RU2039622C1

RU2039622C1 - Hollow shaped billets piece production method

Info

Publication number: RU2039622C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Романцев; И.Н. Потапов; С.Д. Калагин; В.А. Попов; А.В. Гончарук
Original assignee: Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: metals working. SUBSTANCE: rod is heated, pierced into hollow billet with length, that is multiple of 7 10 lengths of a piece billet, rolled in three-roller helical rolling mill on free rotating mandrel. Rollers have ring-type passes on their barrels and in process of deformation are turned by an angle of feeding. Shaping of side surface is exercised and separation of shaped billets. Billets separation is exercised in interval of temperatures of 1150 800 C. Separation of shaped billets is exercised by mutual approach of rollers with application of stretch efforts. EFFECT: method is used in metals working. 2 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве штучных полых профилированных заготовок. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the production of single-piece hollow profiled blanks.

Известен способ производства бесшовных горячекатаных труб, включающий горячую прошивку заготовки в гильзу, раскатку ее на оправке в черновую трубу, которую затем подвергают калибровке или редуцированию и порезке на полуавтоматических трубоотрезных станках, при которой трубу устанавливают в зажимном патроне и проводят ее обрезку резцами с напаянными пластинками из твердых сплавов [1]
Однако известный способ не позволяет профилировать боковую поверхность трубы, она после порезки остается цилиндрической. Кроме того, значительное количество металла переводится в стружку, что неэкономично в крупносерийном и массовом производстве, а также данный способ характеризуется невысокой производительностью.A known method for the production of seamless hot-rolled pipes, including hot piercing a workpiece into a sleeve, rolling it on a mandrel into a rough pipe, which is then calibrated or reduced and cut on semi-automatic pipe cutting machines, in which the pipe is mounted in a chuck and cut with cutters with soldered plates hard alloys [1]
However, the known method does not allow to profile the side surface of the pipe, it remains cylindrical after cutting. In addition, a significant amount of metal is converted into chips, which is uneconomical in large-scale and mass production, and this method is also characterized by low productivity.

Известен способ получения профилированных трубных заготовок велосипедных втулок, включающий горячую прошивку заготовки в толстостенную гильзу, раскатку ее на оправке винтовой прокаткой в профилированную трубу, представляющую собой группу кольцевых заготовок, соединенных между собой перемычками, и порезку ее на заготовки дисковыми пилами трения [2]
Однако из-за невысокой износостойкости дисковых пил известный способ пригоден лишь для порезки тонкостенных труб и профилированных трубных заготовок. Кроме того, известному способу присущ высокий расход металла и инструмента.A known method of producing profiled tubular blanks for bicycle bushings, including hot piercing the blank into a thick-walled sleeve, rolling it on a mandrel by screw rolling into a shaped tube, which is a group of ring blanks connected by jumpers, and cutting it into blanks by friction circular saws [2]
However, due to the low wear resistance of circular saws, the known method is suitable only for cutting thin-walled pipes and profiled pipe blanks. In addition, the known method has a high consumption of metal and tool.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения штучных кольцевых заготовок и профилированных труб, включающий прокатку гильзы в винтовом калибре на удерживаемой свободно вращающейся оправке, в результате которой происходит редуцирование гильзы по диаметру и толщине стенки; формовка профильной трубы, представляющей собой группы кольцевых заготовок, соединенных между собой перемычкой толщиной 0,5-0,8 мм; прогладка отформованной трубы и дополнительное утонение перемычки за счет ее растяжения постепенно расширяющейся ребордой, имеющей постоянную высоту, отрезка колец по перемычке и ее подгибка [3]
Известный способ позволяет получать штучные гладкие и профильные кольцевые заготовки, однако отношение длины к диаметру получаемых кольцевых заготовок не превышает 1, т.е. L/D≅1, что обусловлено длиной бочки валка. Кроме того, из-за сложности расчета калибровки валков для прокатки профилированных труб и штучных кольцевых заготовок и трудности изготовления винтовых калибров не обеспечивается достаточно высокая степень точности обеспечения гарантированного прилегания реборды к обжимаемой заготовке, что сказывается на стабильности процесса прокатки в винтовом калибре и качестве получаемых кольцевых заготовок.Closest to the technical nature of the invention is a method for producing piece ring billets and shaped pipes, comprising rolling the sleeve in a helical gauge on a held freely rotating mandrel, which results in the reduction of the sleeve in diameter and wall thickness; forming a profile pipe, which is a group of annular blanks interconnected by a jumper 0.5-0.8 mm thick; smoothing the molded pipe and additional thinning of the bridge due to its stretching by a gradually expanding flange having a constant height, a segment of rings along the bridge and its bending [3]
The known method allows to obtain piecewise smooth and profile ring blanks, however, the ratio of the length to diameter of the obtained ring blanks does not exceed 1, i.e. L / D≅1, due to the length of the roll barrel. In addition, due to the complexity of calculating the calibration of rolls for rolling profiled pipes and piece ring billets and the difficulty of manufacturing screw calibers, a sufficiently high degree of accuracy is not ensured to ensure guaranteed fit of the flanges to the crimped workpiece, which affects the stability of the rolling process in a screw gauge and the quality of the obtained ring blanks.

