается установка восьмигранного профиля в положения, обеспечивающие симметричные условия его деформации с получением шестнадцатигранного профиля с диаметром вписанной окружности равным d.
Перед третьим проходом (фиг. 10) с помощью манипулятора А производится поворот вокруг оси ковки сформированного во втором проходе шестнадцатигранного профиля 7.
При ковке бойками с вырезными ручьями с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. поворот вокруг оси ковки правильного шестнадцатигранного профиля производится на угол 11,25 град. (фиг. 11);
- под углами 120 и 150 град. поворот вокруг оси ковки неправильного шестнадцатигранного профиля производится на угол 22,5 град. (фиг. 12, 13).
За счет возвратно-поступательного перемещения (показано вертикальными стрелками) пары бойков 1-4 осуществляют обжатие шестнадцатигранного профиля. В процессе третьего прохода шестнадцатигранный профиль 7 из манипулятора А передается манипулятору В, который заканчивает осуществление данного прохода (фиг. 14) с получением бойками с вырезными ручьями неправильного двадцатичетырехгранного профиля 8.
Приведенные рисунки (фиг. 11-13) показывают, что при применении указанных углов поворота обеспечивается установка шестнадцатигранного профиля в положения, обеспечивающие симметричные условия его деформации с получением неправильного двадцатичетырехгранного профиля с диаметром вписанной окружности равным d.
Перед четвертым проходом (фиг. 15) с помощью манипулятора В производится поворот вокруг оси ковки сформированного в третьем проходе неправильного двадцатичетырехгранного профиля 8.
При ковке бойками с вырезными ручьями с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. поворот вокруг оси ковки неправильного двадцатичетырехгранного профиля производится на угол 22,5 град. (фиг. 16);
- под углами 120 и 150 град, поворот вокруг оси ковки неправильного двадцатичетырехгранного профиля производится на угол 45 град. (фиг. 17, 18).
За счет возвратно-поступательного перемещения (показано вертикальными стрелками) пары бойков 1-4 осуществляют обжатие неправильного двадцатичетырехгранного профиля. В процессе третьего прохода неправильный двадцатичетырехгранный профиль 8 из манипулятора В передается манипулятору А, который заканчивает осуществление данного прохода (фиг. 19) с получением тридцатидвухгранного профиля 9 бойками с вырезными ручьями наклоненными друг к другу:
- под углом 135 град. правильного тридцатидвухгранного профиля (фиг. 16) с диаметром вписанной окружности d;
- под углом 120 град. и 150 град. неправильного тридцатидвухгранного профиля (фиг. 17, 18) с диаметром вписанной окружности d.
Приведенные рисунки (фиг. 16-19) показывают, что при применении указанных углов поворота обеспечивается установка неправильного двадцатичетырехгранного профиля в положения, обеспечивающие симметричные условия его деформации с получением тридцатидвухгранного профиля с диаметром вписанной окружности равным d.
Таким образом, применение предлагаемого способа обеспечивает получение из квадратной исходной заготовки при симметричных условиях деформации, низком расходе энергии, расширенных технологических возможностях, повышенной стойкости бойков широкого сортамента качественных многогранных профилей, соответствующих требованиям к круглым профилям.
Предложенный способ опробован при горячей ковке многогранных профилей соответствующих требованиям к круглым профилям ∅120, 100 и 80 мм из квадратной заготовки 130 мм на радиально-ковочной машине SKK-14 австрийской фирмы GFM, установленной на одном из предприятий г. Челябинска. При этом применялись две взаимно-перпендикулярные пары бойков, которые имели на рабочей поверхности вырезной ручей с боковыми поверхностями, наклоненными друг к другу под углом 135 град. Бойки имели калибрующие участки, параллельные оси ковки, и обжимные участки, наклоненные под углом 12 град, к оси ковки. Подача заготовки за один ход бойков составляла 8 мм. Число ходов бойков в минуту - 800. Смещение рабочих поверхностей пар бойков вдоль оси ковки составляло S=64 мм. Длина рабочей поверхности бойка L=58 мм.
В результате проведения экспериментальных и опытных работ получены шестнадцати-, двадцатичетырех- и тридцатидвухгранные профили с диаметром вписанных окружностей 120, 100 и 80 мм. Произведен замер диаметров вписанных и описанных окружностей этих профилей, а также сравнение их разницы с предельными отклонениями размеров поперечного сечения стали кованой круглой по ГОСТ 1133-71. Результаты приведены в следующей таблице.
Приведенные в таблице данные позволяют заключить, что получаемые с применением предложенного способа радиальной ковки профили, соответствуют требованиям стандартов к круглым профилям. Дальнейшее увеличение числа граней профиля повышает точность его геометрических размеров и приближает их круглому профилю с номинальными размерами поперечного сечения.
Проведенные опытные работы подтвердили эффективность предложенного способа, а именно, получение многогранных профилей соответствующих требованиям к круглым профилям.