PL216310B1 - Sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego - Google Patents

Abstract

Sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego, zwłaszcza wałków i osi drążonych charakteryzuje się tym, że kształtowany wyrób drążony - półfabrykat (1) w postaci rury umieszcza się na dwóch napędzanych rolkach roboczych (2), (3) - narzędziach, które obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością (n1), zaś trzecia rolka (4) - górna obraca się z prędkością (n1) w tym samym kierunku, co rolki (2) oraz (3) i wykonuje ruch posuwisto-zwrotny w kierunku promieniowym z prędkością (V), w wyniku tego ruchu rolki (2), (3) i (4) zbliżają się do siebie, aby w końcowej fazie procesu - kalibrowania rozmieszczone były, co 120° +/- 20°, przy czym korzystne jest rozmieszczenie, co 120°, wówczas wyłącza się ruch posuwisty rolki (4), zaś obracające się rolki (2), (3) i (4) korygują ostatecznie niedokładności kształtu wyrobu drążonego. Półfabrykatem (1) są odcinki prętów lub rur, co umożliwia obciskanie wyrobów w postaci osi i wałków pełnych oraz drążonych. Proces obciskania wałków i osi drążonych jest realizowany swobodnie lub na trzpieniu umożliwiającym uzyskanie dokładnych otworów w wyrobie lub otworów kształtowych.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego, zwłaszcza wałków i osi drążonych. Przez pojęcie „wyrób drążony” należy rozumieć element rurowy posiadający w centralnej części wzdłuż swojej osi otwór cylindryczny lub kształtowy.

Dotychczas znanych jest wiele sposobów kształtowania wyrobów drążonych. Do najczęściej stosowanych zalicza się między innymi procesy obróbki mechanicznej - obróbka skrawaniem, w których otrzymanie żądanego kształtu elementu uzyskuje się przez zdjęcie kolejnych warstw materiału. Wytwarzanie wyrobów drążonych w procesach obróbki skrawaniem opisano w literaturze Kaczmarek

J. „Podstawy obróbki wiórowej, ściernej i erozyjnej” WNT Warszawa 1997 r. Znane są również plastyczne sposoby kształtowania wyrobów - wałków drążonych, wśród których można wyróżnić takie procesy jak: ciągnienie, kucie i przebijanie, kucie na kowarkach, kucie obrotowe, wysokociśnieniowe kształtowanie wewnętrzne, wyciskanie na zimno, wyciskanie na zimno z głębokim wierceniem oraz walcowanie poprzeczno-klinowe. Szczegółowo procesy te opisano w literaturze Bartnicki J., Pater Z. „Walcowanie poprzeczno - klinowe wyrobów drążonych” Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2005. Największe dokładności wyrobów uzyskuje się w procesach ciągnienia, jednak ograniczeniami w stosowaniu tej technologii w produkcji wyrobów drążonych są niewielkie możliwości w zakresie uzyskiwanych kształtów elementów. Technologia kucia znajduje zastosowanie tylko w przypadku kształtowania wałów o dużych wymiarach i masach. Przebijanie natomiast jest stosowane do produkcji grubościennych i krótkich tulei. Procesy kucia na kowarkach pozwalają na redukcję średnic prętów i rur. Elementy ukształtowane tym sposobem charakteryzują się dużą dokładnością, a przy kuciu na trzpieniu mogą posiadać bardzo dokładne otwory cylindryczne i stożkowe. Inną metodą wytwarzania wyrobów drążonych jest proces wytłaczania hydrostatycznego, która pozwala na formowanie wyrobów o złożonej geometrii. W metodzie tej wyrób jest kształtowany pod wpływem wysokiego ciśnienia wytworzonego wewnątrz elementu. Szerokie zastosowanie w przemyśle do produkcji wyrobów drążonych znalazły procesy wyciskania na zimno, które powstają w wyniku wyciśnięcia przez otwór matrycy na trzpieniu. W ostatnich latach opracowano szereg sposobów kształtowania wyrobów drążonych w oparciu o metodę walcowania poprzeczno-klinowego oraz walcowania klinowo-rolkowego. W procesach walcowania poprzeczno-klinowego i walcowania klinowo-rolkowego przynajmniej jedno z narzędzi kształtujących to klin płaski lub nawinięty na walec, który wciskając się we wsad redukuje jego średnicę, przemieszczając pewną objętość metalu na boki. W efekcie wyrób w czasie kształtowania ulega wydłużeniu, a grubość ścianki w strefie kształtowanego przewężenia zmniejsza się. Prowadzi to do osłabienia wyrobu w miejscu walcowanego stopnia i wymusza stosowanie wsadów grubościennych, które można kształtować wyłącznie na gorąco. Dodatkowo metoda ta wymaga stosowania skomplikowanych narzędzi klinowych o dużych gabarytach, co prowadzi do wysokich kosztów wdrożeniowych technologii walcowania poprzeczno - klinowego.