Целью изобретения является повышение выхода годного и качества прокатываемых изделий. The aim of the invention is to increase the yield and quality of rolled products.

Это достигается тем, что в способе получения штучных полых профилированных заготовок, включающем горячую прошивку прутка в гильзу, прокатку гильзы в валках с кольцевыми калибрами на удерживаемой свободно вращающейся оправке и контролируемое охлаждение, согласно изобретению гильзу получают длиной, краткой 7-10 длинам штучной заготовки, а отделение профилированных заготовок осуществляют при сближении валков в интервале температур 1150-800^оС за счет отрыва тянущими силами.This is achieved by the fact that in the method for producing single-piece hollow profiled billets, including hot piercing a bar into a sleeve, rolling the sleeve in rolls with ring gauges on a held freely rotating mandrel, and controlled cooling, according to the invention, the sleeve is obtained with a length short of 7-10 lengths of the piece workpiece, a compartment shaped preforms is carried out during the approach of the rolls in a temperature range of 1150-800 ^{° C} due to the pulling forces of separation.

На фиг. 1 представлены основные технологические операции предлагаемого способа получения штучных полых профилированных заготовок: нагрев прутка (I), прошивка прутка (II в гильзу длиной, кратной 7-10 длинам штучной заготовки), прокатка гильзы III в валках с кольцевыми калибрами на удерживаемой свободно вращающейся оправке в интервале температур 1150-800^оС и контролируемое охлаждение IV.In FIG. 1 shows the main technological operations of the proposed method for producing piece hollow profiled billets: heating the rod (I), flashing the rod (II into a sleeve multiple of 7-10 lengths of a piece billet), rolling the sleeve III in rolls with ring gauges on a freely rotating rotating holder in temperature range 1150-800 ^о С and controlled cooling IV.

Способ получения штучных полых профилированных заготовок осуществляется следующим образом. Нагретый до температуры прокатки пруток задается в двухвалковый стан, где прошивается в гильзу, длина которой кратна 7-10 длинам штучной полой профилированной заготовки. Далее гильза задается в 3-валковый стан винтовой прокатки, где между тремя валками и оправкой формуются и отделяются штучные полые профилированные заготовки в интервале температур 1150-800^оС.A method of obtaining a piece hollow profiled blanks is as follows. The bar heated to the temperature of rolling is set in a two-roll mill, where it is stitched into a sleeve, the length of which is a multiple of 7-10 lengths of a piece hollow profiled billet. Next, the sleeve is set in a 3-roll helical rolling mill, where piece hollow profiled billets are molded and separated between the three rolls and the mandrel in the temperature range 1150-800 ^o C.

Схема прокатки штучных полых профилированных заготовок показана на фиг.2 и 3; где 1 гильза; 2 оправка; 3 калиброванный валок; 4 штучная полая профилированная заготовка. The rolling scheme of piece hollow profiled billets is shown in figure 2 and 3; where 1 sleeve; 2 mandrel; 3 calibrated roll; 4 piece hollow profiled workpiece.

