УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ И ПРЕССОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ

Полезная модель относится к области обработки металлов давлением и может быть использована для получения длинномерных профилей с ультрамелкозернистой структурой преимущественно из цветных металлов и сплавов методом непрерывной прокатки и прессования.
Известно устройство для непрерывного прессования (патент РФ на полезную модель №96798, МПК B21C 25/00, 23/08 опубл. 2010.08.20), содержащее приводное колесо с калибром и кольцевую вставку с матрицей, которая выполнена шарообразной формы и установлена с возможностью поворота ее в кольцевой вставке.
Данное устройство позволяет снизить силу прессования и уровень остаточных напряжений в пресс-изделии за счет того, что в процессе выдавливания в отверстие шарообразной матрицы пресс-изделия происходит самопроизвольное ориентирование ее продольной оси в направлении наименьшего сопротивления течению материала.
Однако недостатком известного устройства является то, что при реализации процесса непрерывного прессования металла с помощью данного устройства существенны затраты энергии на преодоление сил трения на поверхности контакта неподвижной кольцевой вставки и подвижного колеса, что приводит к значительному абразивному износу инструмента, снижению стабильности процесса. Кроме того, являясь одним из наиболее нагруженных элементов конструкции, выступ испытывает действие изгибающего момента, что приводит к его малой стойкости.
Известен способ деформационной обработки металлической заготовки в виде прутка (патент РФ на изобретение №2417857, МПК B21J 5/06, B21C 23/00, опубл. 2011.05.10), включающий подачу заготовки в рабочий канал, образованный между вращающимся диском со сплошной окружной канавкой и неподвижной ограничивающей основой, окружающей часть длины кольцевой канавки, причем на выходе рабочего канала обеспечивают изменение его направления посредством опорной детали, установленной в кольцевой канавке, а посредством вращения диска обеспечивают продвижение заготовки по рабочему каналу в направлении его выхода, осуществляя при этом непрерывное равноканальное угловое прессование без значительного изменения поперечного сечения заготовки.
Недостатком данного способа также является низкая стойкость опорной детали и в связи с этим ухудшение качества пресс-изделия за счет появления заусенца, вызванного увеличением зазора между изнашиваемыми рабочими поверхностями опорной детали и вращающегося диска.
Известно также устройство для непрерывной прокатки и прессования профилей (патент РФ на полезную модель №102542, МПК B21C 23/00, опубл. 2011.03.10), включающее валок с ручьем и валок с выступом, образующие закрытый ящичный калибр прямоугольного сечения, на выходе из которого установлена матрица, данная матрица выполнена в виде прямой трапецеидальной призмы, на заходной части которой наклонные грани имеют вогнутые поверхности с радиусами закруглений, соответствующими радиусам валков, а в конце вогнутого участка наклонные грани расположены по касательной к поверхности валков.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для непрерывной прокатки и прессования профилей (патент РФ на полезную модель №119267, МПК B21C 23/00, опубл. 2012.08.20), 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 с различной продольной толщиной вдоль оси прокатки, на заходной части которой имеется выступ, соответствующий прямоугольному сечению закрытого ящичного калибра.
Недостатком прототипа и предыдущего известного устройства является невозможность достижения больших пластических деформаций из-за изменения поперечного сечения готового пресс-изделия относительно исходной заготовки.
Задачей полезной модели является снижение энергозатрат за счет введения дополнительных рабочих поверхностей с активными силами трения.
Технический результат заключается в повышении стойкости инструмента за счет введения вращающегося принимающего валка, исключающего при этом действие на него изгибающего момента.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство для непрерывной прокатки и прессования профилей, содержащее два подающих валка с ручьями, образующих рабочий калибр, на выходе из которого расположена матрица с рабочим каналом для прессования, дополнительно снабжено принимающим валком, расположенным по отношению к подающим валкам в перпендикулярной плоскости, с возможностью изменения направления рабочего канала, рабочий канал матрицы имеет входную вертикальную и выходную части, причем паз принимающего валка образует вместе с выступом матрицы выходную часть рабочего канала, осевая линия которого является дугой окружности, а также ось вращения принимающего валка смещена относительно оси прокатки так, чтобы угол пересечения входной и выходной частей рабочего канала в матрице был приближен к прямому углу.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для непрерывной прокатки и прессования профилей, а на фиг. 2 - изометрическая проекция устройства.
Устройство содержит два подающих валка 1 и 2 с ручьями, образующих рабочий калибр, на выходе из которого расположена матрица 3 с рабочим каналом для прессования, соответствующим поперечному сечению исходной заготовки 4. Рабочий канал матрицы имеет входную вертикальную часть и выходную часть. Принимающий валок 5 установлен в перпендикулярной плоскости по отношению к плоскости подающих валков 1 и 2 так, что паз принимающего валка 5, на который установлена матрица, образует вместе с выступом матрицы выходную часть рабочего канала, осевая линия которого является дугой окружности. Ось вращения принимающего валка 5 смещена относительно оси прокатки так, чтобы угол пересечения входной и выходной частей рабочего канала в матрице был приближен к прямому углу.
Устройство работает следующим образом.
Заготовка 4 круглого сечения с помощью подающих валков 1 и 2 под действием активных сил трения обжимается в рабочем калибре, после деформирования в валках упирается в принимающий валок 5, вращающийся в плоскости, перпендикулярной к плоскости подающих валков 1 и 2, и осаживается во входной вертикальной части рабочего канала матрицы 3 до исходных поперечных размеров. Далее заготовка подвергается угловому прессованию при прохождении угловой области выходной части рабочего канала, образованного пазом вращающегося принимающего валка 5 и выступом матрицы 3. Посредством такого расположения валков заготовка прессуется на угол, значение которого зависит от диаметра принимающего валка 5 и положения его оси вращения относительно оси прокатки. При прохождении металла через зону пересечения входной и выходной частей рабочего канала заготовка накапливает деформацию порядка 0,8-0,9. Степень и схема (сдвиг, растяжение, сжатие) деформации зависят от разности скоростей вращения подающих и принимающего валков. Вращение (активное или пассивное) принимающего валка 5 способствует уменьшению энергосиловых параметров прессования за счет действия активных сил трения на заготовку со стороны принимающего валка 5 и увеличению стойкости инструмента за счет исключения изгиба упорного элемента конструкции - принимающего валка 5.
Таким образом, предложенное устройство позволяет снизить затраты энергии на преодоление пассивных сил трения за счет введения дополнительных поверхностей с активными силами трения, а также повысить стойкость инструмента, снизить истирание рабочих поверхностей за счет введения в конструкцию устройства вращающегося принимающего валка, обеспечивая при этом высокую пластическую деформацию в материале заготовки.