RU2040355C1

RU2040355C1 - Method of making articles with cross section, variable along their length

Info

Publication number: RU2040355C1
Application number: RU92005337/27A
Authority: RU
Inventors: нц Геннадий Арутюнович Агась; Геннадий Арутюнович Агасьянц; Дмитрий Леонидович Зубер
Original assignee: Геннадий Арутюнович Агасьянц; Дмитрий Леонидович Зубер
Priority date: 1992-10-30
Filing date: 1992-10-30
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: rolled stock production. SUBSTANCE: method comprises steps of applying an axial counter-tension effort P_c.t. to an end of a secured blank at a side, opposite to a place of roll pressing-in, over the whole period of rolling process; determining a value of the above mentioned counter-tension effort from relation

, where σ_y-yielding strength of the metal, being rolled in its initial state, kgF/mm²;; (0.7-1.2)-factors, whose large value is being selected upon percentage reduction ε=0.1 and small value upon percentage reduction e=0.4; S-minimum square of cross section of the article, mm; applying to an opposite end of the blank a drawing effort for drawing the blank between a pair of non-driven rolls; subjecting these rolls to a radial motion, whose value depends upon a value of lengthwise motion of the blank and determining that value according to a schedule of rolling process for each working stroke. The working stroke had been terminated, the blank is being returmed to its initial position, and simultaneously it is being rotated around a lengthwise axis. EFFECT: enhanced efficiency. 1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначается для изготовления нежестких изделий гранного сечения в поперечном направлении и в форме клина в продольном (например, клинка электрорапиры). The invention relates to the processing of metals by pressure and is intended for the manufacture of non-rigid products with a granular cross section in the transverse direction and in the form of a wedge in the longitudinal (for example, an electric rapier blade).

Клинок электрорапиры представляет собой нежесткую деталь, у которой отношение длины к минимальному размеру грани в меньшем сечении составляет 360 и более (так, при общей длине клинка 900 мм размер минимального сечения составляет 2,5х3,9 мм), четырехгранного сечения в поперечном направлении и в форме клина в продольном. Точность изготовления гранного профиля в пределах ± 0,015 мм, чистота поверхности 0

32.The electric rapier blade is a non-rigid part, in which the ratio of the length to the minimum size of the face in a smaller section is 360 or more (for example, with a total blade length of 900 mm, the minimum section size is 2.5x3.9 mm), tetrahedral section in the transverse direction and in wedge shape in longitudinal. The accuracy of manufacturing a faceted profile within ± 0.015 mm, surface cleanliness 0

32.

Известен способ получения нежестких профилей, в том числе гранного сечения, волочением в роликовых волоках [1] В соответствии с этим способом конец заготовки пропускают через роликовую волоку, состоящую из двух и более неприводных роликов-валков, затем протягивают заготовки через калибр, образованный роликами, при этом к одному концу заготовки прикладывают усилие волочения, а к другому усилие противонатяжения с помощью специальных устройств. A known method for producing non-rigid profiles, including facet section, by drawing in roller dies [1] In accordance with this method, the end of the workpiece is passed through a roller die consisting of two or more non-driven rolls, then the workpieces are pulled through a gauge formed by the rollers, at the same time, drawing force is applied to one end of the workpiece, and anti-tension force is applied to the other using special devices.

Этим способом получают различные длинномерные профили, в том числе четырехгранного сечения с точностью до ±0,01 мм и чистотой обработки 0

32 и выше, т. е. точность и чистота обработки профиля соответствуют требованиям, предъявляемым к клинкам электрорапиры.In this way, various lengthy profiles are obtained, including tetrahedral sections with an accuracy of ± 0.01 mm and a purity of processing of 0

32 and above, that is, the accuracy and purity of the profile processing correspond to the requirements for electric rapier blades.