Гильза задается в очаг деформации, в нее вводится оправка. Затем калиброванные валки развернутые на угол подачи, сводятся к оси прокатки (в исходном положении они разведены настолько, чтобы можно было осуществить свободную задачу гильзы в очаг деформации), уменьшая калибр, образованный ими, касаются наружной поверхности гильзы и сближаются далее, формуя в гильзе кольцевые канавки. Происходит деформирование гильзы на удерживаемой свободно вращающейся оправке тремя калиброванными валками, в результате которого формуется кольцевая канавка между штучной заготовкой и гильзой, профилируется наружная поверхность штучной заготовки. Свод валков осуществляют до тех пор, пока тянущие силы, действующие со стороны валков, развернутых на угол подачи, на штучную заготовку не оторвут штучную полую профилированную заготовку от гильзы по месту кольцевой канавки. The sleeve is set into the deformation zone, a mandrel is introduced into it. Then, the calibrated rolls deployed at the feed angle are reduced to the rolling axis (in the initial position, they are spaced so that the sleeve can freely perform in the deformation zone), reducing the caliber formed by them, they touch the outer surface of the sleeve and come closer together, forming ring rings in the sleeve grooves. The sleeve is deformed on a free-rotating holder held by three calibrated rolls, as a result of which an annular groove is formed between the piece blank and the sleeve, and the outer surface of the piece workpiece is profiled. Roll rolls are carried out until the pulling forces acting on the side of the rolls deployed at the feed angle on the piece blank do not tear the piece hollow profiled blank from the sleeve in place of the annular groove.

Возникающие в результате разворота валков на угол подачи тянущие силы, действующие на гильзу и сообщающие ей поступательное перемещение, преодолевают сопротивление материала гильзы на разрыв в наиболее слабом сечении в сечении перемычки между гильзой и штучной заготовкой. В этом случае происходит отрыв штучной профилированной заготовки от гильзы. После этого валки начинают разводить, гильза заталкивателем досылается на длину штучной заготовки в очаг деформации, валки снова сводятся. Происходит следующий цикл прокатки штучной полой профилированной заготовки. The pulling forces resulting from the rolls turning to the feed angle acting on the sleeve and imparting translational movement to it overcome the resistance of the sleeve material to rupture in the weakest section in the cross-section of the bridge between the sleeve and the piece blank. In this case, the piece profiled workpiece is detached from the sleeve. After this, the rolls begin to be bred, the liner is sent by the pusher to the deformation zone to the length of the piece blank, the rolls are again reduced. The next cycle of rolling a piece hollow profiled billet occurs.

Введение способа указанным образом позволяет повысить выход годного за счет снижения брака по дефектам наружной поверхности и приторцовых зон профилированных заготовок. Кроме того, прокатка профилированных заготовок в оптимальном интервале температур позволяет повысить качество получаемых изделий. The introduction of the method in this way allows to increase the yield by reducing defects in defects of the outer surface and the side zones of profiled blanks. In addition, rolling profiled billets in the optimal temperature range allows to improve the quality of the products.

По данному способу получения штучных полых пpофилиpованных заготовок были проведены экспериментальные исследования. Прутки, нагретые до температуры прокатки 1200^оС, прошивали в гильзы, которые затем без дополнительного подогрева разрезали на штучные профилированные заготовки в 3-валковом стане винтовой прокатки на удерживаемой свободно вращающейся оправке путем свода всех трех валков, имеющих кольцевые реборды. Один цикл прокатки штучных полых профилированных заготовок составил 10.12 с. Было прокатано несколько партий гильз различной кратности (отношение к длине штучной полой профилированной заготовки).According to this method of obtaining piece hollow profiled billets, experimental studies were conducted. Rods, heated to rolling temperature of 1200 ^{° C,} pierced in the sleeve are then no additional heating was cut into a blank piece profiled 3-roller mill for rolling a screw retained freely rotating mandrel by a set of three rolls having a circumferential flange. One cycle of rolling piece hollow profiled billets amounted to 10.12 s. Several batches of cartridges of various multiplicity were rolled (related to the length of a piece hollow profiled billet).

