Анализ технологических схем волочения шестигранного профиля

но-деформированного состояния проволоки на всем маршруте волочения с учетом изменения ее механических характеристик. Это даст возможность оптимизировать процесс волочения, предложить конструкцию модуля ПВП и увеличить срок службы инструмента.

Список литературы

1. Арсеньев В.В. Состояние и перспективы развития производства метизов в России // Метиз. 2007. № 11. С. 13-19.

2. Стальная проволока: монография / Х.Н. Белалов, А.А. Клековкин, Н.А. Клековкина, Г.С. Гун, А.Г. Корчунов, М.А. Полякова. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. унта им. Г.И. Носова. 2011. 689 с.

3. Сергеев Ю.А., Колесникова С.Ю. Анализ моделирования процесса волочения круглых изделий конечно-элементарном комплексе DEFORM-2D // Материалы XVII междунар. науч.-практ. конф. «Современные техника и технологии». Секция 3: Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств. 2012.

References

1. Arsenev V.V. Status and development perspectives of a hardware production in Russia // Metiz. 2007. № 11. P. 13-19.

2. Steel wire: monograph / H.N. Belalov, A.A. Klekovkin, N.A. Klekovkina, G.S. Gun, A.G. Korchunov, M.A. Polyakova. Magnitogorsk: Publishing house of Magnitogorsk state technical university named after G.I. Nosov. 2011. 689 p.

3. Sergeev Yu.A., Kolesnikova S.Yu. Analysis of modeling of round products drawing in finite and elementary DEFORM-2D complex// Materials of XVII international scientific and practice conference «The modern technic and technologies». Section 3: Technology, equipment and automatization of machinery production. 2012.

УДК 621.771

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ВОЛОЧЕНИЯ ШЕСТИГРАННОГО ПРОФИЛЯ

Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г.

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова», г. Магнитогорск, Россия

Калиброванный шестигранный прокат находит основное применение в машиностроении, в качестве заготовок при производстве различных деталей. Преимущества применения шестигранного профиля обусловлены более высоким коэффициентом использования металла (0,8...0,95) по сравнению с механической обработкой сортового проката (0,3...0,65).

Калиброванный шестигранный прокат используется в основном для изготовления точёного крепежа ответственного назначения, нестандартного крепежа, а также направляющих, фигурных валов и др. Применение крепежа, получаемого холодной штамповкой, в ответственных узлах таких, как рулевое управление, тормозные системы автомобилей, не допускается по причине наличия микротрещин и остаточных напряжений. Основными потребителями калиброванного шестигранного проката на сегодняшний день являются автомобильные заводы. Изготавливается продукция в бунтах и прутках из марок

сталей по ГОСТ 380-94, ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1414-75, ГОСТ 10702-78, ГОСТ 4543-71 и других марок сталей по требованию заказчика [1-4].

Основным нормативным документом, определяющим характеристики качества калиброванного шестигранного проката, является ГОСТ 8560-78. Данный стандарт распространяется на размеры профиля "под ключ" от 3 до 100 мм и предусматривает три поля допуска размеров - по квалитетам Ы0, Ы1 и Ы2. Поверхность калиброванного проката должна быть чистой, гладкой, светлой или матовой, без трещин, плен, закатов и окалины. Качество поверхности должно соответствовать группам А, Б и В по ГОСТ 1051-73. На поверхности проката допускаются винтообразные следы от правки и волочения, получающиеся в процессе производства и не нарушающие сплошности металла, если глубина их залегания не превышает норм, установленных для дефектов поверхности. По требованию заказчика изготавливают профиль групп А и Б с нормируемой шероховатостью поверхности по Яа не более 2,5 мкм при базовой длине 0,8 мм и Яа не более 1,25 мкм при базовой длине 0,8 мм по ГОСТ 2789-73. Кривизна прутков в зависимости от поля допуска и размера "под ключ" не должна превышать 3 мм на 1 м длины. Скручивание прутка вокруг продольной оси не должно превышать 3 град. на 1 м длины. Длина смятых концов прутков не должна превышать 20, 25 и 30 мм для прутков с размерами до 25, 50 и 70 мм, соответственно. Радиус закругления кромок не должен превышать 0,5 мм для размеров менее 25 мм; для размеров свыше 25 мм первой категории - 0,5 мм; для размеров свыше 25 мм второй категории - 1,0 мм. Указанные требования к качеству готового профиля при необходимости могут согласовываться с требованиями заказчика.

