RU180977U1

RU180977U1 - Pressure roller for rolling sheet blanks

Info

Publication number: RU180977U1
Application number: RU2017141403U
Authority: RU
Inventors: Алексей Викторович Бараев; Георгий Георгиевич Кривенко; Виктор Иванович Кулик; Владимир Глебович Бещеков; Антон Евгеньевич Кондауров; Кирилл Николаевич Маркин; Юрий Андреевич Бочаров; Илья Александрович Захаров; Герман Вячеславович Лесных; Владимир Васильевич Миронов; Валерий Павлович Потапов
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-07-02

Abstract

Полезная модель относится к области обработки металлических материалов давлением и, в частности, к устройствам для формирования листовых заготовок деталей летательных аппаратов.Давильный ролик для раскатки листовых заготовок выполнен в виде тела вращения с регламентированным макрорельефом рабочей поверхности в форме геометрии встречно направленных спиралей Бернулли с различающимися шагами роста спиралей. 2 илл.The utility model relates to the field of processing metal materials by pressure and, in particular, to devices for forming sheet blanks of aircraft parts. A pressure roller for rolling sheet blanks is made in the form of a body of revolution with a regulated macrorelief of the working surface in the form of geometry of counter-directed Bernoulli spirals with different steps spiral growth. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к инструментам для обработки металлов давлением и может быть использована для раскатки листовых заготовок, предназначенных для изготовления из них корпусных деталей: обтекателей, баллонов высокого давления, топливных баков.The utility model relates to tools for metal forming and can be used for rolling sheet blanks intended for the manufacture of body parts: fairings, high-pressure cylinders, fuel tanks.

В настоящее время отечественный листовой прокат, применяемый в производстве топливных баков изделий летательных аппаратов (ЛА) но основной эксплуатационной характеристике: прочности значительно (от 40 до 50%) уступает зарубежному листовому прокату по причине разупрочнений металла поверхностных слоев от возникающих в нем растягивающих напряжений или выходе листа из очага деформации между прокатными валками (Партола И.С. «Оценка уровня зрелости, уровня исследований и потенциала критических технологий для технологической модернизации ракетно-космической отрасли» сб. «Отчет о научно-технической длительности ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша» 2016»; ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша», Москва-2017, с. 228).Currently, domestic sheet metal used in the manufacture of fuel tanks for aircraft products, but with the main operational characteristic: strength is significantly (40 to 50%) inferior to foreign sheet metal due to softening of the metal of the surface layers from tensile stresses arising in it or output sheet from the deformation zone between the rolling rolls (Partola I.S. “Assessment of maturity level, level of research and potential of critical technologies for technological modernization of Budget and space industry "Sat" on scientific and technical duration of the SSC report FSUE "Keldysh Research Center" 2016 ";. SSC FSUE" Keldysh Research Center ", Moscow 2017, 228)..

Одним из направлений преодоления отставания в этом формате является поиск путей повышения механических свойств листового проката при формировании в процессе раскатки упрочненного поверхностного слоя материала, формируемого нестандартным давильным роликом, создающим сжимающие напряжения в материале поверхностного слоя листа.One of the ways to overcome the lag in this format is to find ways to improve the mechanical properties of sheet metal during the formation of a hardened surface layer of material formed during the rolling process, formed by a non-standard pressure roller that creates compressive stresses in the material of the surface layer of the sheet.

Известен давильный ролик для ротационной раскатки (вытяжки) тонкостенных деталей, рабочая поверхность которого выполнена в форме сочетания двух участков: в форме эллипсоида вращения и конуса («Кузнечноштамповочное производство. Обработка материалов давлением», 2016, №7, с. 31-36), содержащий участки в форме эллипсоида вращения и в форме конуса.A known pressure roller for rotational rolling (drawing) of thin-walled parts, the working surface of which is made in the form of a combination of two sections: in the form of an ellipsoid of revolution and a cone ("Forging production. Processing of materials by pressure", 2016, No. 7, p. 31-36), containing sections in the form of an ellipsoid of revolution and in the form of a cone.

