PL238843B1 - Sposób obciskania obrotowego odkuwek wałów stopniowanych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób obciskania obrotowego odkuwek wałów, zwłaszcza drążonych i pełnych wałów bimetalowych.

Dotychczas znanych i stosowanych jest szereg metod wytwarzania odkuwek wałów i osi stopniowanych, w tym drążonych, które stosuje się w różnego rodzaju układach przeniesienia napędu. Do najczęściej spotykanych metod zalicza się kucie matrycowe na kuźniarkach, kucie na kowarkach oraz walcowanie w walcarkach poprzecznych i skośnych. Znane są również procesy walcowania poprzecznoklinowego odkuwek stopniowanych osi i wałów. Do najczęściej spotykanych metod walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek zalicza się walcowanie z wykorzystaniem narzędzi płaskich, które podczas procesu przemieszczają się w przeciwnych kierunkach oraz walcowanie z wykorzystaniem klinowych narzędzi w kształcie walców, obracających się w zgodnym kierunku. Szczegółowo procesy walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek zostały opisane w monografii autorstwa Pater Z. pt. „Walcowanie poprzeczno-klinowe”, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009 r. Cechą charakterystyczną odkuwek kształtowanych w procesach walcowania poprzeczno-klinowego jest ich symetria osiowa oraz prostoliniowość osi. Ograniczeniem zastosowania WPK odkuwek stopniowanych osi i wałów jest ich wielkość. Obecnie nie stosuje się tego typu procesów, które umożliwiałyby walcowanie odkuwek drążonych.

Z polskiego zgłoszenia patentowego numer P.392275 znany jest sposób obciskania obrotowego wyrobów drążonych, który polega na kształtowaniu półfabrykatu w postaci tulei lub odcinka rury między trzema obracającymi się narzędziami. Przy czym jedno z narzędzi lub wszystkie narzędzia przemieszczają się dodatkowo w kierunku osi półfabrykatu, wprawiając go w ruch obrotowy i redukują kolejne stopnie odkuwki kształtowanego wałka wielostopniowego. Cechą charakterystyczną procesu jest odwzorowanie zarysu narzędzi na zewnętrznej powierzchni odkuwki, w wyniku czego następuje redukcja przekroju i wzrost grubości ścianki wyrobu.

Obecnie znane i stosowane technologie wytwarzania odkuwek wałów stopniowanych umożliwiają wytwarzanie wałów pełnych lub drążonych z materiałów jednorodnych. Nie spotyka się natomiast technologii pozwalających na wytwarzanie odkuwek z kilku materiałów - bimetalowych. Celem wynalazku jest walcowanie stopniowanych odkuwek drążonych wałów i osi z dwóch różnych materiałów, podczas którego dochodzi do trwałego połączenia obu materiałów w wyniku zgrzewania, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie wałów o różnych własnościach mechanicznych i fizycznych.

Istotą sposobu obciskania obrotowego odkuwek wałów stopniowanych, zwłaszcza drążonych i pełnych wałów bimetalowych według wynalazku jest to, że półfabrykat, składający się z tulei zewnętrznej, wewnątrz której umieszczona jest tuleja wewnętrzna wprowadza się między trzy jednakowe walce w kształcie stopniowanych tulei, które umieszczone są symetrycznie co 120° względem osi walcowania, następnie wprawia się trzy walce w ruch obrotowy w tym samym kierunku i ze stałą prędkością, oraz wprawia się trzy walce w ruch postępowy i przemieszcza się trzy walce ze stałą prędkością w kierunku osi półfabrykatu, następnie oddziałuje się na półfabrykat powierzchniami roboczymi walców i wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu walców, po czym redukuje się kolejne średnice odkuwki i jednocześnie zgrzewa się wewnętrzną ściankę tulei zewnętrznej z zewnętrzną ścianką tulei wewnętrznej i uzyskuje się bimetalową odkuwkę wałka stopniowanego, w której powłoka zewnętrzna wykonana jest z innego materiału niż drążony rdzeń odkuwki. Półfabrykat składa się z tulei zewnętrznej, wewnątrz której umieszczony jest odcinek pręta i w wyniku procesu uzyskuje się bimetalową odkuwkę pełnego wałka stopniowanego.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na kształtowanie plastyczne odkuwek bimetalowych stopniowanych osi i wałów, w których zewnętrzna warstwa jest wykonana z materiałów o innych właściwościach chemicznych i fizycznych w stosunku do rdzenia, który wykonany jest z innego materiału. Sposób według wynalazku charakteryzuje się prostą kinematyką ruchu narzędzi dzięki czemu możliwe jest walcowanie odkuwek bimetalowych o dowolnych kształtach. Sposób jest uniwersalny i umożliwia walcowania wałków bimetalowych pełnych i drążonych z dowolnych metali i stopów.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia widok izometryczny procesu w początkowym etapie, fig. 2 - widok procesu w początkowym etapie z boku, fig. 3 - przekrój izometryczny narzędzi i ukształtowanej odkuwki w końcowym etapie procesu, fig. 4a - przekrój osiowy półfabrykatu, zaś fig. 4b - przekrój osiowy odkuwki.

