Przedmiotem wynalazku jest walec zespolony zawierajacy plaszcz z twardego metalu i rdzen z ciagliwego metalu zwlaszcza do walcarki do metali oraz sposób wytwarzania walca zawieraja¬ cego plaszcz z twardego metalu i rdzen z ciagli¬ wego metalu.Znane sa walce zespolone, które maja twardy plaszcz odporny na scieranie oraz ciagliwy rdzen odporny na obciazenia dynamiczne. Tego typu walce wykonuje sie albo przez polaczenie skurczo¬ we plaszcza i rdzenia albo przez oddzielne nale¬ wanie do formy metali rdzenia i plaszcza podczas formowania walca. Ten pierwszy sposób zostal na przyklad opisany w patentach USA nr nr 228 842, 281 597, 3 014 266 i 3 143 012, natomiast ten drugi sposób zostal opisany w patentach USA nr nr 517 747, 1 011 430 i 3 659 323.Oczywiscie twardy, odporny na zuzycie plaszcz ma niedostateczna ciagliwosc oraz niewielka wy¬ trzymalosc na rozciaganie. Gdy taki plaszcz pasuje sie skurczowo na rdzeniu, powstaja w nim szczat¬ kowe naprezenia rozciagajace, które moga spowodo¬ wac jego zniszczenie. Gdy plaszcz i rdzen odlewa sie razem z róznych metali, wówczas nie ma pew¬ nosci, ze w plaszczu nie ma szczatkowych napre¬ zen. Ponadto plaszcz jest metalurgicznie zwiazany z rdzeniem i nie moze byc zastapiony w przypadku zuzycia lub innego uszkodzenia.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji walca zespolonego, który nie ma wad i niedogod¬ nosci znanych walców.Dalszym celem wynalazku jest opracowanie spo¬ sobu wytwarzania walca.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze w walcu zespolonym wedlug wynalazku zawierajacym plaszcz z twardego odpornego na zuzycie metalu i rdzen z ciagliwego odpornego na obciazenia dyna¬ miczne metalu, plaszcz polaczony jest z rdzeniem za pomoca lepiszcza a miedzy plaszczem i rdze¬ niem w temperaturze pokojowej posiada luz dla unikniecia pasowania skurczowego i naprezen roz¬ ciagajacych w powloce.Cel ten zostal osiagniety równiez przez to, ze plaszcz i rdzen obrabia sie skrawaniem do osiagnie¬ cia calkowitego luzu miedzy nimi mierzonego w temperaturze pokojowej na srednicy powierzchni styku wynoszacego od 0,076 do 0,127 mm, naklada sie lepiszcze na rdzen, sklada sie plaszcz z rdze¬ niem, podgrzewa sie lepiszcze do jego temperatury utwardzenia, powoli studzi sie zmontowany plaszcz z rdzeniem i szlifuje sie plaszcz do jego ostatecz¬ nych wymiarów.Walec zespolony wedlug wynalazku ma te za¬ lete, ze nie ma szczatkowych naprezen rozciaga¬ jacych i mozna wymieniac plaszcz na rdzeniu po zuzyciu. Walce te szczególnie uzyteczne sa jako robocze walce walcarek do walcowania na goraco stalowych kesisk i kesów, przy czym ich zastoso- 91105s 91145 4 warnie nie jest ograniczone tylko do tych czynnosci.Na przyklad mozna je stosowac jako robocze lub wspomagajace walce do walcowania na goraco i zimno innych metali lub innych przedmiotów stalowych, jako prowadzace rolki w maszynie do ciaglego odlewania lub nawet jako rolki prze¬ nosnikowe.