Однако этот способ не позволяет получать профили в форме клина в продольном направлении на отдельных участках заготовки, так как процесс ведется на проход и ролики не имеют возможности перемещения в поперечном направлении. However, this method does not allow to obtain profiles in the form of a wedge in the longitudinal direction in individual sections of the workpiece, since the process is conducted in the passage and the rollers do not have the ability to move in the transverse direction.

Известен способ получения изделий типа рапир обжатием на ковочных машинах со специальным приводом [2] в соответствии с которым круглую заготовку перед ковкой нагревают до ковочных температур, затем помещают в зону обработки и обжимают бойками определенной конфигурации. В процессе обработки зажимают в зажимной головке за один конец и сообщают ей продольное перемещение. В результате такой обработки получают точные гранные профили конической формы. A known method of producing rapier-type products by crimping on forging machines with a special drive [2] in accordance with which a round billet before forging is heated to forging temperatures, then placed in a processing zone and crimped by strikers of a certain configuration. During processing, clamp in the clamping head at one end and tell her longitudinal movement. As a result of this treatment, precise faceted conical shape profiles are obtained.

Однако способ не позволяет получать изделия с требуемой точностью и чистотой обработки. В pезультате нагрева на поверхности изделия образуется окалина. По этим причинам после ковки заготовки шлифуют по граням за два перехода предварительно и окончательно, а после термической обработки полируют для получения требуемой чистоты поверхности 0

32. Это повышает трудоемкость обработки и расход металла.However, the method does not allow to obtain products with the required accuracy and purity of processing. As a result of heating, scale forms on the surface of the product. For these reasons, after forging, the preforms are ground over the faces for two transitions preliminary and final, and after heat treatment they are polished to obtain the required surface cleanliness 0

32. This increases the complexity of processing and metal consumption.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления изделий переменного по их длине сечения холодной прокаткой участков заготовки парой неприводных калиброванных валков при обжатии ими неподвижной заготовки на величину подачи с поворотом заготовки после каждого двойного возвратно-поступательного хода вокруг продольной оси на угол, определяемый программой обработки с автоматическим изменением величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка [3] Способ позволяет получать профили, в том числе гранные, на любом участке заготовки с требуемой точностью и чистотой обработки. The closest in technical essence to the proposed is a method of manufacturing products of variable cross-sectional length by cold rolling sections of the workpiece with a pair of non-driven calibrated rolls when they compress a fixed workpiece by the feed amount with rotation of the workpiece after each double reciprocating stroke around the longitudinal axis by an angle determined by the program processing with automatic change of its stroke in accordance with the extension of the treated area [3] The method allows to obtain a profile In that the number of edges on any part of the workpiece with the required accuracy and cleanliness processing.

Однако указанный способ не позволяет изготавливать детали в форме клина в продольном направлении, так как отсутствует перемещение валков, связанное с ходом заготовки. Кроме этого, при прокатке нежестких деталей наблюдается потеря устойчивости заготовки при возвратном ходе, так как задняя поддерживающая бабка приводится к движение через заготовку. However, this method does not allow to produce parts in the form of a wedge in the longitudinal direction, since there is no movement of the rolls associated with the progress of the workpiece. In addition, when rolling non-rigid parts, there is a loss of stability of the workpiece during the return stroke, since the rear support headstock is driven through the workpiece.

Данное изобретение направлено на расширение технологических возможностей способа за счет обеспечения возможности изготовления нежестких изделий гранного сечения в поперечном и в форме клина в продольном направлениях. This invention is aimed at expanding the technological capabilities of the method by providing the possibility of manufacturing non-rigid products of granular section in the transverse and in the form of a wedge in the longitudinal directions.

