ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТАНОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ 7
1.1. Общность технологических и конструкторских направлений по использованию поперечно-винтовой прокатки в нашей стране и за рубежом 7
1.2. Обоснование необходимости создания универсального стана поперечно-винтовой прокатки 21
ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННО¬
СТИ УНИВЕРСАЛЬНОГО СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ
ПРОКАТКИ ПВП 20-60 26
2.1. Описание конструкции рабочей клети 26
2.2. Описание конструкции линии универсального стана поперечно-вин¬товой прокатки ПВП 20-60 (вариант промышленного назначения) 33
2.3. Краткое описание технологического процесса 42
2.3.1. Работа стана ПВП 20-60 в режиме прошивки 43
2.3.2. Работа стана ПВП 20-60 в режиме раскатки 45
2.3.3. Работа стана ПВП 20-60 при прокатке изделий периодического
профиля 48
2.4. Реализация технического проекта в рабочий при изготовлении на
ЭЗТМ универсального стана ПВП 20-60 в металле 52
стр. ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО
СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПВП 20-60 .... 79
3.1. Расширение технологических возможностей стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20-60 79
3.1.1. Прокатка круглых тел - шаров для мельниц и подшипников 80
3.1.2. Прокатка коротких тел вращения (штифты, втулки) 84
3.1.3. Прокатка профилированных труб для втулочных изделий типа
велосипедных втулок 86
3.1.4. Прокатка изделий с винтовой (резьбовой) поверхностью 87
3.1.5. Прокатка ребристых труб 91
Ч ГЛАВА 4. ТРЕХМЕРНОЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ СПЛОШНОЙ ЗАГОТОВКИ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 97
4.1. Общие соображения и допущения 97
4.2. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой схемах
прокатки с задним подпором Ть усилием 120 кН 110
4.3. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой прокат¬ке с натяжением усилием Tf= 80 кН 125
4.4. Анализ распределения и описание напряжений, возникающих при
двух- и трехвалковой схемах прокатки с одновременным приложением усилий подпора Ть — 120 кН и натяжения Tf = 80 кН 145
стр.
4.5. Некоторые соображения о возможностях дальнейшего применения
метода трехмерного конечно-элементного моделирования процессов поперечно-винтовой прокатки и выводы по результатам исследования 169
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ НА УНИВЕРСАЛЬНОМ СТАНЕ ПВП 20-60 ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУЕМЫХ ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ СИЛУМИНОВ 180
W 5.1. Краткое введение 182
5.2. Материал и методика проведения исследования 186
5.2.1. Использованные материалы 186
5.2.2. Технология непрерывного литья и модифицирования структуры
слитков сплавов 01390 и 01391 187
5.2.3. Методика проведения поперечно-винтовой прокатки 189
5.2.4. Методика исследования структуры слитков и катаных прутков .. 190
5.3. Результаты исследования структуры катаных прутков 192
5.4. Выводы 200
6. Основные выводы по работе 201
7. Список литературы 204
Использование двухвалковой схемы поперечно-винтовой прокатки в России и за рубежом для прошивки заготовок в полую гильзу для производства горячекатаных труб известно около 150 лет, и долгое время этот процесс оставался основным и практически неизменным. Его совершенствование всегда являлось важной задачей для исследователей и конструкторов в попытках повысить производительность процесса, снизить технологические, энергетические и, как следствие, - экономические затраты при производстве выпускаемой продукции.
В течение длительного периода времени считалось, что только способ поперечно-винтовой прокатки с двухвалковой схемой прошивки может применяться для изготовления гладких бесшовных труб, так как именно при двухвалковой схеме металл деформируется таким образом, что вследствие неравномерности степени деформации в осевой зоне заготовки возникают растягивающие напряжения, приводящие к нарушению металла и вскрытию внутренней полости заготовки, что в свою очередь снижает осевое давление на прошивную оправку. Длительное время предварительное вскрытие внутренней полости считалось положительным фактором при прошивке гильз и утверждение, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки возможна лишь при наличии в заготовке полости перед оправкой, долгое время являлось доминирующим.
Однако при подобном взгляде на процесс прошивки производство качественных труб из высоколегированных сталей и сплавов был невозможен из-за образования плен и закатов на внутренней поверхности труб, которые (плены и закаты) являлись прямым результатом предварительно¬го вскрытия внутренней полости в заготовке.
Первые предположения о возможном предотвращении предварительного вскрытия внутренней полости заготовки в случае применения трех¬валковой схемы прошивки сделаны в работах [1-2], хотя упоминания о попытках осуществить прокатку на первом опытном трехвалковом стане
[3] относятся к 1883 г. Позднее, в 1926 году также делались безуспешные попытки осуществить прошивку на трехвалковом стане американской фирмы Блисс, И.У. В течение 1928-1932 гг. в США были продолжены исследования процесса прошивки на трехвалковом прошивном стане.
