RU2767354C1

RU2767354C1 - METHOD FOR THERMAL FRICTION CUTTING OF HEATED PIPE WITH DIAMETER OF 120-200 mm FROM AUSTENITIC CHROMIUM-NICKEL STEEL WITH DISK SAW

Info

Publication number: RU2767354C1
Application number: RU2021108034A
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Банников; Леонид Моисеевич Гуревич; Алексей Александрович Банников; Ольга Александровна Макарова; Сергей Петрович Писарев; Дмитрий Владимирович Проничев; Вячеслав Фёдорович Казак
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2022-03-17

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to the technology of thermo-friction cutting of pipe with diameter of 120–200 mm from austenitic chromium-nickel steel heated to 1150–1250 °C and can be used, for example, in pipe-rolling production. Method involves separation of a heated steel pipe by a disc saw for thermal friction cutting from low-alloy steel, containing an all-metal body with wedge-shaped cutting teeth located along the contour, each of which contains a front negative angle equal to -35 degrees, angle between tooth side surfaces equal to 70 degrees, positive back angle α, as well as side angle of saw tooth bevel φ. Heat-friction cutting of heated pipe from austenitic chromium-nickel steel with diameter of 120 mm is carried out using a disc saw with sharpening angles of each tooth α and φ equal to 12 and 14 degrees, respectively. For large diameters of cut steel pipes from the proposed range, the rear angle, as well as the side angle of the saw tooth bevel, is calculated by the proposed formulas, wherein saw feed makes 6–12 mcm/tooth and feed rate makes 0.04–0.08 m/s.

EFFECT: providing high quality of surface of ends of workpieces after cutting, as well as increased durability of disc saws.

1 cl, 2 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к технологии термофрикционной резки дисковой пилой нагретого до температуры 1150-1250°С трубопроката из аустенитных хромоникелевых сталей и может быть использовано, например, в трубопрокатном производстве.The invention relates to the technology of thermal friction cutting with a circular saw of austenitic chromium-nickel steels heated to a temperature of 1150-1250°C and can be used, for example, in pipe-rolling production.

Известен способ термофрикционного резания металлических заготовок с использованием дискового инструмента, закреплённого на вращающемся шпинделе, при котором с целью снижения скорости изнашивания рабочей поверхности режущего диска предложено создавать и поддерживать устойчивую прослойку жидкой фазы металла в контактной зоне инструмента с обрабатываемой заготовкой, которая позволяет производить обработку при рабочей температуре поверхностей инструмента, не нагревая глубинные слои обрабатываемого материала. В результате замены внешнего трения при непосредственном контакте тел внутренним трением разделяющего их слоя жидкости уменьшается сопротивление трения и скорость изнашивания поверхности режущего диска.A known method of thermofriction cutting of metal workpieces using a disk tool mounted on a rotating spindle, in which, in order to reduce the wear rate of the working surface of the cutting disk, it is proposed to create and maintain a stable layer of the liquid phase of the metal in the contact zone of the tool with the workpiece being processed, which allows processing during working the temperature of the tool surfaces without heating the deep layers of the material being processed. As a result of the replacement of external friction with direct contact of the bodies with internal friction of the liquid layer separating them, the friction resistance and the wear rate of the surface of the cutting disc decrease.

К недостаткам данного способа следует отнести значительную волнистость обработанной поверхности, появление на ней наплывов, высота которых достигает 3 мм, а также невозможность применения данного способа для поперечной резки нагретого трубопроката (Кравченко О.С. Деформационные и тепловые явления в зоне термофрикционного резания металла / О.С. Кравченко, Н.И. Покинтелица // Вестник ПНИПУ «Машиностроение, материаловедение» - Пермь, 2016. - Том 18, № 1. - С. 7-20. DOI: 10.15593/2224-9877/2016.1.01).The disadvantages of this method include significant waviness of the treated surface, the appearance of sagging on it, the height of which reaches 3 mm, as well as the impossibility of using this method for transverse cutting of heated pipe (Kravchenko O.S. Deformation and thermal phenomena in the zone of thermofriction cutting of metal / O S. Kravchenko, N.I. Pokintelitsa // Bulletin of PNRPU "Mechanical Engineering, Materials Science" - Perm, 2016. - Volume 18, No. 1. - P. 7-20. DOI: 10.15593 / 2224-9877 / 2016.1.01) .

