УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ И ПРЕССОВАНИЯ КАТАНКИ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для получения катанки с относительно небольшим поперечным сечением преимущественно из цветных металлов и сплавов методом непрерывной прокатки и прессования.
Известно устройство для непрерывной прокатки и прессования металла (Патент SU №1785459, МПК B21C 23/00, 25/00 от 07.02.1990, опубл. 30.12.1992), содержащее валок с ручьем и валок с выступом, образующие закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения, на выходе из которого установлена матрица под углом к общей вертикальной оси валков.
В данном устройстве на контактных поверхностях валков и матрицы образуется заусенец из деформируемого металла, что нарушает стабильность непрерывного процесса деформирования, вызывает перекос матрицы, искажение поперечного сечения катанки и снижает качество изделий. Для устранения заусенца проводят операцию зачистки поверхности валков, которая достаточно трудоемка и ее не всегда может быть выполнена в рабочем режиме, вследствие чего приводит к необходимости остановки устройства и отрицательно сказывается на производительности. Кроме того, образование заусенца снижает выход годного.
7
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывной прокатки и прессования профилей (Патент на полезную модель №102542 RU МПК B21C 23/08 от 20.08.2010, опубл. 10.03.2011 бюл. №7), содержащее валок с ручьем и валок с выступом, образующие закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения, на выходе из которого установлена матрица, выполненная в виде прямой трапецеидальной призмы, на заходной части которой на наклонных гранях выполнены вогнутые поверхности с радиусами закруглений соответствующими радиусам валков, а в конце вогнутого участка наклонные грани располагаются по касательной к поверхности валков.
В данном устройстве за счет геометрии поверхности матрицы образуется равномерный зазор между поверхностями валков и матрицы, что приводит к образованию заусенца заданной толщины. Однако трение на контакте матрицы с валками может приводить к истиранию ее боковых граней, продвижению матрицы в зазор между валками, заклиниванию последних и остановке процесса. Это нарушает непрерывность процесса, снижает производительность и выход годного. Кроме того, истирание матрицы приводит к увеличению контактного трения, ее повышенному абразивному износу, что увеличивает затраты на изготовление инструмента и в целом на производство катанки.
Основной задачей полезной модели является повышение эффективности процесса непрерывной прокатки и прессования катанки за счет расширения ее технологических возможностей и сроков эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для непрерывной прокатки и прессования катанки, включающем валок с выступом и валок с ручьем, образующие закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения, на выходе из которого установлена матрица, выполненная в виде прямой трапецеидальной призмы, которая дополнительно содержит соединенные последовательно калибрующую вставку и антифрикционную вставку, имеющую возможность контакта с рабочими поверхностями калибра валков. При этом калибрующая вставка выполнена с наклоном боковых граней под углом β=5-10° к оси прессования.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом характеризуются отличительными признаками и позволяют повысить эффективность процесса непрерывной прокатки и прессования.
По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: матрица дополнительно содержит соединенные последовательно калибрующую вставку и антифрикционную вставку, имеющую возможность контакта с рабочими поверхностями калибра валков.
Калибрующая вставка матрицы выполнена с наклоном боковых граней под углом β=5-10° к оси прессования. При использовании валков с большим радиусом в случае, когда β=0-4° происходит истирание боковых граней калибрующей вставки матрицы поверхностями валков за счет увеличения площади контакта, поэтому выполнение ее с углом β<5° нецелесообразно. С увеличением угла β>10° нарушается прочность калибрующей вставки матрицы. Антифрикционная вставка, установленная за калибрующей вставкой, контактирует с рабочими поверхностями валков и препятствует истиранию и продвижению последней в зазор между валками, что исключает заклинивание валков в процессе прокатки.
Использование матрицы, дополнительно содержащей соединенные последовательно калибрующую вставку и антифрикционную вставку, имеющую возможность контакта с рабочими поверхностями калибра валков, позволяет существенно увеличить срок службы матрицы за счет того, что калибрующая вставка матрицы выполнена с наклоном боковых граней под углом β=5-10° к оси прессования, что уменьшает зону контакта матрицы с рабочими поверхностями валков, а антифрикционная вставка предохраняет калибрующую вставку от истирания, препятствует продвижению ее в зазор между валками и исключает заклинивание валков в процессе прокатки.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Выполнение устройства для непрерывной прокатки и прессования катанки, имеющего указанную выше совокупность отличительных признаков, обеспечивает повышение эффективности процесса получения катанки.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 общий вид устройства, на фиг. 2 - местный вид матрицы и на фиг. 3 - матрица в сборке.