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym przed¬ stawiono walec zespolony w widoku z boku z czesciowym przekrojem plaszcza.Pokazany na rysunku walec zespolony zastoso¬ wany jest jako roboczy walec walcarki, która znajduje sie za maszyna do ciaglego odlewania kesów. Specjalny ksztalt walca umozliwia stoso- wanic go do tego celu, nie ograniczajac jednoczes¬ nie zakresu wynalazku. Walec zawiera plaszcz 10 i rdzen 12. Plaszcz 10 wykonany jest z twardego odpornego na scieranie metalu, na przyklad ze stali o strukturze martenzytycznej. Rdzen 12 wy¬ konany jest z ciagliwego odpornego na obciazenia dynamiczne metalu na przyklad stali AISI 4340.Rdzen ma z jednej strony kolnierz 13 oraz ma osiowy otwór 14. Plaszcz opiera sie o kolnierz 13 i polaczony jest z rdzeniem za pomoca odpowied¬ niego lepiszcza, co wyjasniono ponizej. Przez otwór 14 przeplywa woda lub powietrze dla przeciwdzia¬ lania przegrzaniu walca a zwlaszcza lepiszcza. Dla walców nie wystawianych na dzialanie wysokich temperatur oraz dla walców, w których powierzch¬ nia styku rdzenia zabezpieczona jest przed prze¬ grzaniem za pomoca zewnetrznego chlodzenia woda, rdzenie moga byc wykonane jako pelne.Lepiszcze, które uzywa sie do zamocowania plaszcza do rdzenia musi posiadac wystarczajaca wytrzymalosc ma scinanie, aby przeciwdzialac ze¬ slizgowi plaszcza z rdzenia w kazdej temperaturze panujacej na powierzchni ich styku, korzystnie z pewnym zapasem bezpieczenstwa. W przykladzie roboczego walca do walcowania na goraco stalo¬ wych kesisk i kesów na powierzchni styku panuje zwykle temperatura w zakresie od okolo 66 do 149°C. Dla tego typu walców korzystnym lepisz¬ czem jest termoutwardzalne epoksydowe tworzywo, które utwardza sie w temperaturze w zakresie okolo 100 do 204°C. Regula jest, ze lepiszcza, które wytrzymuja takie itemiperalury wymagaja utwar¬ dzania w porównywalnych temperaturach.Lepiszcze zawiera epoksydowa zywice, utwar¬ dzacz, wypelniacz i w tym przypadku korzystnie srodek zelatynizujacy, który zabezpiecza lepiszcze przed wyplywem przed jego utwardzaniem. Le¬ piszcza tego typu, które utwardzaja sie w poko¬ jowej temperaturze opisane sa w patencie USA nr 3 532 653. Dla uzyskania podobnego lepiszcza, które utwardza sie w wysokiej temperaturze, za¬ stepuje sie opisany w wymienionym patencie utwardzacz aromatyczna dwuamina, która stosuje sie w stechiometrycznym stosunku do zywicy epo¬ ksydowej. Przykladowo takimi utwardzaczami sa; para^para-dwuanwino-dwu-fenylometan, metafenyle- nodwuamina, toli^enodwuamina i dwuarninodwu- fenylosulfon, które mozna stosowac albo oddzielnie albo ich kombinacje. Korzystna zywica epoksydowa jest glicydopolieter dwuhydrofenolu.Korzystnie wypelniaczem jest talk, kaolin lub kazdy inny wypelniacz ujawniony w wymienio- nym patencie. Korzystnie srodkiem zelatynizujacym jest azbest w postaci krótkich wlókien oraz glina bentonitówa. Jednym z lepiszczy w zakresie wyzej opisanej kompozycji jest dostepne na rynku i po¬ chodzace z United States Steel Corporation lepisz- cze o znaku towarowym — Nexus Adhesive SX 8021, które skutecznie stosowano. Dla walców, w których powierzchnia styku rdzenia i plaszcza nie jest poddawana dzialaniu temperatury