Известен способ фрикционной резки труб дисковыми пилами, при котором с целью повышения стабильности процесса резания, снижения интенсивности изнашивания режущих кромок пилы и увеличения стойкости инструмента предложено изменить геометрию зубьев пилы таким образом, чтобы в процессе обработки максимально уменьшить участок контакта задней поверхности зуба пилы с обрабатываемой заготовкой. С учетом характера изнашивания зубьев рекомендована величина их заднего угла α = 20-30 градусов. Заточку пилы рекомендовано производить эльборовым кругом, обеспечивающим более высокую остроту режущей кромки (радиус округления режущей кромки для данных условий резания не должен превышать 15 мкм). На передней поверхности зуба предложено выполнять канавку под углом γ = - 10 градусов, шириной, не превышающей половины высоты зуба. Такая форма зуба по мнению авторов позволяет уменьшить силы резания, сохранив жесткость основания зуба. Кроме того, предложенные в этом способе изменения геометрии лезвия снижают вероятность возникновения усталостных трещин на полотне пилы (Михайлов С.В. Повышение эффективности фрикционной отрезки труб дисковыми пилами с видоизмененным профилем зуба / С.В. Михайлов, А. А. Медянцев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - Самара, 2012. - Том 14, № 1(2). - С. 396-398).A known method of frictional cutting of pipes with circular saws, in which, in order to increase the stability of the cutting process, reduce the intensity of wear of the cutting edges of the saw and increase the tool life, it is proposed to change the geometry of the saw teeth in such a way as to minimize the contact area of the back surface of the saw tooth with the workpiece being processed during processing. . Taking into account the nature of wear of the teeth, the value of their back angle α = 20-30 degrees is recommended. It is recommended to sharpen the saw with an elbor wheel, which provides a higher sharpness of the cutting edge (the radius of rounding of the cutting edge for these cutting conditions should not exceed 15 microns). On the front surface of the tooth, it is proposed to make a groove at an angle γ = - 10 degrees, with a width not exceeding half the height of the tooth. This shape of the tooth, according to the authors, makes it possible to reduce the cutting forces, while maintaining the rigidity of the tooth base. In addition, the changes in the geometry of the blade proposed in this method reduce the likelihood of fatigue cracks on the saw blade (Mikhailov S.V. Improving the efficiency of friction pipe cutting with circular saws with a modified tooth profile / S.V. Mikhailov, A.A. Medyantsev // Izvestiya Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Samara, 2012, Vol. 14, No. 1(2), pp. 396-398).

К недостаткам данного способа следует отнести слишком большую величину заднего угла зубьев пилы α = 20-30 градусам, что может приводить к чрезмерно высокому разогреву зубьев пилы в процессе фрикционной резки нагретых труб, а это, в свою очередь, приведёт к снижению её долговечности. Кроме того, предложение на передней поверхности зуба выполнять канавку под углом γ = -10 градусам с шириной, не превышающей половины высоты зуба, при резке нагретых до высоких температур трубных заготовок может приводить к чрезмерному налипанию на переднюю поверхность зубьев пилы высокопластичного металла разрезаемой заготовки, что неизбежно снизит качество поверхности реза. Всё это делает невозможным применение этого способа для резки трубных заготовок, нагретых до температур 1150-1250°С.The disadvantages of this method include too large value of the back angle of the saw teeth α = 20-30 degrees, which can lead to excessively high heating of the saw teeth in the process of frictional cutting of heated pipes, and this, in turn, will lead to a decrease in its durability. In addition, the proposal to make a groove on the front surface of the tooth at an angle γ = -10 degrees with a width not exceeding half the height of the tooth, when cutting tubular blanks heated to high temperatures, can lead to excessive sticking of the highly ductile metal of the workpiece to be cut on the front surface of the saw teeth, which will inevitably reduce the quality of the cut surface. All this makes it impossible to use this method for cutting pipe blanks heated to temperatures of 1150-1250°C.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ термофрикционной резки нагретого стального трубопроката, при котором разделение нагретой стальной трубы производят дисковой пилой для термофрикционной резки из низколегированной стали, содержащей цельнометаллический корпус с расположенными по контуру режущими зубьями, каждый из которых содержит передний отрицательный угол, равный -35 градусам, угол между боковыми поверхностями зуба, равный 70 градусам, положительный задний угол, а также боковой угол скоса зубьев пилы (угол в плане), способствующий снижению размеров заусенца, остающегося на торце разрезаемой заготовки после её порезки. Такой заусенец значительно усложняет технологический процесс получения труб высокого качества. Кроме того, в этом способе установлено, что зубья пилы с предложенной в нём новой геометрией, по сравнению с известными пилами нагреваются значительно меньше, что способствует повышению долговечности режущего инструмента. Температура трубопроката при резке данным способом может достигать 1150-1250°С (Банников А.И. «Совершенствование процесса резания горячего металлопроката дисковыми пилами на основе управления теплофизическими явлениями в контактной зоне», автореферат диссертации, на соискание ученой степени доктора технических наук, Волгоград, Волгоградский государственный технический университет, 2018, с. 17-21, рис. 19б - прототип).The closest in terms of technical level and the achieved result is the method of thermofriction cutting of heated steel pipe, in which the separation of the heated steel pipe is carried out with a circular saw for thermofriction cutting of low alloy steel, containing an all-metal body with cutting teeth located along the contour, each of which contains a front negative angle, equal to -35 degrees, the angle between the side surfaces of the tooth equal to 70 degrees, positive clearance angle, as well as the side angle of the bevel of the saw teeth (leading angle), which helps to reduce the size of the burr remaining on the end face of the workpiece being cut after it has been cut. Such a burr significantly complicates the technological process of obtaining high quality pipes. In addition, in this method it has been found that the teeth of the saw with the new geometry proposed in it, in comparison with the known saws, heat up much less, which contributes to the increase in the durability of the cutting tool. The temperature of rolled pipes during cutting by this method can reach 1150-1250 ° C (Bannikov A.I. “Improvement of the process of cutting hot rolled metal with circular saws based on the control of thermophysical phenomena in the contact zone”, abstract of the dissertation, for the degree of Doctor of Technical Sciences, Volgograd, Volgograd State Technical University, 2018, pp. 17-21, Fig. 19b - prototype).

