RU2073572C1 - Round profile helical rolling method - Google Patents
Round profile helical rolling method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2073572C1 RU2073572C1 RU94006920A RU94006920A RU2073572C1 RU 2073572 C1 RU2073572 C1 RU 2073572C1 RU 94006920 A RU94006920 A RU 94006920A RU 94006920 A RU94006920 A RU 94006920A RU 2073572 C1 RU2073572 C1 RU 2073572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rolls
- roll
- rolling
- protrusions
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки металлов давлением и касается технологии получения круглых профилей винтовой прокаткой, преимущественно из цветных легированных металлов и сплавов в средних и мелких сечениях (8 oC 50 мм).The invention relates to the field of metal forming and relates to a technology for producing round profiles by helical rolling, mainly from non-ferrous alloyed metals and alloys in medium and small sections (8 ° C. 50 mm).
Наиболее распространенным способом получения круглых профилей является способ продольной прокатки [1] К основным недостаткам этого способа относятся низкие: точность профиля, качество поверхности; эффективность проработки структуры металла по сечению. Эти недостатки обусловлены малой вытяжкой за проход, условиями формоизменения металла и резким температурным градиентом на контакте горячего раската с относительно холодными рабочими валками. The most common way to obtain round profiles is the method of longitudinal rolling [1] The main disadvantages of this method are low: accuracy of the profile, surface quality; the efficiency of the study of the metal structure over the cross section. These shortcomings are caused by a low exhaust hood, conditions of metal forming and a sharp temperature gradient at the contact of hot roll with relatively cold work rolls.
Известен способ получения прутков сплошного сечения винтовой прокаткой двумя валками, развернутыми на угол подачи [2] Однако деформация сплошной заготовки в двухвалковом стане характеризуется наличием поперечных растягивающих напряжений в направлении перпендикулярной линии действия основных деформирующих усилий от валков. Эти напряжения достигают максимума в центральной зоне заготовки и в условиях циклического нагружения вызывают разрыхление и вскрытие осевой полости. Особенно отрицательно такая схема напряженного состояния влияет на деформируемость и качество литых заготовок, металлов и сплавов с пониженной пластичностью. A known method of producing bars of continuous cross-section by screw rolling by two rolls deployed at a feed angle [2] However, the deformation of a continuous billet in a two-roll mill is characterized by the presence of transverse tensile stresses in the direction perpendicular to the action line of the main deforming forces from the rolls. These stresses reach a maximum in the central zone of the workpiece and, under cyclic loading conditions, cause loosening and opening of the axial cavity. Such a stress state scheme is especially negative for the deformability and quality of cast billets, metals and alloys with reduced ductility.
Кроме того, для двухвалковой прокатки обязательно применение направляющего инструмента роликов, дисков или линеек. Независимо от вида направляющего инструмента его действие реактивно и вызывает интенсивное контактное скольжение. В результате существенно ухудшается качество поверхности и дополнительно увеличивается расход энергии. Многие цветные металлы и сплавы (титан, коррозионностойкая сталь и др.) в условиях пластического скольжения проявляют настолько высокую склонность к адгезионному налипанию на направляющий инструмент, что двухвалковая винтовая прокатка становится не реализуемой. In addition, for two-roll rolling, the use of a guide tool of rollers, discs or rulers is mandatory. Regardless of the type of guide tool, its action is reactive and causes intense contact sliding. As a result, surface quality is significantly deteriorated and energy consumption is further increased. Many non-ferrous metals and alloys (titanium, corrosion-resistant steel, etc.) under conditions of plastic sliding exhibit such a high tendency to adhesion to the guiding tool that two-roll helical rolling becomes impossible.
Известен способ винтовой прокатки в валках с кольцевой калибровкой, имеющей чередующиеся кольцевые углубления и выступы в конусе прошивки [3] Применение таких калибровок в определенной мере уменьшает уровень растягивающих напряжений и повышает деформируемость заготовок. Однако недостатки, связанные с необходимостью применения направляющего инструмента, не уменьшаются. A known method of screw rolling in rolls with ring calibration, with alternating annular recesses and protrusions in the firmware cone [3] The use of such calibrations to some extent reduces the level of tensile stresses and increases the deformability of the workpieces. However, the disadvantages associated with the need for a guide tool are not reduced.