На сегодняшний день основным способом производства калиброванного шестигранного проката является волочение горячекатаной шестигранной заготовки в монолитной волоке за один-два прохода.

Схема волочения из шестигранника в шестигранник. При производстве калиброванного проката шестигранного профиля размером 17-41 мм на цепных станах ИЗТМ в калибровочном цехе ОАО «ММК-МЕТИЗ» используется следующая технологическая схема - в монолитной волоке обрабатывается шестигранная заготовка за один проход с абсолютным обжатием 2 мм.

В результате расчетов энергосиловых параметров (табл. 1) для различных марок стали и рабочих углов волочения при данной схеме волочения выявлено, что при увеличении рабочего угла волоки напряжение волочения снижается (рис. 1).

На рис. 2 представлена зависимость напряжения волочения от относительного обжатия при постоянном абсолютном обжатии. Таким образом, при уменьшении размера готового проката с 41 до 17 мм напряжение волочения увеличивается примерно в 2 раза.

Деформационные и энергосиловые параметры процесса волочения по схеме «шестигранник-шестигранник»

Размер под ключ г/к проката, мм Размер под ключ к/проката, мм Абсолютное обжатие, мм Относительное обжатие, % Коэффициент вытяжки Усилие волочения, кН

марка стали АС 14 марка стали 10 марка стали 40

10° 14° 18° 10° 14° 18° 10° 14° 18°

19 17 2 19,9 1,25 50,7 47,1 45,0 46,0 42,8 40,9 58,8 54,8 52,4

20 18 2 19,0 1,23 54,4 50,6 48,4 49,3 45,9 43,9 63,0 58,7 56,2

21 19 2 18,1 1,22 58,2 54,1 51,8 52,7 49,1 47,0 67,2 62,6 60,0

22 20 2 17,4 1,21 62,1 57,8 55,3 56,2 52,3 50,1 71,5 66,7 63,9

23 21 2 16,6 1,20 66,0 61,4 58,8 59,7 55,6 53,3 75,9 70,7 67,8

24 22 2 16,0 1,19 70,0 65,2 62,4 63,3 59,0 56,5 80,3 74,9 71,8

26 24 2 14,8 1,17 78,1 72,9 69,9 70,6 65,9 63,2 89,3 83,4 80,0

27 25 2 14,3 1,17 82,3 76,8 73,7 74,4 69,4 66,6 93,9 87,7 84,2

28 26 2 13,8 1,16 86,6 80,8 77,5 78,2 73,0 70,1 98,6 92,2 88,5

29 27 2 13,3 1,15 90,9 84,9 81,5 82,1 76,7 73,6 103,3 96,6 92,8

30 28 2 12,9 1,15 95,3 89,0 85,5 86,0 80,4 77,2 108,1 101,2 97,2

32 30 2 12,1 1,14 104,2 97,5 93,7 94,0 88,0 84,5 117,9 110,5 106,2

34 32 2 11,4 1,13 113,5 106,3 102,2 102,3 95,8 92,1 128,0 120,0 115,5

36 34 2 10,8 1,12 123,0 115,3 111,0 110,7 103,9 100,0 138,3 129,9 125,1

38 36 2 10,2 1,11 132,8 124,6 120,0 119,5 112,2 108,1 148,9 140,0 134,9

40 38 2 9,8 1,11 142,8 134,2 129,3 128,5 120,7 116,4 159,8 150,4 145,0

42 40 2 9,3 1,10 153,2 144,1 138,9 137,7 129,5 124,9 171,0 161,0 155,4

43 41 2 9,1 1,10 158,4 149,1 143,8 142,4 134,0 129,3 176,7 166,5 160,7

17,0

10,0

10

40 _ АС 14 10 -

15

Рабочий угол волоки, град.

20

Рис. 1. Зависимость напряжения волочения от рабочего угла волоки при деформации из шестигранника размером 29 мм в шестигранник размером 27 мм

для различных марок стали

гм . 2

8 5 к г

а. х

Ф га х хо

о ш

21,0 -

19,0 -

17,0 -

15,0 -

13,0 -

11,0 -

9,0 -

7,0 -7,

9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 Относительное обжатие, %

40

АС 14 10

19,0

21,0

Рис. 2. Зависимость напряжения волочения от относительного обжатия при схеме деформации из шестигранника в шестигранник при рабочем угле волоки 14° и абсолютном обжатии 2 мм для различных марок стали

Схема волочения из круга в шестигранник. Волочение за одну протяжку круглой заготовки в шестигранный профиль размером «под ключ» 8-18 мм производится на волочильном стане ИЗТМ 10-28.