powyzej okolo 100°C opisane w patencie lepiszcza sa zado- walajace.Sposób wytwarzania zespolonego walca wedlug wynalazku polega na tym, ze obrabia sie skrawa¬ niem wewnetrzna powierzchnie plaszcza lub zew- netrzna powierzchnie rdzenia dla uzyskania calko¬ witego luzu miedzy nimi wynoszacego od okolo 0,076 do 0,127 mm, który mierzy sie na srednicy stykajacych sie powierzchni wówczas, gdy czesci znajduja sie w temperaturze pokojowej. Utrzyma- nie tych granic stanowi zasadnicze zagadnienie.Jezeli jest za duzy luz pomiedzy stykajacymi sie powierzchniami, wówczas lepiszcze nie moze wy¬ tworzyc odpowiedniego wiazania. Jezeli jest nie¬ dostateczny luz, wówczas mozna uzyskac pasowa- nie skurczowe.Nastepnie czysci sie powierzchnie plaszcza i rdzenia i naklada sie lepiszcze na powierzchnie rdzenia. Gdy lepiszcze utwardza sie w wysokiej temperaturze, wówczas plaszcz podgrzewa sie do temperatury okolo 177°C do 204°C lub okolo 10°C do 38°C powyzej optymalnej temperatury utwar¬ dzania lepiszcza. Gdy lepiszcze utwardza sie w tem¬ peraturze pokojowej, wówczas mozna dowolnie nakladac takze niewielka warstwe lepiszcza na 40 wewnetrzna powierzchnie plaszcza. Ustawia sje pionowo rdzen na jednym koncu z kolnierzem 13 zwróconym do dolu, a nastepnie opuszcza sie plaszcz na rdzeniu. Nie podgrzewa sie rdzenia z wyjatkiem podgrzewania wystepujacego na sku- 45 tek bliskosci podgrzewanego plaszcza.Alternatywnie podgrzany plaszcz stawia sie pio¬ nowo na jednym koncu i opuszcza sie w niego rdzen.Rdzen mozna zawiesic od strony zawierajacego _ kolnierz konca za pomoca specjalnego uchwytu wpuszczonego do jego otworu. Podczas montazu plaszcza i rdzenia obraca sie je wzgledem siebie dla jednolitego rozprowadzenia lepiszcza. Podgrzania plaszcza sluzy do utwardzania lepiszcza, ale takze 55 powoduje rozszerzenie plaszcza i ulatwia tym sa¬ mym montowanie plaszcza na rdzeniu, poniewaz luz w temperaturze pokojowej jest bardzo maly.Lepiszcza, które utwardzaja sie w wysokiej tem¬ peraturze nalezy powoli studzic dla uzyskania od- 60 powiedniego utwardzenia. Korzystnie zawija sie zmontowany walec w azbest lub przepuszcza sie pare przez otwór 14 dla opóznienia chlodzenia w celu uzyskania lepszego utwardzania lepiszcza.W koncu szlifuje sie zewnetrzna powierzchnie 65 plaszcza do jego ostatecznych wymiarów.5 Jezeli niewygodne jest podgrzewanie plaszcza do wystarczajacej temperatury dla utwardzenia lepisz¬ cza, wówczas alternatywnie mozna montowac nie- podgrzany plaszcz na rdzeniu doprowadzajac pare, wrzaca wode lub inny plyn dd otworu w rdzeniu. 5 W innym wariancie montuje sie niepodgrzane czesci i umieszcza sie caly zespól w piecu, w któ¬ rym powoli podnosi sie temperature do tem¬ peratury utwardzania. Bardzo powolne ogrzewanie jest niezbedne, aby nie dopuscic do zerwania wia- 10 zania lepiszcza, co mogloby sie zdarzyc gdyz taki walec zespolony ogrzewa sie niejednolicie.Sposób wedlug wynalazku jest dokladniej przed¬ stawiony na przykladzie roboczego walca walcarki do walcowania na goraco stalowych kesów w linii is produkcyjnej walcowni zawierajacej