К положительным качествам двухвалковой прокатки относится возможность выбора диаметра валков по технологическим критериям (по условиям захвата и вращения заготовки, интенсивности скольжения, характеру неравномерности деформации и проработки структуры и т.д.) практически вне связи с конструктивными характеристиками. The positive qualities of two-roll rolling include the ability to choose the diameter of the rolls according to technological criteria (according to the conditions of capture and rotation of the workpiece, the intensity of the slip, the nature of the uneven deformation and development of the structure, etc.) almost without regard to the design characteristics.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения круглых профилей прокаткой, включающей деформацию заготовки тремя валками, повернутыми под углом к оси прокатки и расположенными вокруг нее через 120o [4] т.е. через равные промежутки. Для обработки легированных и цветных металлов и сплавов данный способ более предпочтителен, чем прокатка в стане с двумя валками, поскольку в осевой зоне отсутствуют растягивающие поперечные напряжения и не требуется применения направляющего инструмента.The closest technical solution adopted for the prototype is a method for producing round profiles by rolling, including deformation of the workpiece by three rolls, rotated at an angle to the axis of rolling and located around it through 120 o [4] ie at regular intervals. For processing alloyed and non-ferrous metals and alloys, this method is more preferable than rolling in a mill with two rolls, since there are no tensile shear stresses in the axial zone and the use of a guiding tool is not required.
К числу важнейших параметров способа и винтовой прокатки в целом относится параметр i D/d, (где D диаметр валков; d диаметр калибра или получаемого профиля) в значительной мере определяющей кинематические условия, характер напряженно-деформированного состояния металла в очаге деформации и возможности конструирования рабочего инструмента. Наиболее серьезные недостатки известного способа связаны с жесткими ограничениями на величину параметра особенно по верхнему пределу. По условию свода валков на калибр минимального диаметра параметр D/d не может превышать 6,46 [5] Причем это значение является теоретически максимальным и не учитывает угла перекоса осей валков и прокатки. Согласно [6] разворот валков на углы раскатки и подачи снижает отношение D/d, тем больше, чем больше углы перекоса осей валков и прокатки. Among the most important parameters of the method and screw rolling as a whole is the parameter i D / d, (where D is the diameter of the rolls; d is the diameter of the gauge or profile obtained), which largely determines the kinematic conditions, the nature of the stress-strain state of the metal in the deformation zone, and the possibility of designing the working tool. The most serious drawbacks of the known method are associated with severe restrictions on the value of the parameter, especially in the upper limit. According to the condition of the roll for a gauge of minimum diameter, the parameter D / d cannot exceed 6.46 [5] Moreover, this value is theoretically maximum and does not take into account the skew angle of the roll axes and rolling. According to [6], roll rolls at the corners of rolling and feeding reduce the D / d ratio, the greater, the greater the skew angles of the axes of the rolls and rolling.
При рациональных, для обработки легированных металлов и сплавов, углах подачи 15 oC 20o и раскатки 10 oC 20o максимально достижимое отношение D/d падает до 5,0 oC 5,5. Нижний предел этого отношения составляет около 2,0 и ограничен условиями равномерности деформации по сечению заготовки, проработки центральной зоны и подавления в центре дополнительных растягивающих напряжений.When rational, for processing alloyed metals and alloys, feed angles of 15 o C 20 o and rolling 10 o C 20 o the maximum achievable ratio D / d drops to 5.0 o C 5.5. The lower limit of this ratio is about 2.0 and is limited by the conditions of uniformity of deformation over the billet cross section, study of the central zone and suppression of additional tensile stresses in the center.
Таким образом, для известного способа с необходимостью задана соразмерность
расширить которую, в рамках данного технического решения, не представляется возможным, даже теоретически.Thus, for the known method, proportionality is necessarily set
to expand which, within the framework of this technical solution, is not possible, even theoretically.
Деформация заготовки, при заниженном по ограничению (1) параметре D/d, сопровождается цепью взаимосвязанных негативных явлений увеличение угла захвата, уменьшение ширины контактной поверхности, снижение запаса сил трения, вращающих заготовку, рост пластического скольжения прокатываемого металла относительно валков. Deformation of the workpiece, with the parameter D / d underestimated by restriction (1), is accompanied by a chain of interrelated negative phenomena, an increase in the grip angle, a decrease in the width of the contact surface, a decrease in the friction force reserve rotating the workpiece, and an increase in the plastic sliding of the rolled metal relative to the rolls.
В результате падает стабильность процесса, существенно ухудшается состояние поверхности получаемых прутков и снижается стойкость рабочего инструмента. As a result, the stability of the process decreases, the surface condition of the resulting bars deteriorates significantly, and the durability of the working tool decreases.
Одновременно, сокращение ширины контактной поверхности локализует интенсивную пластическую деформацию в периферийных слоях и наводит в центральной зоне заготовки дополнительные растягивающие напряжения, способствующие пластическому разрыхлению металла и возникновению макроразрушений. At the same time, a reduction in the width of the contact surface localizes intense plastic deformation in the peripheral layers and induces additional tensile stresses in the central zone of the workpiece, which contribute to the plastic loosening of the metal and the occurrence of macro-fractures.