Деформация осуществляется трехступенчатым деформированием. При этом в калибре в виде правильного треугольника, образованного валками роликовой волоки первой ступени, формируют предчистовые размеры трех из шести граней шестигранника. В калибре, образованном валками роликовой волоки второй ступени, и повёрнутом на угол 60° по отношению к калибру первой ступени, формируют предчистовые размеры трёх оставшихся граней шестигранника. Суммарная вытяжка в роликовой клети составляет 1,27-1,44, относительное обжатие 21,1-30,7 %. Чистовые размеры формируют в калибрующей монолитной волоке с вытяжкой 1,07 - 1,08 (относительное обжатие 6,5-7,5 %). Применение подобной конструкции сдвоенного инструмента объясняется необходимостью повышения точности получаемого профиля, когда монолитная волока выполняет роль калибрующей протяжки. Деформационные и энергосиловые параметры процесса волочения по схеме «круг-шестигранник» представлены в табл. 2

Деформационные и энергосиловые параметры процесса волочения по схеме «круг-шестигранник»

Диаметр г/к проката, мм Размер под ключ, мм Абсолютное обжатие, мм Относительное обжатие, % Коэффициент вытяжки Усилие волочения, кН

Клеть Мон. вол. Клеть Мон. вол. Кле ть Мон. вол. Клеть Мон. вол. марка стали АС 14 марка стали 10 марка стали 40

10° 14° 18° 10° 14° 18° 10° 14° 18°

10 8,2 7,91 1,8 0,29 25,8 6,9 1,35 1,07 13,8 13,5 13,3 12,7 12,4 12,2 14,3 16,5 16,3

10,2 8,2 7,91 2 0,29 28,7 6,9 1,40 1,07 14,8 14,6 14,4 13,7 13,4 13,2 16,9 17,9 17,7

11 9,23 8,91 1,77 0,32 22,3 6,8 1,29 1,07 15,7 15,4 15,2 14,4 14,1 13,9 23,2 18,7 18,4

13 10,3 9,91 2,7 0,39 30,7 7,4 1,44 1,08 24,9 24,4 24,1 22,9 22,5 22,2 23,7 30,0 29,7

14 11,32 10,89 2,68 0,43 27,9 7,5 1,39 1,08 28,0 27,4 27,1 25,7 25,2 24,9 37,0 33,6 33,2

15 12,35 11,89 2,65 0,46 25,2 7,3 1,34 1,08 30,9 30,2 29,9 28,4 27,8 27,4 41,0 37,0 36,5

16 13,4 12,89 2,6 0,51 22,6 7,5 1,29 1,08 34,0 33,2 32,7 31,2 30,5 30,0 44,5 40,4 39,8

18 14,4 13,89 3,6 0,51 29,4 7,0 1,42 1,0.7 46,5 45,6 45,1 42,7 41,9 41,5 48,2 55,9 55,3

19 15,4 14,89 3,6 0,51 27,5 6,5 1,38 1,07 50,1 49,1 48,6 46,0 45,2 44,7 65,5 60,1 59,4

20 16,5 15,89 3,5 0,61 24,9 7,3 1,33 1,08 54,6 53,4 52,7 50,2 49,1 48,4 69,8 65,2 64,3

21 17,55 16,89 3,45 0,66 23,0 7,4 1,30 1,08 58,7 57,3 56,5 53,9 52,6 51,8 75,4 69,7 68,7

22 18,6 17,89 3,4 0,71 21,1 7,5 1,27 1,08 62,7 61,1 60,2 57,6 56,1 73,0 80,2 74,2 73,0

На рис. 3 приведены зависимости напряжения волочения от рабочего угла волоки для различных схем волочения. Из рис. 3 видно, что напряжение волочения при схеме деформации «круг-шестигранник» на 10-20 % выше, чем при схеме «шестигранник-шестигранник». При изготовлении шестигранника размером 17 мм разница по величине напряжения составляет 30-40 % (рис. 4). Зависимость от рабочего угла волоки для данной схемы деформации более слабая, так как основная деформация происходит в роликовой клети.

Рабочий угол волоки, град.