Исходя из представлений о возможности ведения процесса прошивки
- при наличии в заготовке полости перед оправкой, многие исследователи считали, что на трехвалковых станах отсутствуют условия, которые бы облегчали внедрение носка оправки в металл, поэтому процесс неосуществим или затруднении является весьма энергоемким.
Последующие исследования показали, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки, в т.ч. и на двухвалковых, возможна и реально осуществима без предварительного вскрытия внутренней полости перед прошивной оправкой. При этом значительно улучшается качество внутренней поверхности гильз, возрастает стойкость оправок и снижается расход энергии [3].
Тем не менее, ряд исследователей считали, что склонность к разрушению металла при прокатке на трехвалковых станах имеет место, но она значительно меньше, чем на двухвалковом. Некоторые исследователи считали, что разрушение металла в осевой зоне при прошивке на трехвалковом стане происходит также, как и на двухвалковом, но при большей вели¬чине критического обжатия [6], другие ученые и исследователи в своих работах эти утверждения отрицали [7].
Дополнительно прилагаемые к заготовке осевые усилия подпора и натяжения как при двухвалковой, так и при трехвалковой схемах прокатки- прошивки позволяет в значительной степени влиять на изменение схемы напряженного состояния в очаге деформации. Этим предотвращается преждевременное вскрытие внутренней полости в осевой зоне заготовки и дает возможность выполнять поперечно-винтовую прокатку, особенно при трехвалковой схеме, с повышенными обжатиями.
1. Впервые в мировой практике создана конструкция универсальной рабочей клети (в трех вариантах) для станов поперечно-винтовой прокатки, позволяющая поочередно осуществлять операции "прокатка- прошивка-раскатка" по двух-, трех- и даже четырехвалковой схемам с помощью одной станины и кассетной перевалки рабочих валков, с целью реализации преимуществ каждой схемы на одной рабочей клети.
2. Каждый из вариантов конструкции универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки защищен авторскими свидетельствами СССР на изобретения.
3. Конструкция универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовои прокатки позволяет, помимо гладких изделий, изготовлять изделия периодического профиля, т.е. с изменением наружного диаметра по длине прокатываемого прутка, а также полых изделий с различными наружными и внутренними диаметрами по длине этих изделий и обеспечивать гибкую технологию производства малотоннажной широкономенклатурной продукции.
4. Стан ПВП 20-60 изготовлен в металле, смонтирован и эксплуатируется на заводе легких сплавов ВИЛС, обеспечивая промышленные и опытные прокатки спецсплавов.
5. Созданный универсальный стан поперечно-винтовой прокатки ПВП 20-60 позволяет сравнивать достоинства и недостатки различных схем прокатки-прошивки-раскатки (двух- и трехвалковую) при совершенно одинаковых технических и технологических условиях и определять выбор целесообразной технологии.
6. Применяя в процессе прокатки на стане ПВП 20-60 действие механизмов подпора и натяжения, которые изготовлены в составе стана, можно составлять различные схемы напряженно-деформированного состояния прокатываемого изделия с целью достижения наиболее благоприятных условий технологического процесса прокатки (минимальные энергозатраты, наибольшую производительность, лучшее качество поверхности и т.п.).
7. Конструкция универсальной клети стана ПВП 20-60 способна обеспечить (помимо классических операций прокатка-прошивка-раскатка) производство изделий специального машиностроительного назначения (шары, втулки, штифты, изделия с винтовой поверхностью, ребристые трубы).
8. Выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния заготовки при прокатке по двух- и трехвалковой схемам с применением метода трехмерного конечно-элементного моделирования.
9. Установлено, что:
- прокатка по трехвалковой схеме обеспечивает большую суммарную пластическую деформацию заготовки;
- стесненное уширение заготовки при трехвалковой схеме прокатки способствует равномерному проникновению пластической деформации
У по сечению заготовки в очаге деформации;
У
- величина контактного давления при трехвалковой схеме прокатки в 1,5 раза ниже, чем при двухвалковой прокатке (324 МПа и 467 МПа - соответственно).
10. Расчет и оценка энергозатрат и производительности при поперечно¬винтовой прокатке по обеим схемам показал, что энергозатраты при трехвалковой схеме прокатки меньше, чем при двухвалковой, из-за меньших затрат энергии на знакопеременные радиальные деформации.
11. Определены технологические параметры поперечно-винтовой прокатки на стане ПВП 20-60 для производства высококачественных деформированных полуфабрикатов из трудно-деформируемых заэвтектических силуминовых сплавов 01390 и 01391 с резким снижением в 5-6 раз размеров кристаллов первичного кремния в структуре прокатанных прутков.
12. Установлено, что промышленно осуществимо производство высококачественных заготовок в виде прутков с обработкой поперечно-винтовой
прокаткой вместо прессования из заэвтектических силуминовых сплавов.СОЗДАНИЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО СТАНА ПОПЕРЕЧНО - ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕ
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