Istotą sposobu obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego, zwłaszcza osi i wałków drążonych jest to, że kształtowany wyrób drążony - półfabrykat w postaci rury umieszcza się na dwóch napędzanych rolkach roboczych - narzędziach, które obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością, zaś trzecia rolka górna obraca się ze stała prędkością w tym samym kierunku, co pozostałe rolki i wykonuje ruch posuwisto-zwrotny w kierunku promieniowym ze stałą prędkością, w wyniku tego ruchu rolki zbliżają się do siebie, w ten sposób, aby w końcowej fazie procesu kalibrowania, rozmieszczone były co 120° +/- 20°, przy czym korzystne jest rozmieszczenie co 120°, wówczas wyłącza się ruch posuwisty rolki górnej, zaś trzy obracające się rolki korygują ostatecznie niedokładności kształtu wyrobu drążonego. Półfabrykatem są odcinki prętów lub rur, co umożliwia obciskanie wyrobów w postaci wałków i osi pełnych oraz drążonych. Proces obciskania wałków i osi drążonych jest realizowany swobodnie lub na trzpieniu umożliwiając uzyskanie dokładnych otworów w wyrobie lub otworów kształtowych. Proces realizowany jest w układzie, w którym trzy rolki robocze - narzędzia wykonują ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny w kierunku promieniowym do osi wyrobu.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na zastosowanie prostych narzędzi kształtujących w postaci trzech rolek, których koszty wykonania są stosunkowo niewielkie do produkcji wyrobów typu stopniowe wałki drążone. Wyroby drążone są coraz częściej stosowane w budowie maszyn, przemyśle motoryzacyjnym, a zwłaszcza lotniczym. Dzięki zastosowaniu takich elementów możliwe jest znaczne zmniejszenie masy konstrukcji przy jednoczesnym zachowaniu własności wytrzymałościowych i użytkowych. W przypadku kształtowania drążonych wałków można stosować wsad

PL 216 310 B1 w postaci rur grubościennych, dzięki temu eliminuje się dodatkowe operacje wiercenia oraz straty materiału związane ze skrawaniem. Dodatkowo możliwe jest uzyskanie gotowego wyrobu - wałka stopniowego z wsadu w postaci odcinka rury w czasie jednej operacji kształtowania plastycznego. Zastosowanie obrotowych narzędzi kształtujących - rolek umożliwia walcowanie wyrobów o różnych średnicach tym samym kompletem rolek roboczych. Ukształtowany plastycznie wał drążony będzie posiadał znacznie korzystniejszą strukturę, która poprawia wytrzymałość elementu. Kolejnym korzystnym skutkiem wynalazku jest fakt, że materiał podczas obciskania płynie głównie w kierunku promieniowym w wyniku czego zwiększa się grubość ścianki wałka w obszarze kształtowanego przewężenia, dzięki czemu podnosi się wytrzymałość elementu. Korzystnym skutkiem jest również uniwersalność metody, która może być stosowana do kształtowania wszystkich metali i stopów przeznaczonych do obróbki plastycznej.

Sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego, zwłaszcza wałków i osi drążonych został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia początek procesu kształtowania wałka drążonego wielostopniowego oraz rodzaj użytego półfabrykatu, fig. 2 - koniec procesu walcowania wałka drążonego oraz otrzymany wyrób drążony w procesie obciskania.

Sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych, zwłaszcza osi i wałków drążonych polega na tym, że półfabrykat 1 w postaci odcinka rury umieszcza się na dwóch rolkach 2 i 3 roboczych narzędziach. Następnie uruchamia się ruch obrotowy rolek 2 i 3 roboczych z prędkością n-i w tym samym kierunku oraz ruch posuwisto-zwrotny promieniowy z prędkością V rolki 4 górnej w kierunku osi półfabrykatu 1. W wyniku ruchu posuwisto-zwrotnego rolki 4 górnej następuje względne zbliżenie się trzech rolek 2, 3, 4 - narzędzi do siebie, w ten sposób, że w końcowej fazie procesu kalibrowania ro zmieszczone są, co 120°. Ruch obrotowy rolek 2, 3, 4 roboczych powoduje, że półfabrykat 1 zaczyna się obracać wokół swojej osi z prędkością n₂, w tym czasie względny promieniowy przesuw rolek 2, 3, 4 - narzędzi kształtuje na powierzchni półfabrykatu 1 zarys gotowego wyrobu 5. W końcowym etapie procesu, gdy wyrób 5 osiągnie założone wymiary wyłącza się ruch postępowy rolki 4 górnej pozostawiając ruch obrotowy trzech rolek 2, 3, 4 roboczych, który powoduje nadanie ostatecznego kształtu walcowanemu wyrobowi 5 oraz usunięcie nierówności powstałych na początku procesu. Narzędzia rolkowe 2, 3 i 4 posiadają taki kształt, że w danym momencie styku są odbiciem kształtu gotowego wyrobu 5. Kształt obciskanego wałka drążonego powstaje jako obwiednia styku kolejnych punktów obracających się narzędzi, co umożliwia walcowanie wyrobów o różnych średnicach.

Claims (4)

1. Sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych metodą walcowania poprzecznego, zwłaszcza wałków i osi drążonych, znamienny tym, że kształtowany wyrób drążony - półfabrykat (1) w postaci rury umieszcza się na dwóch napędzanych rolkach roboczych (2), (3) - narzędziach, które obracają się w tym samym kierunku ze stałą prędkością (ni), zaś trzecia rolka (4) - górna obraca się z prędkością (n₁) w tym samym kierunku, co rolki (2) oraz (3) i wykonuje ruch posuwisto-zwrotny w kierunku promieniowym z prędkością (V), w wyniku tego ruchu rolki (2), (3) i (4) zbliżają się do siebie, aby w końcowej fazie procesu - kalibrowania rozmieszczone były, co 120° +/- 20°, przy czym korzystne jest rozmieszczenie, co 120°, wówczas wyłącza się ruch posuwisty rolki (4), zaś obracające się rolki (2), (3) i (4) korygują ostatecznie niedokładności kształtu wyrobu (5) drążonego.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że półfabrykatem (1) są odcinki prętów lub rur, co umożliwia obciskanie wyrobów (5) w postaci osi i wałków pełnych oraz drążonych.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że proces obciskania wałków i osi drążonych jest realizowany swobodnie lub na trzpieniu umożliwiającym uzyskanie dokładnych otworów w wyrobie (5) lub otworów kształtowych.

4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że proces realizowany jest w układzie, w którym trzy rolki (2), (3) i (4) robocze - narzędzia wykonują ruch obrotowy z prędkością (m) i posuwistozwrotny w kierunku promieniowym z prędkością (V) do osi wyrobu (5).