В способе изготовления изделий переменного по их длине сечения, включающем возвратно-поступательное перемещение заготовки в осевом направлении в процессе прокатывания ее парой неприводных валков с приложением к одному из концов заготовки осевого усилия протягивания, поворот заготовки вокруг продольной оси после каждого рабочего хода и изменение величины ее хода в соответствии с удлинением обрабатываемого участка, согласно изобретению сначала, после закрепления заготовки, но перед вдавливанием валков, к ее концу, расположенному со стороны, противоположной месту вдавливания, на все время прокатывания прикладывают осевое усилие противонатяжения, величину которого определяют из зависимости
Р_н= σ_о ^.S, (1) где Р_н осевое усилие противонатяжения, кгс;
S площадь минимального поперечного сечения готового изделия, мм²;
σ_о удельное противонатяжение, кгс/мм², вычисляемое по зависимости
σ_o= (0,7-1,2)

, (2) где (0,7-1,2) коэффициенты, большее значение которого выбирается при относительных обжатиях ε0,1, меньшее при ε0,4 (ε обжатие за проход прокатки, равноe ε

, где Δ h=h_o-h₁ абсолютное обжатие, мм;
h_o и h₁ высота профиля до и после прокатки, мм;
σ_то предел текучести металла в исходном состоянии, кгс/мм².In the method of manufacturing products of variable cross-sectional length, including reciprocating movement of the workpiece in the axial direction during rolling of a pair of non-driven rolls with an axial pulling force applied to one of the ends of the workpiece, turning the workpiece around the longitudinal axis after each working stroke and changing its value stroke in accordance with the extension of the treated area, according to the invention, first, after securing the workpiece, but before pressing the rolls, to its end, located with the axes opposite the indentation point, for the entire rolling time, apply an axial anti-tension force, the value of which is determined from the dependence
P _n = σ _about ^. S, (1) where P _n axial anti-tension force, kgf;
S the minimum cross-sectional area of the finished product, mm ² ;
σ _about specific anti-tension, kgf / mm ² , calculated according to
σ _o = (0.7-1.2)

, (2) where (0.7-1.2) are the coefficients, the larger value of which is selected for relative compressions ε0.1, smaller at ε0.4 (ε compression for the rolling pass is equal to ε

where Δ h = h _o -h ₁ absolute compression, mm;
h _o and h _{1 the} height of the profile before and after rolling, mm;
σ is _the yield strength of the metal in the initial state, kgf / mm ² .

Это усилие противонатяжения Р_н, определенное по зависимости (1), поддерживают во все время прокатки.This anti-tension force P _n , determined by dependence (1), is maintained throughout the rolling process.

Кроме того, валкам дополнительно сообщают радиальное перемещение, величину которого жестко связывают с величиной продольного перемещения заготовки и определяют для каждого рабочего хода программой обработки. In addition, the rolls are additionally informed of radial movement, the value of which is rigidly associated with the value of the longitudinal movement of the workpiece and is determined for each working stroke by the processing program.

Приложение усилия противонатяжения Р_н к заготовке обеспечивает возможность прокатки нежестких деталей, способствует устойчивому положению детали как в продольном направлении, так и в поперечном, предотвращает случаи скручивания малых сечений заготовки в процессе прокатки.The application of the anti-tension force P _n to the workpiece provides the possibility of rolling non-rigid parts, contributes to a stable position of the part both in the longitudinal and transverse directions, and prevents cases of twisting of small sections of the workpiece during the rolling process.

Кроме указанного усилие противонатяжения предотвращает уширение поперечного сечения заготовки в процессе прокатки. Экспериментальным путем установлено, что при прокатке должно соблюдаться определенное соотношение удельного противонатяжения σ_о к сопротивлению металла пластическому сдвигу τ_s, при котором уширение минимально или отсутствует. Сопротивление металла пластическому сдвигу определяется как τ_s

где σ_то предел текучести исходного металла, кгс/мм².In addition to the specified anti-tension force prevents the broadening of the cross section of the workpiece during the rolling process. It was established experimentally that during rolling, a certain ratio of the specific anti-tension σ _о to the metal resistance to plastic shear τ _s must be observed, at which the broadening is minimal or absent. The metal shear resistance to plastic shear is defined as τ _s

where σ is _the yield strength of the starting metal, kgf / mm ² .