К недостаткам данного способа термофрикционной резки нагретого стального трубопроката является недостаточная его эффективность в крупносерийном производстве (неоптимальные размеры заусенцев на торцах заготовок, недостаточная долговечность инструмента при переходе с резки заготовок одного диаметра на другой). The disadvantages of this method of thermofriction cutting of heated steel pipe is its insufficient efficiency in large-scale production (non-optimal burr sizes at the ends of the workpieces, insufficient tool life when switching from cutting workpieces of one diameter to another).

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа резки дисковой пилой нагретых до температур 1150-1250°С трубных заготовок диаметром 120-200 мм из аустенитной хромоникелевой стали, обеспечивающего оптимизацию режимов резки с повышением долговечности режущего инструмента.In this regard, the most important task is to create a new method for cutting with a circular saw heated to temperatures of 1150-1250°C pipe blanks with a diameter of 120-200 mm from austenitic chromium-nickel steel, which ensures optimization of cutting modes with an increase in the durability of the cutting tool.

Техническим результатом заявленного способа является более высокое, в сравнении с прототипом, качество поверхности торцов заготовок после резки (за счет отсутствия на них дефектов в виде заусенцев недопустимых размеров), а также повышение долговечности дисковых пил при переходе от одного диаметра разрезаемой заготовки к другому за счёт применения пил со строго определёнными (оптимальными) углами заточки в сочетании с технологическими режимами подачи пилы и скорости подачи.The technical result of the claimed method is a higher, in comparison with the prototype, the quality of the surface of the ends of the workpieces after cutting (due to the absence of defects in the form of burrs of unacceptable sizes), as well as increasing the durability of circular saws when moving from one diameter of the cut workpiece to another due to the use of saws with strictly defined (optimal) sharpening angles in combination with technological modes of saw feed and feed speed.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе термофрикционной резки дисковой пилой нагретого до температуры 1150-1250°С трубопроката диаметром 120-200 мм из аустенитной хромоникелевой стали, включающем разделение нагретой стальной трубы дисковой пилой для термофрикционной резки из низколегированной стали, содержащей цельнометаллический корпус с расположенными по контуру клиновидными режущими зубьями, каждый из которых содержит передний отрицательный угол, равный -35 град, угол между боковыми поверхностями зуба, равный 70 град, положительный задний угол α, а также боковой угол скоса зуба пилы ϕ, при этом осуществляют процесс термофрикционной резки нагретого трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали диаметром 120 мм дисковой пилой с углами заточки каждого её зуба α и ϕ, равными 12 и 14 град, соответственно, для больших диаметров разрезаемых стальных труб из предлагаемого диапазона задний угол определяют по формуле: α=α_о-k·ΔD, а боковой угол скоса зуба пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k·ΔD, где α_о=12 град, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 град/мм, ΔD - увеличение диаметра разрезаемой трубы в мм по сравнению с диаметром, равным 120 мм, при этом обеспечивают подачу пилы, равную 6-12 мкм/зуб и скорость её подачи в пределах 0,04-0,08 м/с.This technical result is achieved by the fact that in the proposed method of thermofriction cutting with a circular saw of rolled pipes with a diameter of 120-200 mm from austenitic chromium-nickel steel heated to a temperature of 1150-1250 ° C, including the separation of the heated steel pipe with a circular saw for thermofriction cutting of low-alloy steel, containing an all-metal body with wedge-shaped cutting teeth located along the contour, each of which contains a front negative angle equal to -35 degrees, an angle between the side surfaces of the tooth equal to 70 degrees, a positive rear angle α, as well as a side angle of the saw tooth bevel ϕ, while the process of thermofriction cutting heated pipe-roll from austenitic chromium-nickel steel with a diameter of 120 mm with a circular saw with sharpening angles of each of its teeth α and ϕ equal to 12 and 14 degrees, respectively, for large diameters of steel pipes being cut from the proposed range, the clearance angle is determined by the formula: α=α _o - k ΔD, and the side bevel angle h saw blade ϕ - according to the formula: ϕ \u003d ϕ _o -k ΔD, where α _o \u003d 12 degrees, ϕ _o \u003d 14 degrees, coefficient k \u003d 0.05 degrees / mm, ΔD - increase in the diameter of the pipe being cut in mm compared to with a diameter equal to 120 mm, while providing a saw feed equal to 6-12 microns/tooth and its feed speed in the range of 0.04-0.08 m/s.