PL 238 843 B1

Sposób obciskania obrotowego odkuwek wałów stopniowanych, zwłaszcza drążonych i pełnych wałów bimetalowych polega na tym, że półfabrykat 1 składał się z tulei zewnętrznej 2 o średnicy zewnętrznej D, wynoszącej 51 mm i średnicy wewnętrznej d, wynoszącej 40 mm, wewnątrz której umieszczona była tuleja wewnętrzna 3 o średnicy zewnętrznej d, wynoszącej 40 mm i średnicy wewnętrznej do, wynoszącej 20 mm i jednakowych długościach początkowych Lo, wynoszących 100 mm. Następnie półfabrykat 1 wprowadzano między trzy jednakowe walce 4a, 4b i 4c w kształcie stopniowanych tulei, które umieszczone były symetrycznie co α = 120° względem osi walcowania. Następnie wprawiano trzy walce 4a, 4b i 4c w ruch obrotowy w tym samym kierunku i ze stałą prędkością n1, która wynosiła 60 obr/min, oraz wprawiano trzy walce 4a, 4b i 4c w ruch postępowy i przemieszczano trzy walce 4a, 4b i 4c ze stałą prędkością V, która wynosiła 2 mm/s w kierunku osi półfabrykatu 1. W wyniku nacisku na półfabrykat 1 powierzchni roboczych walców 4a, 4b i 4c wprawiano półfabrykat 1 w ruch obrotowy w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu walców 4a, 4b i 4c z prędkością n2, wynoszącą 150 obr/min. Następnie redukowano kolejne średnice odkuwki 5 i jednocześnie zgrzewano wewnętrzną ściankę tulei zewnętrznej 2 z zewnętrzną ścianką tulei wewnętrznej 3 i uzyskiwano bimetalową odkuwkę 5 wałka stopniowanego, w której powłoka zewnętrzna 6 wykonana była z innego materiału niż drążony rdzeń 7. Przy czym długość L odkuwki 5 zwiększała się do 140 mm, zaś średnice kolejnych stopni odkuwki 5 ulegały redukcji przyjmując wartości wynoszące D1=48 mm, D2=42 mm, D3=40 mm, D4=35 mm, zaś średnica d1 otworu drążonego rdzenia 7 zmniejszała się do wartości 12 mm. Półfabrykat składał się z tulei zewnętrznej 2 o średnicy zewnętrznej D, wynoszącej 51 mm oraz średnicy wewnętrznej d, wynoszącej 40 mm, wewnątrz której umieszczony był odcinek pręta o średnicy 40 mm i w wyniku procesu uzyskiwano bimetalową odkuwkę pełnego wałka stopniowanego.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób obciskania obrotowego odkuwek wałów stopniowanych, zwłaszcza drążonych i pełnych wałów bimetalowych, znamienny tym, że półfabrykat (1), składający się z tulei zewnętrznej (2), wewnątrz której umieszczona jest tuleja wewnętrzna (3) wprowadza się między trzy jednakowe walce (4a), (4b) i (4c) w kształcie stopniowanych tulei, które umieszczone są symetrycznie co 120° względem osi walcowania, następnie wprawia się trzy walce (4a), (4b) i (4c) w ruch obrotowy w tym samym kierunku i ze stałą prędkością (n1), oraz wprawia się trzy walce (4a), (4b) i (4c) w ruch postępowy i przemieszcza się trzy walce (4a), (4b) i (4c) ze stałą prędkością (V) w kierunku osi półfabrykatu (1), następnie oddziałuje się na półfabrykat (1) powierzchniami roboczymi walców (4a), (4b) i (4c) i wprawia się półfabrykat (1) w ruch obrotowy w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu walców (4a), (4b) i (4c), po czym redukuje się kolejne średnice odkuwki (5) i jednocześnie zgrzewa się wewnętrzną ściankę tulei zewnętrznej (2) z zewnętrzną ścianką tulei wewnętrznej (3) i uzyskuje się bimetalową odkuwkę (5) wałka stopniowanego, w której powłoka zewnętrzna (6) wykonana jest z innego materiału niż drążony rdzeń (7) odkuwki (5).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że półfabrykat składa się z tulei zewnętrznej (2), wewnątrz której umieszczony jest odcinek pręta i w wyniku procesu uzyskuje się bimetalową odkuwkę pełnego wałka stopniowanego.