maszyne do ciaglego odlewania pokazanego na rysunku. Rdzen wykonano ze stali AISI 4340, a czesc, która miala sie stykac z plaszczem miala srednice 228,600 w temperaturze pokojowej. Po obróbce mechanicz- 20 nej wewnetrznej powierzchni plaszcza luz mierzony na srednicy rdzenia^ pomiedzy plaszczem i rdze¬ niem wynosil w granicach od 0,076 do 0,127 mm.Rdzen powleczono lepiszczem w postaci termo¬ utwardzalnej zywicy epoksydowej. Skladnik epo- 25 ksydowy lepiszcza stanowil dwuglicyd lub dwufe- nol A o równowazniku epoksydowym 182 do 195 i lepkosci 5000 do 10 000 centipoisów. Wypelniacz stanowila mieszanka dolomitu i krzemianu alu¬ minium. Utwardzaczem byl para-para'-dwuamino- 30 dwufenylonometan.Zmieszano skladnik epoksydowy oraz utwardzacz w znanym stechiometrycznym stosunku i nalozono uzyskane lepiszcze na rdzen. Podgrzano plaszcz do temperatury 204°G i ustawiono go na rdzeniu 35 obracajac obie czesci wzgledem siebie dla jednoli¬ tego rozprowadzenia lepiszcza na calej powierzchni styku. Owinieto zlozony rdzen z plaszczem w azbest dla opóznienia chlodzenia, dzieki czemu walec zo¬ stal ochlodzony do temperatury pokojowej po 40 okolo 8 godzinach. W koncu jednolicie oszlifowano zewnetrzna powierzchnie plaszcza na ostateczny wymiar.Umieszczono pewna ilosc w ten sposób skon¬ struowanych walców w pracujacej linii produk- 45 cyjnej walcowni, w której walcowano na goraco stalowe kesy podawane z maszyny do ciaglego od¬ lewania. W czasie tej operacji powierzchnia styku rdzenia z plaszczem osiagnela temperature okolo 121°C. Dotychczas kilka takich walców pracuje 50 w ciagu ponad szesciu miesiecy bez uszkodzen.Podobne walce, w których plaszcze zakladane sa na rdzenie przy wykorzystaniu zjawiska skurczu (bez lepiszcza) wykazuja nieregularne osiagi.Plaszcz z zeliwa o strukturze iglastej czesto jest 55 zniszczony nawet w ciagu jednego dnia, a tego typu plaszcz jest potrzebny w tej operacji ze wzgledu na odpornosc na zuzycie. Kute walce wymagaja czestego szlifowania i podobnie nie daja zadowalajacych rezultatów. Jak poprzednio stwier- M dzono w rozwiazaniu wedlug wynalazku starannie unika sie pasowania skurczowego plaszcza na rdze¬ niu i w ten sposób zapobiega sie powstawaniu szczatkowych naprezen rozciagajacych w plaszczu.Tak dlugo, jak dlugo korzystna temperature lepisz- 65 6 cza utrzymuje sie ponizej okolo 149°C, polaczenie nie ulega zniszczeniu lecz lepiszcze daje zadowala¬ jace polaczenie plaszcza i rdzenia^ Dzieki cyrkula¬ cji wody przez otwór 14 latwo mozna utrzymac dostatecznie niska temperature nawet wówczas, gdy walcowana na goraco stal ma temperature po¬ wyzej 1093°C. Gdy plaszcz zuzyje sie lub zniszczy w inny sposób, wówczas latwo zdejmuje sie go z rdzenia i zastepuje nowym.Chociaz znane jest nakladanie gumowych lub drewnianych plaszczy na elementy walcowe i lacze¬ nie ich za pomoca lepiszcza, to jednak niespodzie¬ wana jest sprawa, ze twardy stalowy plaszcz mozna polaczyc w ten sposób z rdzeniem dla zbudowania roboczego walca odpornego na wysokie tempera¬ tury, pracujacego podczas walcowania na goraco stali. PL