УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ И ПРЕССОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для получения профилей преимущественно из цветных металлов и сплавов методом непрерывной прокатки и прессования.
Известно устройство для непрерывного прессования (метод Конформ) (патент №1370894 GB, запатентован United Kingdom Atomic Energy Authority в 1971 году) содержащее вращающееся колесо с кольцевой рабочей канавкой и примыкающий к нему неподвижный инструмент (башмак), в торце которого установлена матрица, перекрывающая кольцевую рабочую канавку колеса. Заготовка в виде прутка задается в кольцевую рабочую канавку и при вращении колеса подается к башмаку с последующим выдавливанием через матрицу в виде профиля. Подвижное колесо расположено на оси вращения консольно, что позволяет проводить быструю смену колеса во время переналадки и снизить затраты во время проведения ремонтных работ.
Несмотря на преимущества данного устройства, следует отметить и недостатки, характерные для метода «Конформ»:
- высокая энергоемкость процесса, так как затраты на преодоление сил трения по поверхностям инструментального узла требуют применения для привода электродвигателей большой мощности;
- неравномерность деформации, что приводит к искажению продольной и поперечной геометрии получаемых профилей, вызывает неравномерность проработки в объеме деформируемого металла и снижение качества продукции (Сидельников С.Б. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов С.Б.Сидельников, Н.Н.Довженко, Н.Н.Загаров. М.: МАКС Пресс, 2005. 344)
достаточно сложная конструкция прессового узла.
5
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, и техническому результату является устройство для непрерывного прессования металла (Патент РФ 2200644, МПК В21С 25/00, 23/00.), содержащее валок с ручьем и валок с выступом, расположенные в рабочей станине и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица.
Данное устройство, существенно снижает затраты на преодоление сил трения на контактных поверхностях с инструментом и практически устраняет неравномерность истечения обрабатываемого металла во время деформации в рабочем калибре, однако в данном устройстве возникает неравномерная нагрузка по сечению рабочего калибра, что отрицательно сказывается на длительной прочности инструмента. Кроме того, замена валков достаточно трудоемка и вызывает значительные затраты во время переналадки и проведения ремонтных работ.
Основной задачей полезной модели является расширение технологических и эксплуатационных характеристик устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для непрерывной прокатки и прессования профилей, включающем валок с ручьем и валок с выступом, расположенные в рабочей станине консольно и образующие рабочий калибр, на выходе из которого установлена матрица, валки выполнены составными из опорных, рабочих, зажимных и прижимных колец, расположенных на оси вращения каждого валка. Кроме того, для прижима составных валков зажимное кольцо выполнено из двух колец, торцевая сторона одного из них - клинового кольца снабжена клинообразными зубцами, входящих во впадины другого - поджимного кольца.
Конструктивные особенности заявляемого устройства по сравнению с прототипом, характеризующегося отличительными признаками, позволяют расширить технологические и эксплуатационные характеристики устройства,
повысить длительную прочность валков и снизить затраты во время переналадки и проведения ремонтных работ.
По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: валки расположены в рабочей станине консольно и выполнены составными, из опорных, рабочих, зажимных и прижимных колец, расположенных на оси вращения каждого валка. Кроме того, для прижима составных валков зажимное кольцо выполнено из двух колец: торцевая сторона одного из них - клинового кольца снабжена клинообразными зубцами, входящих во впадины другого - поджимного кольца. Выполнение валков составными из опорных, рабочих, зажимных и прижимных колец, расположенных на оси вращения каждого валка, позволяет снизить неравномерность нагрузки по сечению рабочего калибра, устранить концентраторы напряжений в углах рабочего калибра, что значительно повысит длительную прочность предлагаемого устройства. По мере износа отпадает необходимость менять весь рабочий инструмент, а достаточно поменять вышедшее из строя кольцо. Расположение валков в рабочей станине консольно обеспечит быструю переналадку рабочего инструмента и существенно снизит затраты во время проведения ремонтных работ. Выполнение зажимного кольца из двух колец, торцевая сторона одного из них - клинового кольца снабжена клинообразными зубцами, точно входящих во впадины другого - поджимного кольца, позволяет устранить зазор между кольцами во время переналадки инструмента с высокой точностью и практически без люфта, не требует прижимного навинчиваемого кольца, создает нагружение инструмента в основном на сжатие, что положительно скажется на длительной прочности составных валков.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение устройства для непрерывной прокатки и прессования профилей, имеющего указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет расширить технологические и эксплуатационные характеристики устройства, повысить
длительную прочность валков и снизить затраты во время переналадки и проведения ремонтных работ.
Сущность предлагаемого устройства поясняется графическими материалами.
На фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 - разрез по А-А. фиг.1
Заявляемое устройство для непрерывной прокатки и прессования профилей включает валок 1 с выступом и валок 2 с ручьем, образующих рабочий закрытый ящичный калибр 3, который перекрыт на выходе матрицей 13. Валки 1 и 2 расположены в рабочей станине консольно (на чертеже не показано) и выполнены составными, из опорных 4, рабочих 5, зажимных 6 и прижимных колец 7, расположенных на оси вращения каждого валка. Зажимное кольцо 6 выполнено из двух колец 8 и 9, торцевая сторона одного из них - клинового кольца 8 снабжена клинообразными зубцами 10, точно входящих во впадины 11 другого поджимного кольца 9.
Устройство работает следующим образом. Заготовка 12 захватывается опорными 4 и рабочими 5 кольцами составных валков 1 и 2, деформируется в рабочем закрытом ящичном калибре 3 и выдавливается в виде профиля 14 через рабочий канал матрицы 13. Зажимное кольцо 6, состоящее из клинового кольца 8 с клинообразными зубцами 10 и поджимного кольца 9 с впадинами 11, и прижимное кольцо 7 обеспечивают необходимую жесткость и прочность устройства для осуществления процесса деформации.
Пример. С помощью лабораторной установки на базе прокатного стана ДУО 200 провели непрерывную прокатку и прессование прутка размерами 9 мм из сплава алюминия марки АД31. Валки образовывали рабочий закрытый ящичный калибр. Температура прессования составляла 530°С. Прессование прутков проводили через одинаковые матрицы с вытяжкой λ=10 с использованием прототипа и заявляемого устройства, в котором валки были расположены в рабочей станине консольно и выполнены
составными из опорных, рабочих, зажимных и прижимных колец, расположенных на оси вращения каждого валка. Кроме того, для прижима составных валков зажимное кольцо было выполнено из двух колец: торцевая сторона одного из них - клинового кольца снабжена клинообразными зубцами, входящих во впадины другого - поджимного кольца. Во время проведения исследований регистрировали напряженное состояние инструмента и время переналадки.
В заявляемом устройстве по сравнению с прототипом отмечено снижение неравномерности и асимметричность нагружения валков более чем в два раза, что позволит повысить длительную прочность инструмента, при этом время переналадки уменьшилось почти на порядок.
Таким образом, применение заявляемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить длительную прочность валков и снизить затраты во время переналадки и проведения ремонтных работ.