СТАН ДЛЯ РАСКАТКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Предложение относится к устройствам обработки металлов давлением с целью получения осесимметричных деталей высокой прочности и жаропрочности.
Известен стан для изготовления осесимметричных деталей содержащий печь для нагрева заготовки осесимметричной детали, подвижные каретки с раскатными головками, в которых установлены раскатные ролики, приводимые во вращение двигателями, пиноли, для фиксации и вращения заготовки с помощью двигателей, кинематически соединенных с пинолями и средства контроля глубины и температуры раскатки в зоне сопряжения раскатных роликов с заготовкой осесимметричной детали.
(см. Патент РФ №2134175 B21H 1/00, 1997 г.),
Согласно этому техническому решению раскатываемая деталь, устройство фиксации заготовки и раскатные головки размещены в печи. Размеры детали определяют датчиком профиля, а температуру в зоне раскатки термометрами. Механизмы обеспечения вращения заготовки и роликов имеют устройства реверса и отключения для обеспечения свободного вращения заготовки при ее деформации, а также роликов. Стан дает возможность получать осесимметричные детали из труднодеформируемых материалов.
Однако, процесс этот сложен и энергоемок.
Техническим результатом предложения является снижение энергоемкости раскатки осесимметричных деталей из жаропрочных труднодеформируемых материалов при упрощении конструкции стана.
Указанный результат достигается тем, что стан для раскатки осесимметричных деталей, содержащий печь для нагрева заготовки осесимметричной детали, подвижные каретки с раскатными головками, в которых установлены раскатные ролики, приводимые во вращение двигателями, пиноли, для фиксации и вращения заготовки с помощью двигателей, кинематически соединенных с пинолями и средства контроля глубины и температуры раскатки в зоне сопряжения раскатных роликов с заготовкой осесимметричной детали, дополнительно оснащен системой нагрева зоны сопряжения раскатных роликов с заготовкой, включающей лазеры и оптические системы для формирования светового пучка лазеров, средство контроля температуры раскатки выполнено в виде, установленных с каждой стороны обрабатываемой заготовки тепловизионных камер с оптическими системами и оптическими фильтрами, средство контроля глубины раскатки выполнено в виде оптико-электронных датчиков, включающих светодиоды и оптические системы, причем печь установлена с возможностью ее горизонтального перемещения.
Таким образом, стан, содержащий все необходимые составные части для раскатки осесимметричных деталей реализует технологический процесс раскатки в открытом пространстве за пределами печи при поддержании температуры в зоне раскатки с помощью лазерных установок.
На фиг. 1. представлены основные узлы стана для изготовления осесимметричных деталей.
На фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1
На фиг. 3 - схема лазерного нагрева заготовки и контроля параметров раскатки заготовки осесимметричной детали.
Стан для раскатки осесимметричных деталей (фиг. 1), содержит печь 1 установленную с возможностью ее горизонтального перемещения (фиг. 2) и предназначенную для нагрева заготовки 2 осесимметричной детали, подвижные каретки 3 и 4 с раскатными головками 5, 6, 7, 8, в которых установлены раскатные ролики 9, 10, 11, 12, приводимые во вращение двигателями 13, 14, 15, 16, пиноли 17, 18, для фиксации и вращения заготовки с помощью двигателей 19, 20, кинематически соединенных с пинолями, систему нагрева зоны сопряжения раскатных роликов с заготовкой (фиг. 3), включающую лазеры 21, 22 и оптические системы 23, 24 для формирования светового пучка лазеров, средство контроля температуры раскатки выполненное в виде, установленных с каждой стороны обрабатываемой заготовки тепловизионных камер 25, 26 с оптическими системами 27, 28 и оптическими фильтрами 29, 30, 31, 32, средство контроля геометрии раскатываемой детали, выполненное в виде оптико-электронных датчиков, включающих светодиоды 33, 34 и оптические системы 35-40.
Устройство работает следующим образом.
Заготовка 2 фиксируется и зажимается пинолями 17, 18, которые вращают заготовку. Привод на пиноли подается от двигателей (19, 20). Перед началом процесса раскатки печь 1 надвигается на заготовку и производится нагрев заготовки до температуры пластической деформации, по достижении которой печь сдвигается на половину заготовки и ролики внедряют в ее тело. Затем включают лазерные установки подогрева зоны раскатки. Размер подогреваемой зоны раскатки определяется требованиями технологии, определяющей область, в которой должна поддерживаться строго определенная температура и скоростью раскатки. Раскатные ролики 9, 10, 11, 12 приводятся во вращение двигателями 13, 14, 15, 16. Перемещение раскатных головок вдоль радиуса заготовки обеспечивается движением кареток 3 и 4, при этом обеспечивается внедрение роликов в тело заготовки. Оптические системы лазеров 23, 24 формируют пучок от лазеров 21, 22 в зоне подогрева. Зона раскатки визируется с каждой стороны заготовки тепловизионными камерами 25, 26 через оптические системы 27, 28. Перед тепловизионной камерой устанавливают фильтры 29, 30, 31, 32. При введенных фильтрах исключатся попадание на чувствительные элементы тепловизионной камеры светового излучения лазеров подсветки, отраженного от поверхности заготовки. При этом наблюдается распределение температуры в зонах раскатки. Также, при введении фильтров 29, 31 наблюдается распределение освещенности лазерами, необходимое для обеспечения равномерного нагрева зоны подогрева. Геометрию раскатываемой детали контролируют с помощью оптико-электронных датчиков, включающих светодиоды 33, 34 с оптическими системами 35-40, формирующими на поверхности полотна диска пятно с заданным распределением яркости. По тарированным характеристикам распределения яркости в этом пятне определяют и контролируют глубину внедрения раскатного ролика, и следовательно, толщину полотна диска. Металл диска деформируется между парой раскатных роликов за счет перемещения роликов и вращения заготовки. После окончания процесса изготовления осесимметричной детали пинолей отводятся и готовое изделие извлекается.
Учитывая, что раскатные головки и рабочие инструменты не нагреваются, время нагрева заготовки уменьшается в 2,5-3 раза, что существенно сказывается на снижении энергозатрат и упрощении эксплуатации стана без ухудшения качества готового изделия.