Способ термофрикционной резки дисковой пилой нагретого до температуры 1150-1250°С трубопроката диаметром 120-200 мм из аустенитной хромоникелевой стали, характеризующийся тем, что осуществляют резку трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т или 04Х18Н10.The method of thermofriction cutting with a circular saw of rolled pipes with a diameter of 120-200 mm from austenitic chromium-nickel steel heated to a temperature of 1150-1250°C, characterized in that cutting of rolled pipes from austenitic chromium-nickel steel 12Kh18N10T, 08Kh18N12T or 04Kh18N10 is carried out.

Новый способ имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по используемым материалам, конструктивным особенностям режущего инструмента, так и по совокупности технологических приёмов и режимов, осуществляемых при реализации предлагаемого способа. Так предложено осуществлять процесс термофрикционной резки нагретого трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали диаметром 120 мм дисковой пилой с углами заточки каждого её зуба α и ϕ, равными 12 и 14 градусам, соответственно, для больших диаметров разрезаемых стальных труб из предлагаемого диапазона задний угол определяют по формуле: α=α_о-k·ΔD, а боковой угол скоса зуба пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k⋅ΔD, где α_о=12 градусам, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 градусов/мм, ΔD - увеличение диаметра разрезаемой трубы в мм по сравнению с диаметром, равным 120 мм, что обеспечивает, в сочетании с предлагаемыми величинами подачи пилы и скорости подачи, минимальные силовые усилия на зубья пилы в процессе резания, недопущение перегрева режущих кромок её зубьев в процессе резания, а это, в свою очередь, способствует повышению её долговечности. При использовании в процессе резки нагретого трубопроката пил с углами заточки, выходящими за предлагаемые пределы, снижается качество получаемой продукции, а также долговечность режущего инструмента.The new method has significant differences compared to the prototype both in terms of the materials used, the design features of the cutting tool, and in terms of the totality of technological methods and modes implemented in the implementation of the proposed method. So it is proposed to carry out the process of thermofriction cutting of heated pipe-roll from austenitic chromium-nickel steel with a diameter of 120 mm with a circular saw with sharpening angles of each of its teeth α and ϕ equal to 12 and 14 degrees, respectively, for large diameters of steel pipes being cut from the proposed range, the clearance angle is determined by the formula: α=α _o -k ΔD, and the side angle of the saw tooth bevel ϕ - according to the formula: ϕ=ϕ _o -k⋅ΔD, where α _o =12 degrees, ϕ _o =14 degrees, coefficient k=0.05 degrees / mm, ΔD is an increase in the diameter of the pipe being cut in mm compared to a diameter of 120 mm, which, in combination with the proposed saw feed and feed rates, ensures minimal force on the saw teeth during the cutting process, preventing overheating of the cutting edges of its teeth in cutting process, and this, in turn, increases its durability. When using in the process of cutting heated pipe-rolled saws with sharpening angles that go beyond the proposed limits, the quality of the resulting product decreases, as well as the durability of the cutting tool.

Предложено процесс резки нагретых заготовок вести с использованием подачи пилы, равной 6-12 мкм/зуб и скорости подачи 0,04-0,08 м/с, что, в сочетании с предлагаемыми величинами углов заточки пилы, обеспечивает необходимую высокую производительность процесса резания нагретого стального трубопроката с обеспечением при этом необходимого качества поверхности торцов у разрезанных труб, а также способствует повышению долговечности режущего инструмента.The process of cutting heated workpieces is proposed to be carried out using a saw feed equal to 6-12 microns/tooth and a feed rate of 0.04-0.08 m/s, which, in combination with the proposed values of saw sharpening angles, provides the necessary high performance of the heated cutting process. steel pipe-rolling while ensuring the required quality of the end surface of the cut pipes, and also helps to increase the durability of the cutting tool.

При подаче пилы ниже нижнего предлагаемого предела может происходить нарушение стабильности процесса резания, что может приводить к снижению качества поверхности реза и снижению долговечности зубьев пилы. Подача пилы выше верхнего предлагаемого предела является избыточной, поскольку при этом возникают чрезмерно высокие нагрузки на зубья пилы, что также способствует снижению её долговечности.Feeding the saw below the lower suggested limit may result in cutting stability, which may lead to a reduction in the quality of the cut surface and a decrease in the durability of the saw teeth. Feeding the saw above the suggested upper limit is excessive as it places excessive loads on the saw teeth, which also reduces saw life.

При скорости подачи пилы менее 0,04 м/с производительность процесса резания оказывается недостаточной, а при скорости подачи более 0,08 м/с при предложенных углах заточки пил может происходить снижение долговечности режущего инструмента из-за чрезмерного разогрева зубьев пилы и снижение качества поверхности реза.At a saw feed rate of less than 0.04 m/s, the performance of the cutting process is insufficient, and at a feed rate of more than 0.08 m/s at the proposed saw sharpening angles, a decrease in the durability of the cutting tool may occur due to excessive heating of the saw teeth and a decrease in surface quality cut.

Предложено при реализации способа использовать трубопрокат из аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т или 04Х18Н10, поскольку такие стали весьма успешно используются при производстве труб и других изделий. It is proposed to use pipe rolling from austenitic chromium-nickel steel 12X18H10T, 08X18H12T or 04X18H10 when implementing the method, since such steels are very successfully used in the production of pipes and other products.