Заявляемая полезная модель - устройство для непрерывной прокатки и прессования катанки включает валок 1 с выступом и валок 2 с ручьем, образующих рабочий закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения, на выходе из которого установлена матрица 3, которая дополнительно содержит соединенные последовательно калибрующую вставку 4 и антифрикционную вставку 5, имеющую возможность контакта с рабочими поверхностями калибра валков. Калибрующая вставка 4 имеет рабочий канал 7, соответствующий поперечному сечению катанки 8.
0
М
ПМ
Устройство работает следующим образом. Заготовка 6 начальной высоты h захватывается валками 1 и 2, деформируется до высоты к, в закрытом ящичном калибре прямоугольного сечения и выдавливается в виде катанки 8 через рабочий канал матрицы 7, имеющей высоту рабочей полости матрицы h. При этом матрица в рабочем положении в калибре располагается на расстоянии L от оси валков. Калибрующая вставка матрицы 4 выполнена с наклоном боковых граней под углом β=5-10° к оси прессования, что уменьшает зону контакта матрицы с рабочими поверхностями валков. Антифрикционная вставка 5 контактирует с рабочими поверхностями вращающихся валков, препятствует истиранию и продвижению калибрующей вставки 4 в зазор между валками, что исключает заклинивание валков в процессе прокатки. Все это повышает непрерывность процесса, следовательно, увеличивает производительность и выход годного. Кроме того, позволяет существенно снизить износ матрицы и сократить затраты на изготовление инструмента и в целом производство катанки.
1
2
3
К
1
М
0
0
0
ПМ
Пример. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана ДУО 200 провели непрерывную прокатку и прессование прутка диаметром 9 мм из жаропрочного алюминиевого сплава системы Аl-0,25 Zr. Валки радиусами R=241 мм, R=197 мм и R=230 мм образовывали закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения шириной b=20 мм с высотой обжатия h=12 мм. Температура деформирования составляла 550 С.Прессование прутков проводили через обычную матрицу (прототип) и через предлагаемую (заявляемое устройство) с вытяжкой 7,86 и высотой рабочей полости h=25 мм. Исходные заготовки имели размеры h=b·l=20×20×400 мм. В заявленном устройстве матрица дополнительно содержала соединенные последовательно калибрующую вставку и антифрикционную вставку, имеющую возможность контакта с рабочими поверхностями калибра валков. При этом матрица в рабочем положении в калибре располагалась на удалении от оси валков на расстоянии L=53 мм. Калибрующая вставка была выполнена с наклоном боковых граней под углом β=5° к оси прессования, а антифрикционная вставка контактировала с рабочими поверхностями вращающихся валков, за счет чего препятствовала истиранию и продвижению калибрующей вставки в зазор между валками, что исключало заклинивание валков в процессе прокатки.
Заявляемое устройство иллюстрируется, где на фиг. 3 показана матрица, содержащая: а - калибрующую вставку; 6 - переходник; в - антифрикционную вставку; г - матрицу; д - детали матрицы в сборке.
В прототипе матрица была выполнена в виде прямой трапецеидальной призмы с наклоном боковых граней направленным по касательной к рабочим поверхностям валков, а на заходной ее части на наклонных гранях имелись вогнутые поверхности длиной 4 мм с радиусами закругления, соответствующими радиусам валков.
Далее проводили экспериментальные исследования непрерывной прокатки и прессования, используя матрицу (прототип) и предлагаемую (заявляемое устройство).
В заявляемом устройстве и в прототипе отмечено равномерное покрытие рабочей поверхности на обоих валках пленкой алюминия толщиной не более 0,2 мм, что является неизбежным при горячей деформации алюминия без смазки. Однако, при использовании заявляемого устройства в отличии от прототипа, истирание калибрующей вставки рабочими поверхностями валков отсутствовало, так как антифрикционная вставка контактировала с валками, препятствуя продвижению калибрующей вставки в зазор между валками, и тем самым обеспечивала более длительную работу устройства до смены рабочего инструмента.
Таким образом, применение заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность процесса непрерывной прокатки и прессования катанки за счет расширения ее технологических возможностей и сроков эксплуатации.