Анализ механизма деформирования давильным роликом заготовки путем постадийного воздействия на материал ее поверхностного слоя первоначального участка в форме эллипсоида вращения, а затем его конического участка показал, что схемы силового воздействия упомянутых участков ролика формируют в материале поверхности заготовки опасные растягивающие напряжения, повышающие вероятность нарушения сплошности материала.An analysis of the mechanism of deformation by the pressure roller of the workpiece by stepwise exposing the material of its surface layer to the initial section in the form of an ellipsoid of revolution and then its conical section showed that the force action schemes of the said sections of the roller form dangerous tensile stresses in the material of the surface of the workpiece, which increase the probability of breaking the material continuity.

Известен давильный ролик, выполненный цилиндрической формы, на образующей которого образована рабочая поверхность, представляющая собой выполненные у торцов округленные участки, имеющие радиусную форму с разными радиусами округления, каждый из которых с одной стороны сопряжен с торцевой поверхностью ролика, а с другой - с цилиндрическим пояском, являющимся образующей цилиндрической поверхности ролика. Ролик имеет осевое отверстие для установки на ось инструментального блока раскатного стана и кольцевые проточки для крепежного элемента (не показан), обеспечивающего крепление ролика на оси инструментального блока.Known pressure roller made of a cylindrical shape, on the generatrix of which a working surface is formed, representing rounded sections made at the ends, having a radius shape with different rounding radii, each of which is mated to the end surface of the roller on one side and to a cylindrical belt on the other being a generatrix of the cylindrical surface of the roller. The roller has an axial hole for mounting on the axis of the tool block of the rolling mill and annular grooves for a fastener (not shown) that secures the roller to the axis of the tool block.

(см. патент РФ №152121, кл. В21Д 22/14, 2014 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 152121, class V21D 22/14, 2014) is the closest analogue.

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что выполнение рабочей поверхности ролика в виде трех плавно сопряженных между собой участков, крайние из которых округлены, позволяет избежать ударных и вибрационных нагрузок, особенно при начале обработки, а также при переходе в процессе обработки от одной обрабатываемой поверхности заготовки к другой. Округленная рабочая поверхность ролика, образованная на его торце, обеспечивает оптимальное пятно контакта ролика с заготовкой в процессе ее обработки, она мало подвержена износу, обеспечивает получение качественной обработанной поверхности и обработку заготовки с высокой производительностью.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that the implementation of the working surface of the roller in the form of three smoothly interconnected sections, the extreme of which are rounded, avoids shock and vibration loads, especially at the beginning of processing, as well as during the transition from one single surface during processing blanks to another. The rounded working surface of the roller, formed at its end, provides an optimal spot of contact between the roller and the workpiece during its processing, it is little susceptible to wear, provides a high-quality machined surface and processing the workpiece with high productivity.

Однако данное выполнение ролика не позволяет получать листовой прокат с требуемым сочетанием прочностных характеристик в поверхностном слое материала детали и характеристик ударной вязкости в срединном слое материала детали, что достигается путем создания знакопеременных деформаций, которые не позволяет создать известный давильный ролик с рабочей поверхностью в виде сочетания скругленных участков.However, this implementation of the roller does not allow to obtain sheet metal with the required combination of strength characteristics in the surface layer of the material of the part and characteristics of impact strength in the middle layer of the material of the part, which is achieved by creating alternating deformations that prevent the creation of a known pressure roller with a working surface in the form of a combination of rounded plots.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение свойств листового проката за счет использования инструмента - давильного ролика с оригинальным профилем рабочей поверхности.The technical result of the proposed utility model is to increase the properties of sheet metal through the use of a tool - a pressure roller with an original profile of the working surface.