Невозможность применения валков диаметром D > (5,0 oC 5,5) • d существенно лимитирует осевую скорость прокатки и производительность стана. Увеличение частоты вращения валков для компенсации заниженного диаметра не дает практического результата вследствие роста интенсивности контактного скольжения. Невозможность получения профилей диаметром d менее D/(5,0 oC 5,5) существенно завышает его минимальное значение и сужает сортамент в целом.The inability to use rolls with a diameter of D> (5.0 o C 5.5) • d significantly limits the axial speed of rolling and the productivity of the mill. An increase in the rotational speed of the rolls to compensate for an understated diameter does not give a practical result due to an increase in the intensity of contact slip. The inability to obtain profiles with a diameter d less than D / (5.0 o C 5.5) significantly overestimates its minimum value and narrows the assortment as a whole.
Ограничение D/d ≅ 5,0 oC 5,5 практически однозначно определяет допустимое пространство для размещения валковых узлов в целом, соответственно, их возможные габариты и конструктивную прочность. Как показывает опыт конструирования валковых узлов, в случае обработки профилей мелких и средних сечений, особенно из легированных металлов, слабым местом становятся размеры валков и несущая способность их подшипниковых опор. Сконструировать работоспособный валковый узел и организовать промышленно применимое получение профилей диаметром 10 oC 12 мм и менее в рамках известного способа практически невозможно по конструктивным показаниям.The limitation D / d ≅ 5.0 o C 5.5 almost unambiguously determines the permissible space for the placement of roll units as a whole, respectively, their possible dimensions and structural strength. As experience in the design of roll assemblies shows, in the case of processing profiles of small and medium sections, especially from alloyed metals, the dimensions of the rolls and the bearing capacity of their bearing bearings become a weak point. To design a workable roll unit and organize industrially applicable production of profiles with a diameter of 10 o C of 12 mm or less in the framework of the known method is practically impossible according to design indications.
Кроме того, соотношение (1) ограничивает суммарно достижимый коэффициент вытяжки μΣ на одном комплекте валков, относительно низким пределом 
Соответственно диапазон диаметров профилей, получаемых на одном комплекте валков, составляет не более 175% от диаметра наиболее мелкого профиля. Accordingly, the range of diameters of the profiles obtained on one set of rolls is not more than 175% of the diameter of the smallest profile.
В плане разрабатываемого технического решения важно отметить, что в выявленном уровне техники отсутствуют, какие-либо сведения о возможности целенаправленного воздействия на механизм зазорообразования и параметр D/d через конфигурацию рабочих валков и угол перекоса их осей. Естественно складывающееся в известном способе влияние повышенных углов подачи и раскатки на параметр D/d отрицательно, т.к. с их увеличением D/d падает. In terms of the developed technical solution, it is important to note that in the identified prior art there is no information about the possibility of a targeted effect on the mechanism of gap formation and the D / d parameter through the configuration of the work rolls and the skew angle of their axes. Naturally emerging in the known method, the effect of increased feed and rolling angles on the parameter D / d is negative, because with their increase, D / d decreases.
Целью настоящего изобретения является увеличение выхода годного, повышение производительности и расширение сортамента получаемых круглых профилей. The aim of the present invention is to increase the yield, increase productivity and expand the assortment of the resulting round profiles.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения круглых профилей прокаткой, включающем деформацию заготовки тремя валками, повернутыми под углом к оси прокатки, расположенными вокруг нее через равные промежутки, согласно изобретения, заготовку деформируют валками, имеющими кольцевые выступы и углубления, причем выступы каждого валка, располагаются в углублениях соседних. This goal is achieved by the fact that in the method of producing round profiles by rolling, including the deformation of the workpiece by three rolls, rotated at an angle to the axis of rolling, located around it at equal intervals, according to the invention, the workpiece is deformed by rolls having annular protrusions and recesses, and the protrusions of each roll are located in the recesses of the neighboring ones.
Реализация способа иллюстрируется фиг. 1, на которой представлен вид на произвольно взятую пару соседних валков со стороны зазора между ними. Пунктиром обозначена огибающая контура образующей валков, проведенная по вершинам кольцевых выступов. Фиг. 2 и фиг. 3 иллюстрируют пример реализации способа. На фиг. 2 показан валок для получения прутков диаметром 10 мм, а на фиг. 3 изображен очаг деформации, образуемый этими валками. The implementation of the method is illustrated in FIG. 1, which shows a view of an arbitrarily taken pair of adjacent rolls from the side of the gap between them. The dotted line indicates the envelope of the contour of the generatrix of the rolls drawn along the vertices of the annular protrusions. FIG. 2 and FIG. 3 illustrate an example implementation of the method. In FIG. 2 shows a roll for producing rods with a diameter of 10 mm, and in FIG. 3 shows the deformation zone formed by these rolls.
