Новые процессы и станы для прокатки изделий в винтовых калибрах

Грановский С.П.

Металлургия, 1980 г.

1. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ШАРОВ

До последнего времени основным способом производства шаров была холодная и горячая штамповка на прессах и молотах. Шары диаметром до 40 мы штамповали в две операции, последовательно осуществляемые на высадочном прессе. Шары большего диаметра штамповали на молотах и вертикальных прессах из предварительно отрубленных на прессах отрезков мерной длины. Эти сравнительно малопроизводительные способы были сопряжены с тяжелым физическим трудом многих рабочих.

В основу разработанного во ВНИИметмаше производства шаров положена схема прокатки в винтовых калибрах, представленная на рис. 22. Исходным металлом для прокатки заготовок шариков подшипников служит круглый пруток калиброванной стали ШХ15, нагретый в индукционной печи до 840°С. Применение калиброванной стали обусловлено высокими требованиями к точности размеров и качеству поверхности прокатываемых заготовок шариков подшипников. Пруток задается между двумя непрерывно вращающимися валками с винтовыми калибрами. Порция металла, равная объему шарика, захваливается валками, пруток начинает вращаться и продвигаясь по оси прокатки, заготовка постепенно обжимается, приобретая форму шара, соединенного перемычкой с остальной частью прутка. На выходе из межвалкового зазора шарик проглаживается и полностью отделяется. Одновременно валки захватывают новую порцию металла, и процесс прокатки протекает непрерывно, пока не прокатается весь пруток. После выхода из валков прокатанные заготовки шариков равномерно' охлаждаются наг воздухе с тем, чтобы не допустить образование карбидной сетки, возникающей при замедленном охлаждении заготовок.

Таким образом, процесс прокатки шариков подшипников выполняется в две последовательные операции, осуществляемые одними и теми же валками: 1) формовка шарика, соединенного перемычкой с заготовкой; 2) проглаживание шарика и отделение перемычки. Формообразование шарика, осуществляемое винтовой ребордой валка, должно удовлетворять определенным закономерностям течения металла, обеспечивающим получение шара правильной формы, точных размеров, без плен и закатов на поверхности. Изыскание закономерности построения профиля винтовой реборды является одним из основных вопросов разработки новой технологии прокатки.

Так как заготовки подшипниковых шариков должны быть по возможности более точными, то после окончания формовки шарик, соединенный перемычкой с заготовкой, продолжают обкатывать в винтовом калибре постоянного сечения и с постоянным шагом нарезки. При таком проглаживании овализация заготовки, возникшая в процессе формовки, постепенно устраняется, и шарик получает точную форму и размеры.

Важным фактором, обеспечивающим получение качественных заготовок шариков подшипников, является отделение отформованного шарика от остальной заготовки. Так как на поверхности шарика не допустимы дефекты глубиной более 0,2 мм, то при отрезке перемычек нельзя допускать закатки заусенцев в тело шарика. Заусенцы эти не должны препятствовать обкатке шариковых заготовок между торнами дисков на специальных станках. В процессе освоения прокатки заготовок шариков были опробованы различные способы отделения перемычек, лучшим из которых был признан способ подрезания перемычки с двух сторон (рис. 23). Перемычка не всегда полностью отделялась от шарика, но при точной установке калибров в осевом направления шарик не разворачивается вокруг оси, перпендикулярной оси прутка, и, таким образом, исключается закат перемычки в тело шарика.

г. горячая прокатка гладких и профильных

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

На различных машиностроительных заводах все более широкое распространение получает процесс холодного выдавливания сплошных и полых изделий точных размеров с высоким качеством поверхности.

Исходной заготовкой для выдавливания служат цилиндры строго определенной массы, длина которых обычно меньше диаметра. Не допустимо повреждение торцов заготовок при рубке прутка в штампе во избежание заштамповок и других дефектов в готовых изделиях. Точные цилиндрические заготовки для выдавливания изделий с хорошим качеством поверхности успешно получают прокаткой в винтовых калибрах.

Исходным металлом служат прутки калиброванной стали 11ЮА длиной до 5 м. Пруток нагревают в индукторе до 900°С и подают к стану поперечно-винтовой прокатки. Так как на поверхности торцов изделия недопустимы закаты, то прокатка осуществляется двумя калиброванными валками (см. рис. 28) подобно тому, как прокатываются шары.