Так при относительном обжатии ε0,4 отношение σ_o/

0,7, при котором уширение металла отсутствует. Большее значение относительного обжатия не имеет смысла брать, так как после большого обжатия и кантовки заготовка неустойчива в валках и имеют место случаи ее скручивания при обжатии в процессе последующего прохода. При относительном обжатии ε0,1 отношение σ_o/

1,2, при котором уширение также отсутствует. Меньшие значения обжатий также нецелесообразно назначать, так как это приводит к чрезмерному увеличению числа проходов прокатки и увеличению трудоемкости обработки.So with a relative compression ε0,4, the ratio σ _o /

0.7, in which there is no broadening of the metal. It makes no sense to take a larger value of the relative compression, since after a large compression and tilting, the workpiece is unstable in the rolls and there are cases of twisting during compression during the subsequent passage. With a relative compression ε0.1, the ratio of σ _o /

1.2, in which broadening is also absent. Smaller reduction values are also impractical to assign, since this leads to an excessive increase in the number of rolling passes and an increase in the complexity of processing.

Дополнительное перемещение валков в радиальном направлении, величина которого жестко связана с величиной продольного перемещения заготовки, обеспечивает получение в продольном направлении формы клина практически любой конфигурации, которая определяется для каждого рабочего хода программой обработки. The additional movement of the rolls in the radial direction, the value of which is rigidly connected with the longitudinal movement of the workpiece, ensures that the wedge shape is obtained in the longitudinal direction of almost any configuration that is determined for each working stroke by the processing program.

На фиг.1 изображена схема приложения усилий противонатяжения к одному из концов заготовки; на фиг.2 схема вдавливания валков в заготовку и приложение усилия протягивания; на фиг.3 схема протягивания заготовки через валки, сечения А-А и Б-Б; на фиг. 4 схема окончания хода прокатки; на фиг. 5 схема возвращения заготовки в исходное положение с одновременным ее поворотом; на фиг.6 то же, что на фиг.1, после поворота заготовки; на фиг.7 экспериментальные кривые, полученные при прокатке с различными отношениями удельного противонатяжения σ_о к сопротивлению пластического сдвига прокатываемого металла τ_s

в зависимости от показателя поперечной деформации А.Figure 1 shows a diagram of the application of anti-tension forces to one of the ends of the workpiece; figure 2 diagram of the indentation of the rolls into the workpiece and the application of pulling forces; figure 3 diagram of pulling the workpiece through the rolls, section aa and bb; in FIG. 4 diagram of the end of the rolling course; in FIG. 5 diagram of the return of the workpiece to its original position with its simultaneous rotation; figure 6 is the same as in figure 1, after rotation of the workpiece; Fig. 7 experimental curves obtained during rolling with different ratios of specific anti-tension σ _о to the plastic shear resistance of the rolled metal τ _s

depending on the transverse strain index A.

Кривые 1.2.3 и 4 получены при прокатке с относительными обжатиями соответственно ε0,1; 0,2; 0,3 и 0,4. Curves 1.2.3 and 4 are obtained during rolling with relative reductions of ε0.1, respectively; 0.2; 0.3 and 0.4.

Способ изготовления изделий типа клинка электрорапиры осуществляется следующим образом. A method of manufacturing products such as an electric rapier blade is as follows.

Цилиндрическую заготовку 1 закрепляют обоими концами в зажимных патронах 2. К одному из концов заготовки прикладывают усилие противонатяжения Р_н, величину которого определяют из зависимости
P_н=(0,7-1,2)

S. (3)
Конкретную величину коэффициента пропорциональности (0,7-1,2) в этом выражении выбирают из графика (фиг.7) в зависимости от относительного обжатия за проход прокатки с учетом отсутствия уширения металла. Уширение (поперечная деформация) металла отсутствует при А=0. Показатель поперечной деформации A

, где b_o и h_o ширина и высота профиля до прокатки, мм;
b₁ и h₁ то же, после прокатки, мм.The cylindrical workpiece 1 is fixed at both ends in the chucks 2. An anti-tension force P _n is applied to one of the ends of the workpiece, the value of which is determined from the dependence
P _n = (0.7-1.2)