Достигаемый технический результат при осуществлении способа заключается в: улучшении качества поверхности получаемых профилей; повышении равномерности проработки структуры и деформируемости металла; увеличении осевой скорости прокатки, усилении стабильности процесса и повышении стойкости валковых узлов; снижении минимально возможного диаметра получаемых профилей. Achievable technical result during the implementation of the method consists in: improving the surface quality of the resulting profiles; increasing the uniformity of the study of the structure and deformability of the metal; increasing the axial speed of rolling, enhancing the stability of the process and increasing the resistance of the roll units; reducing the minimum possible diameter of the resulting profiles.
Способ реализуется следующим образом. Заготовка, имеющая температуру горячей, теплой или холодной деформации задается в трехвалковый стан винтовой прокатки. Деформация заготовки осуществляется тремя валками, повернутыми на относительно оси прокатки и расположенными вокруг нее через 120o. На валках выполнены кольцевые углубления и выступы. Все валки имеют одинаковую конфигурацию и установлены в стане таким образом, что кольцевые выступы каждого валка располагаются в углублениях соседних валков.The method is implemented as follows. A billet having a temperature of hot, warm or cold deformation is set in a three-roll helical rolling mill. The deformation of the workpiece is carried out by three rolls, rotated on the axis of rolling and located around it through 120 o . On the rolls are made annular recesses and protrusions. All rolls have the same configuration and are installed in the mill so that the annular protrusions of each roll are located in the recesses of adjacent rolls.
В предлагаемом способе реализовано принципиально новое техническое решение в механизме зазорообразования между валками, позволяющее вести процесс трехвалковой прокатки, в валках диаметр, которых существенно больше, чем это предписано теоретически допустимым пределом по соотношению (1). Параметр D/d может достигать 6,5 и более. The proposed method implements a fundamentally new technical solution in the mechanism of gap formation between the rolls, which allows the three-roll process to be carried out, in the rolls the diameter of which is significantly larger than that prescribed by the theoretically permissible limit in relation (1). The parameter D / d can reach 6.5 or more.
Новый механизм образования межвалковых зазоров, преодолевающей теоретический предел в отношении D/d, базируется на целенаправленном использовании особенностей установки валков в рабочее положение, связанных с разворотом валков относительно оси прокатки на углы подачи и/или раскатки, и применением валков специальной конфигурации. Суть этих особенностей состоит в следующем. Поворот валков относительно оси прокатки создает ситуацию, когда межвалковые зазоры (места, соответствующие минимальному расстоянию между валками) образуются сечениями валков, находящимися на различном расстоянии от своих торцев. Иными словами, если характеризовать положение конкретного сечения валка координатой Х, выражающей расстояние его от какого-либо торца, то зазор между любой парой соседних валков образуется сечениями, имеющими различные значения Х1 и X2.A new mechanism for the formation of inter-roll gaps, which overcomes the theoretical limit with respect to D / d, is based on the targeted use of the features of the rolls in the working position associated with the rolls turning relative to the rolling axis to the feed and / or rolling angles, and the use of rolls of a special configuration. The essence of these features is as follows. The rotation of the rolls relative to the axis of rolling creates a situation where the inter-roll gaps (places corresponding to the minimum distance between the rolls) are formed by sections of the rolls located at different distances from their ends. In other words, if we characterize the position of a particular section of the roll by the X coordinate, which expresses its distance from any end, then the gap between any pair of adjacent rolls is formed by sections having different values of X 1 and X 2 .
В одном из сечений X1 или X2 диаметр валка максимален. Именно этот диаметр определяет значение параметра D/d в очаге деформации. Причем абсолютная разность ΔX=(X1-X2) тем больше, чем больше угол поворота валков относительно оси прокатки. Наличие разности собственно и создает предпосылки для управляемого воздействия на параметр D/d через новые условия формирования межвалкового зазора.In one of the sections X 1 or X 2 the diameter of the roll is maximum. It is this diameter that determines the value of the parameter D / d in the deformation zone. Moreover, the absolute difference ΔX = (X 1 -X 2 ) the greater, the greater the angle of rotation of the rolls relative to the axis of rolling. The presence of a difference actually creates the prerequisites for a controlled influence on the parameter D / d through new conditions for the formation of the roll gap.
В предлагаемом способе на валках в области сечения X1 или X2, имеющего меньший диаметр, выполнено кольцевое углубление, дающее простор для приближения соседнего валка к оси прокатки и уменьшения диаметра калибра без изменения его большего диаметра. Параметр D/d увеличивается за счет уменьшения диаметра калибра d.In the proposed method, on the rolls in the cross-sectional region X 1 or X 2 having a smaller diameter, an annular recess is made, which gives room for approaching the adjacent roll to the rolling axis and reducing the diameter of the caliber without changing its larger diameter. The parameter D / d is increased by reducing the diameter of the caliber d.