В отличие от прокатки шаров цилиндрические заготовки в валках разделяют многократным изгибом и скручиванием перемычки сравнительно большого диаметра (— 15 мм). При этом обеспечивается стабильное положение заготовки в валках, исключается разворот ее в калибра, вызывающий повреждение торцов изделия. Отпадает необходимость в подаче смазки на реборды валков, которая требовалась ранее для устранения налипания металла на валки, возникающего вследствие большой скорости проскальзывания пластичного металла по валкам.

5. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ИЗ ПРУТКА ПРОФИЛИРОВАННЫХ ТРУБ

Новый технологический процесс прокатки в винтовых калибрах полых изделий начали разрабатывать и исследовать во ВНИИметмаше с 1949 г. применительно к производству профилированных трубных заготовок для колец конических роликоподшипников. В качестве исходного металла использовали толстостенные обточенные подшипниковые трубы. Прокатку осуществляли на свободно перемещаемой по оси (плавающей) оправке. Однако этот процесс не нашел практического применения, Главным образом, из-за высокой стоимости труб. В 1956 г. была предложена и начата разработка процесса прокатки профилированных труб из пруткового металла применительно к массовому производству заготовок втулок заднего колеса велосипеда [9, 10]. Эта работа успешно завершена внедрением в промышленность в 1961 г. первого промышленного агрегата для прокатки профилированных втулок велосипедов.

Исходным металлом для прокатки служат прутки горячекатаной стали 15Х, которые на прессе рубятся на отрезки длиной 900 мм. Эти заготовки поступают на агрегат, схема которого представлена на рис. 35. Заготовки нагревают до 1300°С и подают на двухвалковый прошивной стан (1), где из прутка прошивается гильза (2) 60 х 13 мм длиной до 1300 мм. Без дополнительного подогрева гильзу передают на трехвалковый формовочный стан (J), через нее продевают длинную оправку (4) и задают гильзу с оправкой в валки. Схема прокатки профилированных трубных заготовок для велосипедных втулок представлена на рис. 36. Гильза захватывается вращающимися валками, обжимается по диаметру и толщине стенки, приобретая размеры требуемой трубы, а затем прокатывается в винтовом калибре, где за один оборот валков ребордами переменного сечения постепенно формуется профильная втулка, соединенная кольцевой перемычкой с остальной заготовкой. Затем отформованную заготовку проглаживают в калибре постоянного сечения. При этом, устраняется овальность и калибруются размеры заготовки. Процесс прокатки протекает непрерывно, пока не прокатывается вся труба. Из прокатанной профильной трубы извлекают оправку и передают трубу на транспортер-холодильник, где она постепенно охлаждается. Извлеченную оправку охлаждают водой в ванне и транспортируют на входную сторону формовочного стана, смазывал ее смесью графита с мазутом.

2. АГРЕГАТЫ ДЛЯ ПРОКАТКИ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ТРУБ И ШТУЧНЫХ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК

конструкция агрегатов для прокатки полых изделии значительно , чем станов для прокатки сплошных изделий. При прокатке полых изделий осуществляют несколько операции, в том числе прошивку гильз из прутка, прокатку на оправке в трехвалковой стане, а также извлечение оправки из прокатанного изделия. По составу оборудования агрегат для прокатки полых изделий аналогичен трубопрокатному агрегату с раскатным трехвалковым станом Ассела. Агрегат для прокатки полых изделий в винтовых калибрах состоит из двухвалкового прошивного и трелвалковаго формовочного станов. На последнем, в отличие от стана Ассела, прокатывают не гладкие, а профильные трубы или штучные кольцевые заготовки.

Разработаны два типа формовочных станов: с плавающей оправкой, которая затем извлекается из прокатанной трубы, и с удерживаемой по оси оправкой. Прокатываемая профильная труба или штучная кольцевая заготовка щитовыми ребордами валков в конце прокатки стаскивается с оправки. Это является одной из основных особенностей нового агрегат по сравнению со станом Ассела.

Агрегат для прокатки профилированных труб для втулочных изделий (рис. 65) состоит из нагревательной печи 2, зацентровщика 2, прошивного 3 и формовочного станов 4, механизмов 5 для передачи гильзы от прошивного к формовочному стану и транспортера-холодильника 6. Заготовки диаметром 60 мм, длиной 900 мм нагревают в методической газовой печи. Заготовки по поду продвигаются толкателем, установленным со стороны их задачи в печь. Боковая выдача нагретых заготовок на решетку 7 осуществляется толкателем