Результаты экспериментальных исследований по получению штучных полых профилированных заготовок представлены в таблице, в которой отражены данные по выходу годного и точности штучных заготовок. Как видно из таблицы, прокатка штучных полых профилированных заготовок из гильз 7-10-кратной длины в интервале температур 1150-800^оС повышает выход годного и качество наружной поверхности и торцов штучных заготовок (так, например, овальность профилированных заготовок не превышает 0,5 мм). Использование под прокатку штучных полых профилированных заготовок в интервале температур 1150-800^оС гильз 7-кратной длины обеспечивает высокий выход годного и требуемое качество прокатываемых изделий.The results of experimental studies on obtaining piece hollow shaped billets are presented in the table, which shows the yield and accuracy of piece billets. As seen from the table, the piece of hollow profiled rolling billets of sleeves 7-10 times the length in the temperature range ^of 1150-800 C increases the yield and quality of the outer surface and ends of the piece blanks (for example, oval shaped workpieces does not exceed 0.5 mm). The use of single-section hollow profiled billets for rolling in the temperature range of 1150-800 ^о С liners of 7-fold length provides a high yield and the required quality of the rolled products.

Экспериментальным путем установлено, что использование под прокатку гильз меньшей длины (кратность 3-6) приводит к уменьшению выхода годного и к некоторому снижению качества получаемых изделий, что вызвано, прежде всего, относительным возрастанием доли концевой обрезки. При прокатке гильз 10-кратной длины были получены штучные профилированные заготовки высокого качества, выход годного составил 94-95% Прокатка гильз большей длины (кратности 11 и более) в интервале температур 1150-800^оС приводила к некоторому снижению выхода годного и к ухудшению качества получаемых штучных заготовок (вследствие интенсивного износа прошивного инструмента прямолинейность и точность диаметральных размеров гильз были неудовлетворительные).It has been experimentally established that the use of shorter sleeves for rolling (multiplicity 3-6) leads to a decrease in the yield and to a certain decrease in the quality of the products obtained, which is caused, first of all, by a relative increase in the proportion of end trimming. When rolling the sleeves 10 times the length of the profiled piece were obtained high quality preform, of suitable yield was 94-95% rolling sleeves greater length (multiplicity of 11 or more) in the temperature range of 1150-800 ^{° C} led to some reduction in yield and deterioration in quality the resulting piece blanks (due to the intensive wear of the piercing tool, the straightness and accuracy of the diameters of the liners were unsatisfactory).

Проведение данного способа получения штучных заготовок при температурах ниже 800^оС приводило к появлению плен, трещин и других дефектов на наружной поверхности и в приторцовых зонах штучных профилированных заготовок. Кроме того, резко возрастало сопротивление деформации со стороны материала заготовки, что приводило к интенсивному износу кольцевых реборд и приребордных зон валков, а также оправки. Наблюдались нарушения стабильности протекания процесса прокатки штучных заготовок.Conducting this process for producing a piece blanks at temperatures below 800 ^{° C} resulted in the appearance captured, cracks and other defects on the outer surface and in the zones pritortsovyh piece profiled workpieces. In addition, deformation resistance sharply increased on the part of the workpiece material, which led to intensive wear of the annular flanges and near-edge zones of the rolls, as well as the mandrel. Violations of the stability of the process of rolling piece blanks were observed.

П р и м е р. Данный способ получения штучных полых профилированных заготовок осуществляли следующим образом. Исходную заготовку пруток диаметром 90 мм нагревали до температуры 1200^оС и прошивали в гильзу диаметром 85 мм с толщиной стенки 20 мм и длиной 300.1000 мм. Затем гильзу без дополнительного подогрева задавали в очаг деформации 3-валкового стана винтовой прокатки, валки которого разведены так, чтобы обеспечить свободное перемещение гильзы в валковом калибре до встречи с оправкой (диаметр оправки 44 мм).PRI me R. This method of obtaining piece hollow profiled blanks was carried out as follows. The starting preform rod diameter of 90 mm heated to a temperature of 1200 ^{° C} and pierced into the sleeve 85 mm in diameter with a wall thickness of 20 mm and a length of 300.1000 mm. Then, without additional heating, the sleeve was set into the deformation zone of the 3-roll helical rolling mill, the rolls of which are spaced so as to ensure free movement of the sleeve in the roll gauge until it meets the mandrel (mandrel diameter 44 mm).