При этом наименьший зазор смещается в сечения с другими координатами 
Многовариантное, компьютерное моделирование условий зазорообразования по описанной схеме позволяет синтезировать такую конфигурацию рабочих валков с кольцевыми углублениями и выступами, при которой установка валков в рабочее положение сопровождается размещением выступов каждого валка в углублениях соседних и увеличением отношения D/d (возможно до заранее заданного значения). A multivariate computer simulation of the conditions of gap formation according to the described scheme allows us to synthesize a configuration of work rolls with annular recesses and protrusions, in which the installation of the rolls in the working position is accompanied by the placement of the protrusions of each roll in the recesses adjacent and an increase in the D / d ratio (possibly to a predetermined value).
При этом происходит перекрытие огибающих контуров валков, проведенных по вершинам выступов (см. фиг. 1), а глубина перекрытия определяет повышение параметра D/d в сравнении с верхним пределом соотношения (1). Зазор образуется не тремя выпуклыми валками (телами вращения), как это имеет место в известных технических решениях, а тремя валками с выпукло-вогнутой образующей, специально подобранной конфигурации. In this case, the envelope envelopes of the rolls drawn along the tops of the protrusions overlap (see Fig. 1), and the overlap depth determines the increase in the D / d parameter in comparison with the upper limit of relation (1). The gap is formed not by three convex rolls (bodies of revolution), as is the case with known technical solutions, but by three rolls with a convex-concave generatrix, a specially selected configuration.
Характерный параметр выпукло-вогнутого профиля, например ширина кольцевых углублений, имеет значение близкое к ΔX.. Глубина кольцевых углублений и высота выступов определяются значением D/d. A characteristic parameter of the convex-concave profile, for example, the width of the annular recesses, has a value close to ΔX .. The depth of the annular recesses and the height of the protrusions are determined by the value of D / d.
Профиль выступов назначается по условиям деформации металла и включает, как правило, обжимные и калибрующие участки, а профиль углублений рассчитывается из возможности размещения в них выступов соседних валков. Угол наклона обжимных участков выступов к оси прокатки следует выдерживать в пределах 10 oC 30o.The profile of the protrusions is assigned according to the conditions of metal deformation and includes, as a rule, crimp and gauge sections, and the profile of the recesses is calculated from the possibility of placing protrusions of adjacent rolls in them. The angle of inclination of the crimp sections of the protrusions to the axis of the rolling should be maintained within 10 o C 30 o .
В описанном механизме зазорообразования можно усмотреть сходство с образованием зазоров в калибрах закрытого типа продольной прокатки, когда выступающие элементы одного валка размещаются в ручьях (углублениях) другого. In the described mechanism of gap formation, one can see the similarity with the formation of gaps in the gauges of a closed type of longitudinal rolling, when the protruding elements of one roll are placed in streams (recesses) of the other.
Наибольший эффект данный способ имеет при повышенных углах перекоса осей валков и прокатки, 18 oC 25o и более, поскольку в этом случае возрастает значение ΔX и создаются лучшие по D/d условия конструирования, искомого выпукло-вогнутого профиля валков. В данном способе фактор повышенных углов перекоса валков как, широко известное условие повышения эффективности винтовой прокатки [7] и, как условие повышения D/d действуют в одном направлении. В известных же технических решениях с ростом угла перекоса валков параметр D/d падает.This method has the greatest effect at elevated skew angles of the axes of the rolls and rolling, 18 ° C 25 ° or more, since in this case the ΔX value increases and the best D / d construction conditions are created for the desired convex-concave roll profile. In this method, the factor of increased skew angles of the rolls as a well-known condition for increasing the efficiency of screw rolling [7] and as a condition for increasing D / d act in one direction. In known technical solutions, with an increase in the angle of skew of the rolls, the parameter D / d decreases.
Опыт экспериментальной отработки способа на стане "10 oC 30" показал, что деформирование металла при высоких значениях отношения D/d характеризуется:
уменьшением углов захвата, увеличением ширины контактной поверхности, ростом запаса сил трения, вращающих заготовку, и, как следствие, уменьшением интенсивности скольжения прокатываемого металла относительно валков;
увеличением протяженности зоны контактной деформации, снижением неравномерности деформации по сечению профиля, практически полным подавлением дополнительных растягивающих напряжений в центральной области;
увеличением осевой скорости прокатки без повышения частоты вращения рабочих валков;
уменьшением минимально возможного диаметра получаемых профилей.The experience of experimental testing of the method at the mill "10 o C 30" showed that the deformation of the metal at high values of the ratio D / d is characterized by:
a decrease in gripping angles, an increase in the width of the contact surface, an increase in the supply of friction forces that rotate the workpiece, and, as a result, a decrease in the sliding intensity of the rolled metal relative to the rolls;
an increase in the length of the contact deformation zone, a decrease in the unevenness of deformation along the profile cross section, and almost complete suppression of additional tensile stresses in the central region;
increase in axial rolling speed without increasing the speed of the work rolls;
reducing the minimum possible diameter of the resulting profiles.