Указанный технический результат достигается за счет того, что давильный ролик выполняется в форме тела вращения с выступами на рабочей поверхности выполненными в форме встречно направленных спиралей Бернулли с различающимися шагами роста спиралей.The specified technical result is achieved due to the fact that the pressure roller is made in the form of a body of revolution with protrusions on the working surface made in the form of counter-directed Bernoulli spirals with different spiral growth steps.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическими материалами, на которых;The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which;

- на фиг. 1 - давильный ролик в разрезе;- in FIG. 1 - pressure roller in the context;

- на фиг. 2 - давильный ролик вид на его рабочую поверхность.- in FIG. 2 - pressure roller view of its working surface.

Давильный ролик для раскатки листовых заготовок выполнен в виде тела вращения, например, цилиндрической формы, рабочей поверхностью которого является образующая. На рабочей поверхности выполнены выступы в форме встречно направленных спиралей Бернулли с различающимися шагами левой 1 и правой 2 спиралей. Давильный ролик состоит из приводного участка, соединенного кинематической связью с приводом (на графическом материале не показан) и деформирующего участка (фиг. 1, 2), рабочая поверхность которого выполнена с выступами в форме встречнонаправленных спиралей Бернулли с разными (левой 1 и правой 2) шагами роста (т.е. расстоянием между витками спиралей (Выгодский М.Я. Справочник по математике, М. «Наука», 1976 с. 784)The pressure roller for rolling sheet blanks is made in the form of a body of revolution, for example, a cylindrical shape, the working surface of which is a generatrix. On the working surface, protrusions are made in the form of counter-directed Bernoulli spirals with different steps of the left 1 and right 2 spirals. The pressure roller consists of a drive section, connected by a kinematic connection with the drive (not shown in the graphic material) and a deformation section (Fig. 1, 2), the working surface of which is made with protrusions in the form of counter-directed Bernoulli spirals with different (left 1 and right 2) growth steps (i.e., the distance between the turns of the spirals (Vygodsky M.Ya. Handbook of Mathematics, M. "Science", 1976, p. 784)

Заявленное устройство работает следующим образом: при силовом воздействии давильного ролика на заготовку макрорельеф его рабочей поверхности создает в обрабатываемом материале энергетические условия реализации эффекта Баушингера, обуславливающего «запоминание» материалом истории его нагружения и, как результат, повышающим уровень его физико-механических характеристик. При воздействии встречнонаправленных спиральных выступов рабочей поверхности ролика на материал поверхностного слоя заготовки, материал поочередно попадает в зоны вершин выступов и впадин между ними, что создает энергетические условия протекания знакопеременной деформации и обеспечивающей созданий условий реализации эффекта Баушингера («Запоминание» материалом истории его деформирования) и, как результат, формирование упрочненного поверхностного и разупрочненного срединного слоев детали.The claimed device works as follows: when a pressure roller is applied to a workpiece, the macrorelief of its working surface creates energy conditions for the Bausinger effect in the material being processed, which causes the material to “remember” the history of its loading and, as a result, increase its physical and mechanical characteristics. Under the influence of counter-directed spiral protrusions of the working surface of the roller on the material of the surface layer of the workpiece, the material alternately falls into the zones of the peaks of the protrusions and depressions between them, which creates the energy conditions for the alternating deformation and provides the conditions for the realization of the Bausinger effect (“Remembering” the material of the history of its deformation) and as a result, the formation of a hardened surface and weakened middle layers of the part.

Заявляемая конструкция давильного ролика обеспечивает формирование в поверхностном слое материала обрабатываемой заготовки нового комплекса эксплуатационных характеристик.The inventive design of the pressure roller ensures the formation of a new set of operational characteristics in the surface layer of the material of the workpiece being processed.

Claims

A pressure roller for rolling sheet blanks, made in the form of a body of revolution with a regulated macrorelief of the working surface, characterized in that the relief of the working surface of the roller is made with protrusions in the form of counter-directed Bernoulli spirals with different growth steps.