При дальнейшей задаче гильзы в нее вводится оправка и гильза останавливается, упершись в ограничитель длины штучной заготовки. Затем вращающиеся валки начинают сводить, осуществляя деформацию гильзы на оправке калиброванными валками, развернутыми на угол подачи. Происходит профилирование боковой поверхности и отделение штучной заготовки от гильзы. После прокатки штучной полой профилированной заготовки длиной 90 мм валки разводятся, гильза далее задается заталкивателем в очаг деформации до ограничителя длины штучной заготовки. Осуществляется следующий цикл прокатки. Время одного цикла прокатки штучной полой профилированной заготовки составило 10.12 с. Было прокатано несколько партий гильз различной кратности. В первой партии кратность гильз составила 3-6. Прокатка данных гильз в интервале температур 1150-800^оС показала, что качество получаемых штучных заготовок невысокое (овальность составила 0,7 мм), выход годного составил 90%
Прокатка второй партии гильз, длина которых равнялась 7 длинам штучной заготовки, показала, что прокатываемые заготовки имели требуемое качество, выход годного был высоким (95%). В третьей партии кратность гильз была 8-9. Штучные полые профилированные заготовки получились высокого качества, выход годного так же был высок. Прокатка гильз 10-кратной длины (четвертая партия) обеспечивает получение штучных заготовок требуемого качества и высокий выход годного. Для прокатки профилированных заготовок пятой партии использовались гильзы II-кратной длины и более. Получаемые изделия получались более низкого качества, снизился и выход годного. Прокатка гильз всех пяти партий осуществлялась в интервале температур 1150-800^оС. Шестая партия гильз (их кратность составила 7-10) была прокатана при температуре 800-600^оС. Многие штучные заготовки имели плены, трещины и другие дефекты наружной поверхности (выход годного составлял 80%). Кроме того, было велико сопротивление деформации со стороны материала заготовки, что приводило к сильному износу кольцевых реборд валков и оправки. Процесс прокатки протекал нестабильно, наблюдались нарушения процесса.In the further task of the sleeve, a mandrel is inserted into it and the sleeve stops, resting on the length limiter of the piece blank. Then, the rotating rolls begin to reduce by deforming the liner on the mandrel with calibrated rolls deployed at the feed angle. There is a profiling of the side surface and the separation of the piece blank from the sleeve. After rolling a piece hollow profiled workpiece with a length of 90 mm, the rolls are bred, the sleeve is then set by the pusher into the deformation zone to the length limiter of the piece workpiece. The next rolling cycle is carried out. The time of one cycle of rolling a piece hollow profiled billet was 10.12 s. Several batches of cartridges of various multiplicity were rolled. In the first batch, the multiplicity of shells was 3-6. Rolling of data cartridges in a temperature range of 1150-800 ^{° C} showed that the quality of the low piece blanks (roundness was 0.7 mm) of usable yield was 90%
Rolling the second batch of shells, the length of which was 7 lengths of a piece blank, showed that the rolled blanks had the required quality, the yield was high (95%). In the third installment, the multiplicity of cartridges was 8–9. Piece hollow profiled blanks turned out to be of high quality, the yield was also high. Rolling cartridges of 10-fold length (fourth batch) ensures the receipt of piece blanks of the required quality and high yield. For rolling profiled billets of the fifth batch, sleeves of II-fold length and more were used. The resulting products were of lower quality, and the yield was reduced. Rolling sleeves all five batches was performed in the temperature range of 1150-800 ° ^C. The sixth game cartridges (made their multiplicity 7-10) was rolled at temperature 800-600 ° ^C. Many piece preform had slivers, cracks and other defects in the outer surface (yield suitable was 80%). In addition, there was great deformation resistance on the part of the workpiece material, which led to severe wear on the annular flanges of the rolls and mandrel. The rolling process was unstable, process disturbances were observed.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING PIECES OF HOLLOW PROFILED Billets, including hot flashing of a bar into a sleeve, rolling of a sleeve in rolls with ring gauges on a held freely rotating mandrel with the formation of a shaped pipe and separation of profiled billets, characterized in that, in order to increase the economy of metal and the quality obtained products by eliminating defects on the outer surface, the sleeve is obtained in lengths that are a multiple of 7 10 lengths of piece blanks, and the separation of profiled blanks is carried out in the interval le 1150 800 ^o C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the profiled workpieces is carried out by rapprochement of the rolls with the application of tensile forces.