Посредством этих благоприятных эффектов прямо и непосредственно обеспечивается искомый технический результат и достижение цели изобретения. Through these beneficial effects, the desired technical result and the achievement of the object of the invention are directly and directly ensured.
Кроме того, наличие на валках кольцевых выступов и углублений придает образуемому ими очагу деформации дискретный характер, в котором обжатие заготовки осуществляется только на участках кольцевых выступов. Участки кольцевых углублений между выступами раскат проходит свободно, без деформирующего воздействия со стороны валков. Т.е. суммарное обжатие разбивается на ряд частных обжатий в локальных очагах, образуемых выступами и разделенных между собой достаточно протяженными и свободными от контакта участками отдыха в углублениях. In addition, the presence of annular protrusions and recesses on the rolls gives the deformation zone formed by them a discrete character in which compression of the workpiece is carried out only on sections of the annular protrusions. The sections of the annular recesses between the protrusions, the roll passes freely, without deforming effects from the rolls. Those. the total compression is divided into a number of private reductions in local foci formed by protrusions and separated by sufficiently long and contact-free rest areas in the recesses.
Компьютерным моделированием можно создать такой профиль валков, что отношение D/d будет больше, чем по соразмерности (1), не только по всему очагу, но и локально по каждому участку обжатия выступами (см. пример). Создаваемая, таким образом дробность деформации весьма благоприятно сказывается на деформируемости заготовок и качестве поверхности профилей особенно из уширяющихся металлов, типа титана, и металлов и сплавов, склонных к горячему наклепу, например жаропрочных никелевых сплавов, быстрорежущих сталей и др. By computer simulation, it is possible to create such a roll profile that the D / d ratio will be greater than in proportionality (1), not only over the entire focus, but also locally in each section of the compression ledges (see example). The deformation fraction created in this way has a very favorable effect on the deformability of the workpieces and the surface quality of the profiles, especially from expanding metals, such as titanium, and metals and alloys prone to hot hardening, for example, heat-resistant nickel alloys, high-speed steels, etc.
Общее число выступов и углублений на валках составляет (по отдельности) 1 oC 4 и зависит, в основном, от суммарного коэффициента вытяжки за проход. Частные коэффициенты вытяжки при локальных обжатиях выступами по технологическим и конструктивным соображениям целесообразно выдерживать в пределах 1,1 oC 2,0.The total number of protrusions and recesses on the rolls is (individually) 1 o C 4 and depends mainly on the total coefficient of drawing per pass. Particular hood coefficients for local compression by protrusions for technological and structural reasons, it is advisable to maintain in the range of 1.1 o C 2.0.
Диапазон диаметров получаемых профилей и суммарных коэффициентов вытяжки для одного комплекта валков расширяется в соответствии с повышением верхнего предела параметра D/d. При верхнем пределе D/d 6,5 oC 10,0 суммарно достижимый коэффициент вытяжки составляет 10,5 oC 25, а ширина диапазона диаметров профилей доходит до 225 oC 400% от минимального диаметра профиля.The range of diameters of the obtained profiles and the total drawing coefficients for one set of rolls expands in accordance with an increase in the upper limit of the parameter D / d. With an upper limit of D / d 6.5 ° C 10.0, the total achievable drawing ratio is 10.5 ° C 25, and the width of the diameter range of the profiles reaches 225 ° C 400% of the minimum diameter of the profile.
Сопоставительный анализ предложенного способа и прототипа показывает удовлетворение требований по критерию "новизна". A comparative analysis of the proposed method and prototype shows the satisfaction of the requirements by the criterion of "novelty."
Данным изобретением преодолевается предубеждение специалистов о невозможности получения профилей трехвалковой винтовой прокаткой при отношениях D/d за пределами верхней границы соотношения (1) и при D/d > 6,46. Попытки осуществления такого технического решения не предпринимались по причине "очевидной" невозможности, хотя желаемость увеличения D/d в трехвалковой прокатке всегда была. Это свидетельствует об "изобретательском уровне" нового способа. "Промышленная применимость" доказана непосредственной реализацией способа на стане "10 oC 30".This invention overcomes the prejudice of specialists about the impossibility of obtaining profiles by three-roll helical rolling at D / d ratios outside the upper boundary of relation (1) and at D / d> 6.46. Attempts to implement such a technical solution were not made because of the "obvious" impossibility, although the desirability of increasing D / d in three-roll rolling has always been. This indicates the "inventive step" of the new method. "Industrial applicability" is proved by the direct implementation of the method on the mill "10 o C 30".