На фиг. 1 показана часть пилы (вид сбоку), где t - шаг зубьев пилы, γ - передний отрицательный угол зуба пилы, β - угол между боковыми поверхностями зуба пилы, α - задний угол. На фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1, где b - толщина пилы, ϕ - боковой угол скоса зуба пилы (угол в плане).In FIG. 1 shows a part of the saw (side view), where t is the pitch of the saw teeth, γ is the front negative angle of the saw tooth, β is the angle between the side surfaces of the saw tooth, α is the back angle. In FIG. 2 shows section A-A in FIG. 1, where b is the thickness of the saw, ϕ is the side angle of the bevel of the saw tooth (leading angle).

Предлагаемый способ термофрикционной резки дисковой пилой нагретого трубопроката диаметром 120-200 мм из аустенитной хромоникелевой стали осуществляется в следующей последовательности. Разрезаемую заготовку в виде горячекатаной трубы диаметром 120-200 мм, нагретую до температуры 1150-1250°С, подают, например, на рольгангах в зону резки роторной пилой. Для резки используют дисковую пилу из низколегированной стали, предназначенную для термофрикционной резки, содержащую цельнометаллический корпус с расположенными по контуру режущими зубьями, каждый из которых содержит передний отрицательный угол γ, равный -35 градусам, угол между боковыми поверхностями зуба β, равный 70 градусам, положительный задний угол α, а также боковой угол скоса зубьев пилы (угол в плане) ϕ. Процесс термофрикционной резки нагретого трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали диаметром 120 мм осуществляют дисковой пилой с углами заточки каждого её зуба α и ϕ, равными 12 и 14 градусам, соответственно, для больших диаметров разрезаемых стальных труб из предлагаемого диапазона задний угол определяют по формуле: α=α_о-k⋅ΔD, а боковой угол скоса зуба пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k⋅ΔD, где α_о=12 градусам, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 градусов/мм, ΔD - увеличение диаметра разрезаемой трубы в мм по сравнению с диаметром, равным 120 мм, при этом обеспечивают подачу пилы, равную 6-12 мкм/зуб, и скорость её подачи в пределах 0,04-0,08 м/с.The proposed method of thermofriction cutting with a circular saw of a heated pipe with a diameter of 120-200 mm from austenitic chromium-nickel steel is carried out in the following sequence. The workpiece to be cut in the form of a hot-rolled pipe with a diameter of 120-200 mm, heated to a temperature of 1150-1250°C, is fed, for example, on roller tables to the cutting zone with a rotary saw. For cutting, a low-alloy steel circular saw designed for thermal friction cutting is used, containing an all-metal body with cutting teeth arranged along the contour, each of which contains a front negative angle γ equal to -35 degrees, an angle between the side surfaces of the tooth β equal to 70 degrees, positive clearance angle α, as well as the side angle of the bevel of the saw teeth (leading angle) ϕ. The process of thermal friction cutting of heated pipes made of austenitic chromium-nickel steel with a diameter of 120 mm is carried out with a circular saw with sharpening angles of each of its teeth α and ϕ equal to 12 and 14 degrees, respectively, for large diameters of steel pipes being cut from the proposed range, the clearance angle is determined by the formula: α= α _o -k⋅ΔD, and the side angle of the saw tooth bevel ϕ - according to the formula: ϕ=ϕ _o -k⋅ΔD, where α _o =12 degrees, ϕ _o =14 degrees, coefficient k=0.05 degrees / mm, ΔD is an increase in the diameter of the cut pipe in mm compared to a diameter of 120 mm, while providing a saw feed equal to 6-12 microns/tooth, and its feed speed in the range of 0.04-0.08 m/s.

При расчётах по предлагаемым формулам величин углов α и ϕ дисковых пил, предназначенных для резки нагретого стального трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали диаметром более 120 мм, полученные значения этих углов необходимо округлять до десятых долей градуса.When calculating the values of the angles α and ϕ of circular saws using the proposed formulas, designed for cutting heated steel pipe made of austenitic chromium-nickel steel with a diameter of more than 120 mm, the obtained values of these angles must be rounded up to tenths of a degree.

В качестве материала для резки нагретых до температуры 1150-1250°С заготовок из аустенитной хромоникелевой стали, используют трубопрокат из аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т, 08Х18Н12Т или 04Х18Н10.As a material for cutting heated to a temperature of 1150-1250°C blanks from austenitic chromium-nickel steel, pipe-rolled from austenitic chromium-nickel steel 12X18H10T, 08X18H12T or 04X18H10 is used.

Для недопущения перегрева зубьев пилы в процессе резки на пилу подают охлаждающую жидкость, например воду.To prevent overheating of the saw teeth during cutting, a coolant such as water is supplied to the saw.