Рис. 3. Зависимость напряжения волочения от рабочего угла волоки при изготовлении шестигранного профиля размером 18 мм для различных схем деформации (марка стали АС14): а - из круглого подката диаметром 22 мм; б - из шестигранного подката размером 20 мм

см

. д

ф *

к к г с. х с Ф

(О г хо

о ш

25,0

24,0 -

23,0 -

22,0 -

21,0 -

20,0 -

19,0 -

18,0 -

17,0 -

16,0 -11

15

Рабочий угол волоки, град.

20

Рис. 4. Зависимость напряжения волочения от рабочего угла волоки при изготовлении шестигранного профиля размером 17 мм для различных схем деформации (марка стали АС14): а - из круглого подката диаметром 21 мм; б - из шестигранного подката размером 19 мм

Использование в качестве заготовки более дешёвого подката круглого сечения (на 1015 %) для волочения шестигранного проката в монолитных волоках имеет ряд существенных недостатков: значительная неравномерность деформации по периметру канала волоки, наличие больших сил трения между поверхностями инструмента и обрабатываемой заготовки, сложность формирования граней профиля с требуемыми радиусами закругления и др. На наш взгляд, устранение этих недостатков при использовании подката с круглым

сечением возможно при применении роликовых волок с многовалковыми калибрами. Преимущества данного способа определяются более благоприятной схемой напряжённо-деформированного состояния, по сравнению с двухвалковыми калибрами, и заменой трения скольжения в монолитных волоках на трение качения в очаге деформации.

Список литературы

1. Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г. Пути повышения точности размеров калиброванного металла для машиностроения // Труды междунар. конф. «Образование через науку». М.: МГТУ им. Баумана, 2005. С. 211-212.

2. Гун Г.С., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г. Возможности повышения качества калиброванной стали в рамках традиционной технологии // Обработка сплошных и слоистых материалов: Межвуз. междунар. сб. науч. тр. / Под ред. проф. Г.С. Гуна. Магнитогорск: МГТУ, 2003. С. 240-243.

3. Формирование качества поверхности стали при калибровании в монолитной волоке: Монография / А.Г. Корчунов, В.Н. Лебедев, В.Е. Семенов, К.Г. Пивоварова, В.П. Рудаков. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007.- 88 с.

4. Влияние способа обработки на состояние поверхности калиброванного металла / Рудаков В.П., Чукин В.В., Корчунов А.Г., Пивоварова К.Г., Андреев В.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2003. № 3. С. 41-42.

5. Создание и развитие теории квалиметрии металлургии / Г.С. Гун, Г.Ш. Рубин, М.В. Чукин, И.Г. Гун, И.Ю. Мезин, А.Г. Корчунов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2003. № 5(45). С. 67-69.

References

1. Gun G.S., Korchunov A.G., Pivovarova K.G. Ways of increase of sizes accuracy of calibrated metal for mechanical engineering // Works of the international conference «Education through science». M.: MSTU of Bauman, 2005. P. 211-212.

2. Gun G.S., Korchunov A.G., Pivovarova K.G. Opportinities of quality improvement of calibrated steel within traditional technology // Handling of void-free and layered materials: interuni-versity collection of scientific works. / Under edition of prof. G.S. Gun. Magnitogorsk: MSTU, 2003. P. 240-243.

3. Forming of surface steel quality in case of calibration in monolithic die block: Monograph / A.G. Korchunov, V.N. Lebedev, V.E. Semenov, K.G. Pivovarova, V.P. Rudakov. Magnitogorsk: SEI of HPE «MSTU», 2007.- 88 p.

4. Influence of a treatment method on a surface condition of the calibrated metal / Rudakov V.P., Chukin V.V., Korchunov A.G., Pivovarova K.G., Andreev V.V. // Vestnik of Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov. 2003. № 3. P. 41-42.

5. Metallurgy qualimetry theory design and development / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.G. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2013. № 5 (45). P. 67-69.

УДК 621.771.23

ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАКЛЕПОК С ПОЛУКРУГЛОЙ ГОЛОВКОЙ 16X65 ПО ГОСТ 10299-80 В УСЛОВИЯХ ОАО «ММК-МЕТИЗ»

Носков С.Е., Пудов Е.А., Ситниченко О.А., Шиморенко И.В.

ОАО «ММК-МЕТИЗ», г. Магнитогорск, Россия

Заклепки с фасонными головками - полукруглой, потайной, плоской, полупотайной -являются весьма распространенными крепежными изделиями, широко используемыми в различных отраслях машиностроения, приборостроения и строительстве в качестве деталей неразъемных соединений. Производство заклепок освоено на ряде метизных заводов Россий-

102