Пример. Предложенный способ реализован на стане "10 oC 30" для получения опытной партии прутков диаметром 10 мм из титанового сплава ВТ1-0.Example. The proposed method is implemented on a mill "10 o C 30" to obtain an experimental batch of rods with a diameter of 10 mm from titanium alloy VT1-0.
Исходные заготовки диаметром 14, 16 и 20 мм нагревались до температуры горячей деформации 1150oC в камерной электропечи сопротивления. Нагретые заготовки деформировались за один проход до профиля диаметром 10 мм в валках, имеющих кольцевые углубления и выступы.The initial billets with a diameter of 14, 16 and 20 mm were heated to a hot deformation temperature of 1150 o C in a resistance chamber furnace. The heated workpieces were deformed in one pass to a profile with a diameter of 10 mm in rolls having annular recesses and protrusions.
Угол поворота оси валков относительно оси прокатки составлял 30o. В рабочее положение валки устанавливались таким образом, что кольцевые выступы одного валка располагались в углублениях соседних. Искомая конфигурация рабочих валков (фиг. 2) синтезирована методом компьютерного моделирования и включает 3 кольцевых выступа 1В, 2В, 3В и два кольцевых углубления 1У, 2У. На фиг. 2 рабочий валок изображен в натуральном масштабе.The angle of rotation of the axis of the rolls relative to the axis of rolling was 30 o . In the working position, the rolls were installed in such a way that the annular protrusions of one roll were located in the recesses of the adjacent ones. The desired configuration of the work rolls (Fig. 2) is synthesized by computer simulation and includes 3
Очаг деформации (фиг. 3), образуемый такими валками имеет дискретный характер и состоит из трех локальных очагов, образуемых выступами, и разделенных между собой двумя свободными от контакта, участками отдыха. В профиле каждого выступа валков имеются обжимной "А" и калибрующий "К" участки, обеспечивающие обжатие заготовки по диаметру и формирование точного профиля с высоким качеством поверхности. Углы конусности обжимных участков "А" локальных очагов деформации, образуемых выступами 1В, 2В, 3В составляет 20 oC 25o. Калибрующие участки выступов "К" образуют в локальных очагах цилиндрические зоны деформации. Профиль кольцевых углублений 1У, 2У обеспечивает размещение в них выступов сопряженных валков при установке в рабочее положение и прямо не связан с условиями деформации металла. Диаметры валков по калибрующим участкам выступов составляют, соответственно, 118, 90 и 70 мм, а соответствующие им диаметры деформируемого раската составляют 17, 14 и 10 мм. Значение параметра D/d, реализуемое в данном примере достигает 7.The deformation zone (Fig. 3) formed by such rolls has a discrete character and consists of three local foci formed by protrusions and separated by two contact-free rest areas. In the profile of each protrusion of the rolls, there are crimp "A" and calibrating "K" sections that provide compression of the workpiece in diameter and the formation of an accurate profile with high surface quality. The taper angles of the crimp sections "A" of the local deformation zones formed by the
В рассматриваемом примере осуществления способа реализуется три схемы получения профилей диаметром 10 мм из заготовок различных диаметров (20, 16 и 14 мм). При использовании заготовки диаметром 14 мм деформация заготовки осуществляется только выступом 3В с суммарным коэффициентом вытяжки 1,96. Заготовка диаметром 16 мм обжимается до профиля 10 мм двумя выступами 2В и 3В с суммарным коэффициентом вытяжки 2,56 при локальных коэффициентах вытяжки по выступам 1,31 и 1,96. При использовании заготовки диаметром 20 мм работают все три выступа валков 1В, 2В, 3В, суммарный коэффициент вытяжки составляет 4,0, а локальные 1,56; 1,31; 1,96. In this example implementation of the method, three schemes for producing profiles with a diameter of 10 mm from workpieces of various diameters (20, 16 and 14 mm) are implemented. When using a workpiece with a diameter of 14 mm, the workpiece is deformed only by the 3B protrusion with a total drawing ratio of 1.96. A blank with a diameter of 16 mm is crimped to a 10 mm profile with two
Практика прямого экспериментирования над способом показала достижимость заявленного технического результата в полном объеме. Процесс деформации на всех режимах характеризуется повышенной стабильностью, получаемые профили диаметром 10 мм, полностью соответствуют требованиям нормативно-технической документации, уровень технологических отходов минимален и определяется исключительно необходимой обрезью концевой неоднородности профилей. The practice of direct experimentation with the method showed the attainability of the claimed technical result in full. The deformation process in all modes is characterized by increased stability, the resulting profiles with a diameter of 10 mm fully comply with the requirements of regulatory and technical documentation, the level of technological waste is minimal and is determined solely by the necessary trim of the end heterogeneity of the profiles.