В результате резки получают заготовки с более высоким, в сравнении с прототипом, качеством поверхности торцов, с повышенной стойкостью к износу зубьев дисковой пилы (не менее чем в 1,4 раза), что позволяет использовать предлагаемый способ в крупносерийном производстве стальных труб из аустенитных хромоникелевых сталей диаметром от 120 до 200 мм. As a result of cutting, workpieces are obtained with a higher, in comparison with the prototype, quality of the surface of the ends, with increased resistance to wear of the teeth of the saw blade (at least 1.4 times), which allows the proposed method to be used in large-scale production of steel pipes from austenitic chromium-nickel steels with a diameter of 120 to 200 mm.

Основные технологические режимы резки, составы разрезаемых материалов по предлагаемым примерам и примеру по прототипу приведены в таблице, при этом величина диаметра пилы приведена с округлением до десятых долей миллиметра.The main technological modes of cutting, the composition of the materials being cut according to the proposed examples and the example of the prototype are given in the table, while the diameter of the saw is given rounded to tenths of a millimeter.

Таблицаtable

Способ резки заготовокCutting method Примеры по предлагаемому способуExamples of the proposed method Пример по прототипуPrototype example 1one 22 33 44 Материал разрезаемой трубы,
её наружный диаметр (D_з),
температура перед резкой (Т_з)pipe material to be cut
its outer diameter (D _h ),
temperature before cutting (T _c ) Аустенитная хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т, D_з=120 мм, Т_з=1150°СAustenitic chromium-nickel steel 12X18H10T, D _c =120 mm, T _c =1150°С Аустенитная хромоникелевая сталь
12Х18Н12Т,
D_з=160 мм,
Т_з=1200°СAustenitic chromium nickel steel
12X18H12T,
D _h \u003d 160 mm,
T _c =1200°C Аустенитная хромоникелевая сталь 04Х18Н10,
D_з=200 мм,
Т_з=1250°СAustenitic chromium-nickel steel 04X18H10,
D _h \u003d 200 mm,
T _c =1250°C Аустенитная хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т
D_з=42-114 мм,
Т_з=1150-1250°СAustenitic chromium-nickel steel 12X18H10T
D _h \u003d 42-114 mm,
T _s \u003d 1150-1250 ° С Материал пилы,
её диаметр (D_п),
число зубьев (Z_п), шаг зубьев(t),
высота зубьев (h), толщина (b)saw material,
its diameter (D _p ),
number of teeth (Z _p ), tooth pitch (t),
tooth height (h), thickness (b) Низколегированная сталь 50ХГФА,
D_п=950,6 мм,
Z_п=181,
t = 16,5 мм,
h = 9 мм,
b = 9 ммLow alloy steel 50HGFA,
D _p \u003d 950.6 mm,
Z _p \u003d 181,
t = 16.5 mm,
h = 9 mm,
b = 9 mm Низколегированная сталь 50ХГФА,
t = 16,5 мм,
h = 9 мм,
b = 9 ммLow alloy steel 50HGFA,
t = 16.5 mm,
h = 9 mm,
b = 9 mm Углы заточки пилы, градSaw sharpening angles, deg Передний угол γRake angle γ -35-35 -35-35 -35-35 -35-35 Угол между боковыми поверхностями зуба βAngle between tooth flanks β 7070 7070 7070 7070 Задний угол αRelief angle α 1212 1010 88 1212 Боковой угол скоса зубьев пилы ϕLateral bevel angle of the saw teeth ϕ 14 fourteen 1212 1010 1212 Скорость подачи пилы (V_под), м/сSaw feed speed (V _under ), m/s 0,080.08 0,060.06 0,040.04 -- Величина подачи пилы (S_n), мкм/зубSaw feed value (S _n ), µm/tooth 1212 9nine 66 -- Характеристика поверхности торцов заготовок после резки и стойкости пилы к износуCharacteristics of the surface of the ends of the workpieces after cutting and the resistance of the saw to wear На поверхности торцов отсутствуют заусенцы и другие дефекты недопустимых размеров. Стойкость зубьев дисковой пилы к износу в сравнении с прототипом повысилась не менее чем в 1,4 разаOn the surface of the ends there are no burrs and other defects of unacceptable dimensions. The resistance of the teeth of the saw blade to wear in comparison with the prototype has increased by at least 1.4 times Данный способ не обеспечивает получение качественной продукции при резке труб из аустенитных сталей диаметром 120-200 мм. В сравнении с предлагаемым способом стойкость к износу зубьев данной дисковой пилы не менее чем в 1,4 раза нижеThis method does not provide high-quality products when cutting pipes made of austenitic steels with a diameter of 120-200 mm. In comparison with the proposed method, the wear resistance of the teeth of this circular saw is at least 1.4 times lower.

Сущность способа поясняется примерами.The essence of the method is illustrated by examples.

