Прокатка в валках с винтовыми калибрами

Периодической прокаткой валках с винтовыми калибрами производят короткие тела вращения (шары, сплошные и полые цилиндрические заготовки для последующей штамповки или резания, рис.11).

Рис.11 -Винтовая периодическая прокатка в валках с винтовыми калибрами:

а - в двухвалковом стане; б - в трехвалковом стане; 1 - валки; 2 – направляющие линейки; 3 - исходная заготовка;

4 - заготовка шара подшипника;

5 - оправка; 6 - кольцевая заготовка

Шаропрокатныедвухвалковые станы предназначены для производства заготовок шаров подшипников качения диаметром 25 - 50 мм из высокоуглеродистых сталей типа ШХ15 и мелющих шаров для шаровых мельниц, диаметром 25 - 125 мм из среднеуглеродистых сталей.

При прокатке сплошных тел - шаров, цилиндрических сплошных заготовок, требующих полного отделения друг от друга в процессе деформации, используются двухвалковые станы, в которых обеспечивается максимально возможное сближение реборд винтового калибра. По конструктивным особенностям винтовые шаропрокатные станы разбиты на три группы:

- для прокатки мелющих шаров диаметром 40 - 80 и 60 - 125 мм (установлены на металлургических заводах);

-для прокатки мелющих шаров ø40 - 80 мм упрощенной конструкции;

-для прокатки заготовок шаров подшипников качения и мелющих шаров диаметром 25 – 50 мм.

Шары подшипниковкачения. Исходной заготовкой для прокатки подшипников качения являются цилиндрические калиброванные прутки диаметром на 2 - 4 мм меньше диаметра прокатываемых шаров и длиной 3-5 м. Заготовки нагревают в индукционной печи до температуры ≈ 850 (±20)ºС и толкателем задают в валки двухвалкового шаропрокатного стана поперечной прокатки.

Температура нагрева 850°С ограничена сверху возможностью образования центрального разрушения металла, снизу - повышенным износом калибров. Такой нагрев обеспечивает почти полное отсутствие окалины и обезуглероженного слоя. Прокатка ведется так, чтобы перемычки между шарами сохранялись (не закатывались) до выхода из очага деформации

Прокатные валки – винтовые калибры переменного шага, вращающиеся в одном направлении (рис.12). Передний конец прутка захватывается ребордами

валков начинает вращаться и, продвигаясь по оси калибра, постепенно обжимается, приобретая форму шара.

Рис.12 – Схема прокатки шаров подшипников

Затем производится ускоренное охлаждение, скорость которого выбирается из условия предотвращения выпадения карбидной сетки, галтовка (предварительная шлифовка) шаров во вращающихся барабанах, где удаляются перемычки, отжиг, шлифовка и окончательная термообработка шаров.

Небольшое осевое смещение валков приводит к разрыву перемычки в нача-

ле отделочного участка, а затем - вращению шара относительно оси, перпендикулярной оси прокатки, срезу перемычек ребордами и закатке выступов.

Для обеспечения требуемой формы с хорошим качеством поверхности заготовки необходимо, чтобы в процессе прокатки деформируемый металл непрерывно прилегал к реборде винтового калибра. В случае отставания металла от реборды калибра профиль заготовки оказывается незаполненным или на ее поверхности могут возникнуть закаты. Если объем металла, захваченный в начале калибра, будет больше объема, который может расположиться в последующих участках калибра, то избыток металла может привести к нарушению формы изделия, появлению на поверхности плён, разрыхлению и вскрытию полости внутри заготовки.

В начальный момент внедрения реборды валка в заготовку обжимаемый металл вытесняется только в радиальном направлении. При этом на участках боковой поверхности, прилегающих к торцам заготовки, появляются наплывы металла. По мере уменьшения диаметра обжимаемой перемычки наступает осевое течение металла. При этом изменение ширины реборды должно соответствовать вытяжке перемычки. В противном случае заготовка будет отходить от реборды валка. В случае отставания металла от реборды калибра профиль заготовки оказывается незаполненным или на её поверхности могут возникнуть закаты. галтовка (предварительная шлифовка) шаров на вращающихся барабанах, где удаляются перемычки; отжиг; шлифовка и окончательная термообработка шаров.