Параллельно предпринятая попытка получить профили диаметром 10 мм способом прототипом до стадии практического опробования не дошла. Максимально возможный диаметр валков, допустимый в прототипе, определяется правым ограничением в соотношении (1) и составляет не более 50 oC 55 мм (т.е. более чем 30 меньше, чем в предлагаемом способе). Сконструировать валковый узел, работоспособный по прочности валков и подшипниковых опор, в таких ограниченных габаритах не представляется возможным.In parallel, an attempt to obtain profiles with a diameter of 10 mm by the prototype method did not reach the stage of practical testing. The maximum possible diameter of the rolls, permissible in the prototype, is determined by the right restriction in the ratio (1) and is not more than 50 o C 55 mm (i.e. more than 30 less than in the proposed method). It is not possible to construct a roll assembly capable of the strength of the rolls and bearing bearings in such limited dimensions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94006920A RU2073572C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Round profile helical rolling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94006920A RU2073572C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Round profile helical rolling method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94006920A RU94006920A (en) | 1996-02-27 |
| RU2073572C1 true RU2073572C1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=20152959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94006920A RU2073572C1 (en) | 1994-02-24 | 1994-02-24 | Round profile helical rolling method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2073572C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465079C1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of rolling steel sectional bars |
-
1994
- 1994-02-24 RU RU94006920A patent/RU2073572C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Дзугутов М.Я. Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов.- М., Металлургия, 1977, с. 174. 2. Матвеев Ю.М. и др. Калибровка инструмента трубных станов.- М., Металлургия, 1970, с. 32 - 35. 3. Там же, с. 49 - 50. 5. Там же, с. 237 - 238. 4. Потапов И.Н., Полухин П.И. Технология винтовой прокатки.- М., Металлургия, 1990, с. 258. 6. Там же, с. 304 - 306. 7. Там же, с. 297 - 300. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465079C1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-10-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of rolling steel sectional bars |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ikumapayi et al. | Rolling operation in metal forming: Process and principles–A brief study | |
| WO2015088388A1 (en) | Method for manufacturing cold rolled pipes from alpha- and pseudo-αlpha titanium alloys | |
| RU2073572C1 (en) | Round profile helical rolling method | |
| Mazur | Production of rolled steel with specified surface roughness | |
| US6250125B1 (en) | Method for producing iron-base dispersion-strengthened alloy tube | |
| US4007617A (en) | Method of rolling metal blanks | |
| RU2378063C1 (en) | Mandrel of rotary piercer | |
| KR100481328B1 (en) | Tool design for tube cold pilgering | |
| Mashekov et al. | Investigation of the kinematics of rolling ribs and pipes on a continuous radialshifting mill of a new construction | |
| RU2038175C1 (en) | Alloyed metals and alloys rods production method | |
| EP0878246A2 (en) | Steel mill processing by rhombic reversal reduction rolling | |
| RU2454288C2 (en) | Method of producing parts from lot of billets from aluminium alloys or stainless steels by rotary extrusion in one or several-pass machining of sheet workpiece | |
| RU2392073C2 (en) | Method of shuttering profile obtainment | |
| RU2426618C1 (en) | Method of producing thin-wall shells with periodic large-diameter profile | |
| Bhaduri et al. | Rolling | |
| RU2270066C1 (en) | Sizing tool for tube rolling mill | |
| RU2650462C1 (en) | Method of manufacturing by rotational emission with thinning of wall of hollow axisymmetric detail from hard-to-deform multiphase alloy | |
| Morozov et al. | Geometric accuracy of straight-sided splines on shafts in case of multi-pass cold plastic deformation with a knurling head | |
| US1885132A (en) | Method of shaping composite rods | |
| Naizabekov et al. | Analysis of the Microstructure Evolution in the Implementation of a New Macro Shear Rolling Technology | |
| RU2241557C1 (en) | Tube cold rolling method and cold rolling mill for performing the same | |
| RU2236319C2 (en) | Method for profiling thin-web shapes and apparatus for performing the same | |
| RU2247611C2 (en) | Process for continuous rolling of metallic blank | |
| RU2649610C1 (en) | Method of manufacturing a round wire of carbon steel by drawing | |
| RU2617191C1 (en) | Cold rolling method for metal sections |