Пример 1Example 1

Разрезаемая заготовка изготовлена из аустенитной хромоникелевой стали 12Х18Н10Т. Её наружный диаметр D_з=120 мм, температура нагрева Т_з=1150°С. Для резки используют цельнометаллическую дисковую пилу из низколегированной стали 50ХГФА диаметром D_п=950,6 мм, число её зубьев Z_п=181, толщина b = 9 мм, с шагом зубьев t = 16,5 мм и их высотой h =9 мм. Передний угол пилы γ= -35 градусам, угол между боковыми поверхностями каждого зуба β=70 градусам, задний угол пилы α=12 градусам, боковой угол скоса зубьев пилы ϕ=14 градусам. Процесс ведут при скорости подачи пилы V_под=0,08 м/с с обеспечением подачи пилы S_n=12 мкм/зуб.The workpiece to be cut is made of austenitic chromium-nickel steel 12X18H10T. Its outer diameter D _h =120 mm, heating temperature T _h =1150°C. For cutting, an all-metal circular saw made of low-alloy steel 50KhGFA with a diameter D _p = 950.6 mm, the number of its teeth Z _p = 181, thickness b = 9 mm, with a tooth pitch t = 16.5 mm and their height h = 9 mm is used. The front angle of the saw γ= -35 degrees, the angle between the side surfaces of each tooth β=70 degrees, the back angle of the saw α=12 degrees, the side angle of the bevel of the saw teeth ϕ=14 degrees. The process is carried out at a feed rate of the saw V _under =0.08 m/s to ensure the feed of the saw S _n =12 μm/tooth.

Пример 2Example 2

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения.Same as example 1, but with the following changes.

Разрезаемая заготовка изготовлена из аустенитной хромоникелевой стали 08Х18Н12Т. Её наружный диаметр D_з=160 мм, увеличение диаметра разрезаемой трубы по сравнению с диаметром, равным 120 мм ΔD=40 мм, температура нагрева Т_з=1200°С. Для резки используют дисковую пилу с углом α, рассчитанным по формуле: α=α_о-k⋅ΔD, а боковой угол скоса зубьев пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k⋅ΔD, где, в соответствии с формулой изобретения, α_о=12 градусам, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 градусов/мм, поэтому α =12-0,05⋅40=10 градусам, а угол ϕ=14-0,05⋅40=12 градусам. Процесс ведут при скорости подачи пилы V_под=0,06 м/с с обеспечением подачи пилы S_n=9 мкм/зуб.The workpiece to be cut is made of austenitic chromium-nickel steel 08X18H12T. Its outer diameter D _h =160 mm, the increase in the diameter of the pipe being cut compared to the diameter equal to 120 mm ΔD=40 mm, the heating temperature T _h =1200°C. For cutting use a circular saw with an angle α, calculated by the formula: α=α _o -k⋅ΔD, and the side angle of the bevel of the saw teeth ϕ - according to the formula: ϕ=ϕ _o -k⋅ΔD, where, in accordance with the claims, α _o =12 degrees, ϕ _o =14 degrees, coefficient k=0.05 degrees/mm, therefore α =12-0.05⋅40=10 degrees, and angle ϕ=14-0.05⋅40=12 degrees . The process is carried out at a feed rate of the saw V _under =0.06 m/s to ensure the feed of the saw S _n =9 μm/tooth.

Пример 3Example 3

Разрезаемая заготовка изготовлена из аустенитной хромоникелевой стали 04Х18Н10. Её наружный диаметр D_з=200 мм, увеличение диаметра разрезаемой трубы по сравнению с диаметром, равным 120 мм ΔD=80 мм, температура нагрева Т_з=1250°С. Для резки используют дисковую пилу с углом α, рассчитанным также, как в примере 2 по формуле: α=α_о-k⋅ΔD, а боковой угол скоса зубьев пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k⋅ΔD, где α_о=12 градусам, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 градусов/мм, поэтому α =12-0,05⋅80=8 градусам, а угол ϕ =14-0,05⋅80=10 градусам. Процесс ведут при скорости подачи пилы V_под=0,04 м/с с обеспечением подачи пилы S_n=6 мкм/зуб.The workpiece to be cut is made of austenitic chromium-nickel steel 04X18H10. Its outer diameter D _z =200 mm, the increase in the diameter of the cut pipe compared to the diameter equal to 120 mm ΔD=80 mm, the heating temperature T _z =1250°C. For cutting, use a circular saw with an angle α, calculated as in example 2 by the formula: α=α _about -k⋅ΔD, and the side angle of the bevel of the saw teeth ϕ - according to the formula: ϕ=ϕ _about -k⋅ΔD, where α _o =12 degrees, ϕ _o =14 degrees, coefficient k=0.05 degrees/mm, therefore α =12-0.05⋅80=8 degrees, and angle ϕ =14-0.05⋅80=10 degrees. The process is carried out at a feed rate of the saw V _under =0.04 m/s to ensure the feed of the saw S _n =6 μm/tooth.

Трубные заготовки, полученные в результате резки по примерам 1, 2 и 3, обладают более высоким, в сравнении с прототипом, качеством поверхности торцов: на них отсутствуют заусенцы и другие дефекты недопустимых размеров, препятствующие их дальнейшему использованию, например, в трубопрокатном производстве. Предельное количество резов каждой пилой по предлагаемому способу (по примерам 1, 2 и 3) не менее чем в 1,4 раза больше, чем при резке таких же заготовок способом по прототипу (см. таблицу, пример 4).The pipe billets obtained by cutting according to examples 1, 2 and 3 have a higher end surface quality compared to the prototype: they do not have burrs and other defects of unacceptable dimensions that prevent their further use, for example, in pipe rolling production. The maximum number of cuts with each saw according to the proposed method (for examples 1, 2 and 3) is not less than 1.4 times more than when cutting the same workpieces using the prototype method (see table, example 4).

