Прошивка сплошной заготовки в гильзу

Технологические задачи трубного производства

Теория производства труб, также как и теория кузнечно-штамповочного производства и теория других специализаций, более обширна, чем та, которая будет рассмотрена. Мы разберем только некоторое задачи, дающие определенное представление о проблематике трубного производства.

Прошивка сплошной заготовки в гильзу

Процесс винтовой прокатки нашел широкое применение в трубопрокатной промышленности при производстве горячекатанных бесшовных труб. Он применяется для основной операции - получения полой гильзы из сплошной заготовки круглого поперечного сечения, которая называется прошивкой.

При продольной прокатке раскат движется поступательно, обжимаясь между валками, вращающимися в разные стороны.

При поперечной прокатке заготовка получает в основном вращательное движение и деформируется между валками, вращающимися в одну сторону и имеющими параллельные оси. Поперечная прокатка применяется, например, в метизной промышленности для накатки резьбы у крепежных изделий, в машиностроении для накатки зубьев шестерен.

Винтовая прокатка содержит черты продольной и поперечной прокатки. Каждая частица металла при винтовой прокатке совершает винтовое движение.

Винтовая прокатка осуществляется в прошивных станах с косо расположенными валками, наклоненными к оси прокатки под некоторым углом, который называется углом подачи.

Валки вращаются в одну сторону. Заготовка, попавшая в пространство между валками, захватывается ими и деформируется. На пути заготовки установлена оправка, закрепленная на стержне. Заготовка как бы "нанизывается" на оправку и превращается в пустотелую гильзу.

1 - заготовка; 2 - валок; 3 - оправка; 4 - стержень.

Очаг деформации можно условно разделить на две зоны: зону прошивки, которая простирается от сечения входа в очаг деформации до сечения встречи с носиком оправки, и зону раскатки гильзы на оправке.

В первой зоне иногда создаются условия для разрушения металла и преждевременного образования полости. Это, в свою очередь, приводит к тому, что на внутренней поверхности гильзы получаются плёны, являющиеся браковочным признаком. Преждевременное вскрытие полости и образование плён часто имеет место при производстве труб из малопластичных сталей.

Одним из центральных вопросов теории косой прокатки являются причины разрушения металла. Следует заметить, что явление образования полости сопровождает порой поперечную прокатку и свободную ковку круглых в сечении поковок.

Причины разрушения металла во всех этих процессах общие и неизменно приводят к забракованию изделий.

При винтовой прокатке круглой заготовки в конусе прошивки наблюдается весьма незначительное удлинение, поэтому приближенно можно считать, что металл в конусе прошивки находится в условиях, близких к условиям плоского деформированного состояния. Радиус валков значительно больше радиуса заготовки и контактную поверхность приближенно можно считать плоской.

а) Зависимость ширины контактной б) Показатель напряженного состояния (1) и зоны от обжатия круглой заготовки деформация (2) на оси заготовки в

конусе прошивки в зависимости от обжа- тия .

Все, что характерно для напряженного состояния при ковке полосы узкими бойками, целиком справедливо для винтовой и поперечной ковки круглой заго­товки.

Показатель напряженного состояния наихудший в центре заготовки (рис."б") причем он достигает значения +1 и даже несколько больше.

Он будет тем хуже, чем меньше обжатие или .

Используя график рисунка "а" можно показатель напряженного состояния поставить в зависимость от - обжатия.

Следует подчеркнуть, что напряженное состояние на оси заготовки при ко­сой прокатке весьма неблагоприятно с точки зрения деформации без разрушения.

Результаты подсчета высотной деформации в центре круглой заготовки в зависимости от величины обжатия приведены на рисунке "б" - кривая (2). Анализ кривой показывает, что до обжатия

деформация в центре заготовки несколько меньше .

При обжатии >18% центр деформируется более интенсивно. Практически при всех обжатиях > 0.02 имеет место пластическая деформация центра заготовки.

Весьма существенным из деформированного состояния является то, что плас­тические деформации заготовки сосредоточены в области, которая непосредст­венно находится под воздействием валков.

При вращении заготовки все частицы металла, кроме центральной, попадают в эту область пластической деформации лишь периодически.

Центральные частицы металла все время находятся в области интенсивного пластического деформирования. В процессе вращения заготовки в конусе про­шивки значительно более интенсивно наращивается степень деформации в цен­тре заготовки, чем на периферии.

Таким образом, суммируя данные о НДС при винтовой прокатке, можно следующим образом сформулировать причины разрушения металла в зоне прошивки.

Винтовой прокатке заготовки в конусе прошивки свойственно неблагоприятное напряженное состояние ( достигает + 1,15) и интенсивное накопление степени деформации в осевой зоне заготовки, что может привести к преждевременному вскрытию полости – разрушению в зоне прошивки до встречи частицы с оправкой.

Основываясь на теории разрушения, изложенной ранее, можно для конкретного металла выработать рекомендации по рациональным параметрам винтовой и поперечной прокатки, а также поперечной ковки.

Винтовая прокатка заготовки с целью получения полой гильзы в некоторых случаях невозможна из-за низкой пластичности металла.

Для весьма непластичных металлов предпочтительней прессовая прошивка.

Схема прессовой прошивки

Слиток 2 или заготовка помещается в матрицу 1 и движением пуансона прошивается в ста­кан.

В последующем на прокатных станах стакан-гильза прока­тывается в бесшовную трубу.

Прессовая прошивка отличается весьма мягкой схемой напряженного состояния, благоприятной для больших пластических деформаций без разрушения.

В очаге деформации при прессовой прошивке показатель напряженного состояния находится в пределах от (-1) до (-7,28).

Это значительно лучше, чем при валковой винтовой прокатке, уже рассмотренной, при которой на оси заготовки этот показатель может составлять от 0 до +1,15. Конечно, ввиду этого пластичность металла при прессовой прошивке значительно выше, чем при прокатке.

Гильза после прошивного стана подвергается раскатке с целью утонения стенки. Раскатка осуществляется в прокатных станах продольной, винтовой или периодической прокатки в горячем состоянии.

Раскатные станы продольной прокатки - это автоматические и непрерывные станы. В автоматическом стане прокатка осуществляется в двухвалковой клети в круглых калибрах на короткой неподвижной конической оправке.

Прокатка осуществляется в два-три прохода. Непрерывные раскатные станы состоят из 7-9 двухвалковых клетей, оси каждой последующей клети поверну­ты под углом 90° к осям предыдущей клети.

Прокатка осуществляется на длинной подвижной оправке. Раскатные станы винтовой прокатки имеют три валка, раскатка гильзы производится на подвижной длинной оправке.

Технологические задачи раскатки труб аналогичны типичным задачам для всех процессов ОМД. Они рассматривают вопросы расчета сил и удельных давлений, действующих на инструмент; потребной мощности, разрушения металла, захвата раската валками, формоизменения и т.п.

Методы решения, как правило, основываются на прикладной теории пластичности.

После раскатки трубы, размеры которых по диаметру должны быть уменьшены, подвергаются продольной прокатке без оправки в непрерывных станах, которые называются редукционными.

После редуцирования трубы могут подвергаться дальнейшей обработке, но уже в холодном состоянии.

Дата добавления: 2015-07-20