S. (3)
The specific value of the coefficient of proportionality (0.7-1.2) in this expression is selected from the graph (Fig. 7) depending on the relative compression for the rolling pass, taking into account the absence of metal broadening. The broadening (transverse deformation) of the metal is absent at A = 0. Lateral strain index A

where b _o and h _{o the} width and height of the profile before rolling, mm;
b ₁ and h ₁ the same, after rolling, mm

После этого заготовку со стороны, противоположной месту приложения усилия противонатяжения Р_н, вдавливают пару неприводных валков 3 и к этому же концу прикладывают осевое усилие протягивания Р_пр, под действием которого заготовка 1 протягивается через валки. Одновременно с протягиванием заготовки валки перемещают в поперечном направлении на величину Δ, причем величину их перемещения жестко связывают с величиной продольного перемещения заготовки. В результате этого по длине заготовки образуется конус по двум граням (фиг.3, А-А и Б-Б). Размеры этих сечений, как и других по длине заготовки, определяются величиной перемещения валков и задаются программой обработки для каждого рабочего хода.Thereafter, the workpiece on the side opposite the force application point P _n counterstrain, pressed into non-driven pair of rollers 3 and to the same end of applied axial pulling force P _etc., under which the workpiece 1 is pulled through the rollers. Simultaneously with the pulling of the workpiece, the rolls are moved in the transverse direction by Δ, and the amount of their movement is rigidly associated with the value of the longitudinal movement of the workpiece. As a result of this, a cone is formed along the length of the workpiece along two faces (Fig. 3, A-A and BB). The dimensions of these sections, as well as others along the length of the workpiece, are determined by the amount of movement of the rolls and are set by the processing program for each working stroke.

В конце хода прокатывания валки 3 разводят и к заготовке 1 прикладывают усилие толкания Р_т, противоположное по знаку усилию протягивания Р_пр. Под действием усилия Р_т заготовку возвращают в исходное положение с одновременным поворотом вокруг продольной оси на угол 90^о, при этом заготовка поступает в исходное положение соориентированной и необработанными гранями к валкам. Далее в изложенной последовательности начинают следующий ход прокатки, в результате которого формируется граничное сечение. При больших суммарных обжатиях процесс может производиться за несколько ходов прокатки с определенными обжатиями за проход в пределах 0,1-0,4.At the end of the rolling course, the rolls 3 are bred and a pushing force P _{t is} applied to the workpiece 1 _, which is opposite in sign to the pulling force P _pr Under the force F _t preform is returned to the original position while rotating around the longitudinal axis at an angle of 90 ^o, wherein the preform is supplied to a starting position and orientate rough edges to the rollers. Further, in the sequence described, the next rolling course is started, as a result of which a boundary section is formed. With large total reductions, the process can be performed in several rolling strokes with certain reductions per pass in the range of 0.1-0.4.

Конкретное осуществление способа рассматривается на примере изготовления клинка электрорапиры из пружинной стали с пределом текучести в исходном состоянии σ_то= 60 кгс/мм² на последних проходах прокатки, когда поперечное сечение S принимает наименьшее значение S=10 мм², при этом заготовка обжимается в меньшем сечении с 3,6 мм до 2,5 мм. Величина относительного обжатия за проход прокатки составит ε0,3. По графику (фиг.7) определяют, что для ε0,3 уширение (А) отсутствует при отношении σ_o/

1,0. Подставляя эту величину в выражение (1), определяют значение усилия противонатяжения для последних проходов прокатки
P_н=1,0

10=350 кгс.A specific implementation of the method is considered on the example of the manufacture of a spring steel electric rapier blade with a yield strength σ _to = 60 kgf / mm ² in the last rolling passes, when the cross section S takes the smallest value S = 10 mm ² , while the workpiece is crimped in a smaller section from 3.6 mm to 2.5 mm. The relative reduction for the rolling pass will be ε0.3. According to the graph (Fig. 7), it is determined that for ε0.3, broadening (A) is absent with the ratio σ _o /

1,0. Substituting this value in expression (1), determine the value of the anti-tension force for the last passes of rolling
P _n = 1,0

10 = 350 kgf.