Таким образом, способ термофрикционной резки дисковой пилой нагретого трубопроката диаметром 120-200 мм из аустенитной хромоникелевой стали, включающий разделение нагретой стальной трубы дисковой пилой для термофрикционной резки из низколегированной стали, содержащей цельнометаллический корпус с расположенными по контуру клиновидными режущими зубьями, каждый из которых содержит передний отрицательный угол, равный -35 градусам, угол между боковыми поверхностями зуба, равный 70 градусам, положительный задний угол α, а также боковой угол скоса зуба пилы ϕ, осуществление процесса термофрикционной резки нагретого трубопроката из аустенитной хромоникелевой стали диаметром 120 мм дисковой пилой с углами заточки каждого её зуба α и ϕ , равными 12 и 14 градусам, соответственно, с определением для больших диаметров разрезаемых стальных труб из предлагаемого диапазона заднего угла по формуле: α=α_о-k⋅ΔD, а бокового угла скоса зуба пилы ϕ - по формуле: ϕ=ϕ_о-k⋅ΔD, где α_о=12 градусам, ϕ_о=14 градусам, коэффициент k=0,05 градусов/мм, ΔD - увеличение диаметра разрезаемой трубы в мм по сравнению с диаметром, равным 120 мм, с обеспечением при этом подачи пилы, равной 6-12 мкм/зуб и скорости её подачи в пределах 0,04-0,08 м /с, обеспечивает более высокое, в сравнении с прототипом, качество поверхности торцов заготовок после резки, а также повышение долговечности дисковых пил (не менее чем в 1,4 раза) при переходе от одного диаметра разрезаемой трубной заготовки к другому.Thus, the method of thermofriction cutting with a circular saw of heated pipe-roll with a diameter of 120-200 mm from austenitic chromium-nickel steel, including the separation of the heated steel pipe by a circular saw for thermofriction cutting of low-alloy steel, containing an all-metal body with wedge-shaped cutting teeth arranged along the contour, each of which contains a front negative angle equal to -35 degrees, the angle between the side surfaces of the tooth equal to 70 degrees, positive clearance angle α, as well as the side angle of the saw tooth bevel ϕ, the process of thermal friction cutting of heated tubing from austenitic chromium-nickel steel with a diameter of 120 mm with a circular saw with sharpening angles each of its teeth α and ϕ equal to 12 and 14 degrees, respectively, with the definition for large diameters of steel pipes being cut from the proposed range of the rear angle according to the formula: α=α _about -k⋅ΔD, and the side angle of the bevel of the saw tooth ϕ - according to the formula : ϕ=ϕ _o -k⋅ΔD, where α _o =12 degrees, ϕ _o =14 g radii, coefficient k=0.05 degrees/mm, ΔD is the increase in the diameter of the cut pipe in mm compared to the diameter of 120 mm, while ensuring the saw feed is equal to 6-12 microns/tooth and its feed speed is within 0 ,04-0.08 m / s, provides a higher, in comparison with the prototype, the quality of the surface of the ends of the blanks after cutting, as well as an increase in the durability of circular saws (at least 1.4 times) when switching from one diameter of the cut pipe blank to another.

Claims

1. The method of thermal friction cutting with a circular saw of rolled pipes with a diameter of 120-200 mm, heated to a temperature of 1150-1250 ° C, made of austenitic chromium-nickel steel, including the separation of the heated steel pipe with a circular saw for thermal friction cutting of low-alloy steel, containing an all-metal body with wedge-shaped cutting teeth located along the contour , each of which contains a front negative angle equal to -35 degrees, an angle between the side surfaces of the tooth equal to 70 degrees, a positive rear angle α, as well as a lateral angle of the saw tooth bevel ϕ, characterized in that the process of thermofriction cutting of heated austenitic pipe is carried out. chromium-nickel steel with a diameter of 120 mm with a circular saw with sharpening angles of each of its teeth α and ϕ equal to 12 and 14 degrees, respectively, for large diameters of steel pipes being cut from the proposed range, the clearance angle is determined by the formula: α=α _about -k⋅ΔD, and side angle of the saw tooth bevel ϕ - according to the formula: ϕ=ϕ _o -k⋅ΔD, where α _o =12 gra d, ϕ _o =14 degrees, coefficient k=0.05 deg/mm, ΔD - increase in the diameter of the cut pipe in mm compared to a diameter of 120 mm, while providing a saw feed equal to 6-12 microns/tooth, and its feed rate is within 0.04-0.08 m/s.

2. The method according to p. 1, characterized in that cutting of rolled pipes from austenitic chromium-nickel steel 12X18H10T, 08X18H12T or 04X18H10 is carried out.