Таблица 1 - Техническая характеристика станов для прокатки шаров

Параметр	Стан
40 - 80	60 – 125
Давление металла на валок, МН	0,69	1,72
Крутящий момент на валке, МН м	0,47	1,98
Пределы регулировки угла наклона валков, град	0 - 7	0 – 7
Пределы осевой регулировки валков, мм	±10	±10

Таблица 2 - Характеристика станов для прокатки шаров и цилиндрических изделий

Параметр	Тип стана
Диаметр шаров макс., мм.
Диаметр шаров миним., мм
Длина прутка, в стан, м	3 - 5	3 - 5	1 - 3	3 - 5	3 - 6
Диаметр валка, мм:
максимальный
минимальный
Обороты валков, об/мин	75; 135; 180	65 - 180	140; 95; 67; 46	80 - 160	40 - 85
Мощность электродвигателя привода валков, кВт
Род тока	Перемен.	Постоян	Перемен.	Постоян.	Постоян.
Масса основного оборуд. т

Мелющие шары прокатывают из горячекатаных круглых заготовок обычной точности. Нагрев осуществляется в газовых печах до температур - 950-1050°С, что снижает износ валков. Прокатка ведется со срезом перемычек и вдавливанием их остатков в тело, шара. Прокатанные шары закаливаются с прокатного нагрева, а извлечение их из охлаждающих устройств при температуре 200 - 300°С приводит к самоотпуску.

Прокатка шаров из заготовок разного уровня точности, а также с сохранением или удалением перемычки в очаге деформации требует применения различных калибровок валков. Винтовой калибр для прокатки шаров подшипников содержит два участка - формующий и отделочный. На формующем участке осуществляются захват заготовки и её постепенное обжатие в шар, соединенный перемычкой с остальной частью заготовки. Формовка производится ребордами, имеющими непрерывно нарастающую высоту, в соответствии с которой изменяется диаметр перемычки. Металл, смещаемый из перемычек в шар, приводит к радиальной деформации и увеличению диаметра шара по сравнению с диаметром заготовки. В связи с этим диаметр заготовки принимается на 1 - 2 мм меньше диаметра шара. Корректировка заполнения калибра может производиться регулированием угла подачи валков a, величина которого на шаропрокатных станах составляет 2 - 4°. Протяженность калибра (число витков) измеряют в градусах развертки винтовой линии калибра. При общей протяженности калибра 900 - 1350° формующий участок занимает 360 - 540°, а калибрующий участок, на котором выравниваются диаметры заготовок перед формовкой и удлиненным отделочным участком - до 810°. На отделочном участке при прокатке шаров подшипников осуществляется только калибровка шара. Этот участок имеет постоянный шаг и профиль нарезки, соответствующий профилю прокатываемого шара и постоянный угол подъёма нарезки, равный углу подачи валков a. За один оборот валков прокатывается один шар.

При прокатке мелющих шаров валок отличается наличием калибрующего участка, выравнивающего диаметры заготовок перед формовкой и удлиненным отделочным участком (до 810º). Небольшое осевое смещение валков приводит к разрыву перемычки в начале отделочного участка, а затем - вращению шара относительно оси, перпендикулярной оси прокатки, срезу перемычек ребордами и закатке полюсных выступов. Для повышения производительности стана наряду с однозаходными применяют двух - и трёхзаходные винтовые калибры, что позволяет получать 2-3 шара за один оборот валков. Средняя производительность станов составляет 1-6 шаров в секунду, до 50-60 млн. шт/год (10-150 тыс. т/год).

Формообразование изделий при поперечной прокатке в винтовых калибрах осуществляется постепенным обжатием вращающейся заготовки. Допустимая величина единичного обжатия за половину оборота заготовки обусловливается условиями её захвата валками. Чтобы заготовка вращалась, должно быть выдержано условие равновесия прикладываемых к ней крутящих моментов: Соотношение между моментом, возникающий вследствие сил трения, приложенных к заготовке, вызывающий ее вращение и моментом, создаваемым нормальной силой, действующей на заготовку определяется величиной обжатия за половину оборота заготовки. Таким образом, для обеспечения захвата заготовки валками обжатие не должно превышать допустимой величины.

Как показывает опыт эксплуатации, кроме единичного обжатия на разрыхление металла при поперечной прокатки в винтовых калибрах влияют: ширина реборды калибра, натяжение металла в обжимаемой части заготовки, температура прокатки, скорость вращения валков, затрудненность осевого течения металла и наличие избытка металла в калибре.

Таким образом, при проектировании и изготовлении валков с винтовыми калибрами необходимо стремиться сохранить постоянство объема металла по всей длине калибра. Это особенно важно в тех случаях, когда форма изделия способствует разрыхлению металла, так как его избыток в калибре приводит к интенсивной раскатке заготовки в радиальном направлении, которая сопровождается разрушением осевой зоны изделия.

Дата добавления: 2015-09-05