К зажатой в патронах заготовке прикладывают усилие противонатяжения Р_н= 350 кгс, вдавливают в нее валки с усилием Р_рад=15 тс и со стороны, противоположной месту приложения усилия противонатяжения, прикладывают усилие протягивания Р_пр=5 тс. Под действием этого усилия заготовка протягивается через валки, которые перемещают в радиальном направлении на величину Δ0,55 мм. В конце хода валки разводят, а к заготовке прикладывают усилие толкания Р_т=1 тс, направленное в противоположную сторону. Под действием этого усилия заготовка возвращается в исходное положение и одновременно поворачивается вокруг продольной оси на угол 90^о. Далее начинается следующий ход прокатки, который осуществляется аналогичным образом.An anti-tension force P _n = 350 kgf is applied to the workpiece clamped in the cartridges, the rolls are pressed into it with a force P _rad = 15 tf, and a pulling force P _CR = 5 tf is applied from the side opposite to the place of application of the anti-tension force. Under the action of this force, the workpiece is pulled through rolls that are moved in the radial direction by Δ0.55 mm. At the end of the stroke, the rolls are bred, and a pushing force P _t = 1 tf is applied to the workpiece directed in the opposite direction. Under the action of this force, the workpiece returns to its original position and at the same time rotates around a longitudinal axis by an angle of 90 ^° . Next, the next rolling course begins, which is carried out in a similar way.

В результате прокатки получают клинок электрорапиры, допуск по граням которого составляет 0,03 мм, чистота поверхности 0

32, длина конусной части клинка 881±0,5 мм, т.е. последующей трудоемкой операции шлифования по граням не требуется. Поскольку после раскатки чистота поверхности получается сразу 0

32, то полирование заменяется на менее трудоемкую операцию осветления.As a result of rolling, an electric rapier blade is obtained, the tolerance along the edges of which is 0.03 mm, surface cleanliness 0

32, the length of the conical part of the blade is 881 ± 0.5 mm, i.e. subsequent time-consuming face grinding operations are not required. Since after rolling, the surface cleanliness is obtained immediately 0

32, polishing is replaced with a less laborious lightening operation.

В процессе прокатки происходит проработка, измельчение структуры как в поверхности, так и в центре сечения клинка, которая сохраняется и не снимается последующим шлифованием, что способствует повышению эксплуатационных характеристик клинка. In the process of rolling, there is a study, grinding of the structure both in the surface and in the center of the cross section of the blade, which is stored and not removed by subsequent grinding, which helps to improve the operational characteristics of the blade.

Claims

METHOD FOR PRODUCING VARIABLE ITEMS THROUGH THEIR SECTION LENGTH, including securing the workpiece, pressing non-drive rolls into the workpiece, reciprocating movement of the workpiece in the axial direction during rolling by a pair of non-drive rolls with an axial pulling force applied to one of the ends of the workpiece, and turning the workpiece around the longitudinal axis after each working stroke and a change in the magnitude of its stroke in accordance with the extension of the treated area, characterized in that after the operation of fixing wrench and before the rolls are pressed into the workpiece to its end, located on the side opposite to the indentation place, during the entire rolling period, an axial anti-tension force is applied and maintained, the value of which is determined from the dependence

where P _n axial anti-tension force, kgf;
σ is _the yield strength of the rolled metal in the initial state, kgf / mm ² ;
0.7 1.2 coefficient, the larger value of which is selected with a relative reduction of E 0.1, less at E 0.4;
S minimum cross-sectional area of the finished product, mm ² ,
at the same time, in the process of rolling, the non-driven rolls are informed of a radial movement, the magnitude of which is regulated depending on the magnitude of the longitudinal movement of the workpiece and determined by the processing program for each working stroke.