234x60
Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 
Радиально-сдвиговая прокатка заготовок с профилированными торцами

Винтовая прокатка является одним из самых эффективных методов получения заготовки круглого сечения. Частным случаем винтовой прокатки является радиально-сдвиговая прокатка (угол подачи 15-18°). Радиально-сдвиговая прокатка позволяет влиять на свойства глубинных слоев изделия. Заготовка подвергается интенсивной пластической деформации. Для исследования применялся мини-стан, конструкция которого разработана специалистами МИСиС.

Процесс радиально-сдвиговой прокатки делится на три стадии

Это стационарная стадия (когда перед входным и после выходного очага деформации располагаются внешние зоны, которые не деформируются) и две нестационарные стадии деформации переднего и заднего участков. Стационарная стадия внешними зонами оказывает выравнивающее воздействие на прокатку в зоне очага деформации, благодаря чему замедляется течение периферийных слоев заготовки и ускоряются центральные. Когда же деформируются концевые участки, то происходит заполнение (высвобождение) очага деформации, и отсутствует выравнивающее воздействие какой-либо внешней зоны. Внешние слои опережают слои сердцевины. Как результат – отличие коэффициента вытягивания по сечению. И торцевые поверхности депланируются и образуют утяжины (своеобразные воронки).

Здесь вы можете купить купить пружины сжатия, сделанные путём горячей навивки из проката

Утяжины необходимо устранять, что неизбежно влечет за собой технологические потери и увеличение себестоимости изделия. Избежать образования утяжины при прокатке заготовок, имеющих плоские торцы, практически нереально. Поэтому оптимизация величины утяжины является актуальной задачей. Уменьшить величину утяжины можно профилированием концевых участков. Необходимо определить форму концевых участков заготовки, которая обеспечит получение изделия после прокатки без утяжины по торцам.

Исследования проводились на изделиях из стали на основе титана ВТ-6, имеющих конические торцы. Прокатка производилась на двух станах радиально-сдвиговой прокатки 14-40 и 10-30. Клеть первого стана – традиционной компоновки, валки в ней стоят под углом подачи 20° и под углом раскатывания 7°. Для настройки на диаметр калибра валки радиально перемещаются перпендикулярно оси прокатки. Клеть стана 10-30 устроена следующим образом: угол скрещивания валков с осью составляет 20°, валки устанавливаются с эксцентриситетом 30 мм. Калибр настраивается путем осевых перемещений валков. Несмотря на разницу в конструкции, оба стана оказывают одинаковое деформирующее воздействие на изделие.

Прокатка проводилась при температуре 1050°С, частота вращения валков – 90 оборотов в минуту на первом стане, 180 оборотов – на втором.

Были выбраны три параметра, влияющих на конечную величину утяжины: угол вершины конуса с торца, начальный диаметр заготовки, конечный диаметр прутка. Провели восемь опытов. Каждый опыт повторили трижды.

После осуществления опытных прокаток на станах, а также в компьютерной программе DEFORM-3D, измерялись глубины утюжин по торцам заготовок. По результатам испытаний выведены уравнения, при помощи которых возможно определить глубину утяжины. В качестве переменных в уравнении выступают угол конуса по торцам исходного прутка, диаметр прутка, диаметр получаемой заготовки. Для прутков диаметром от 18 до 30 миллиметров глубина утяжины спереди превышают глубину задней утяжины на 2-3 миллиметра. Поэтому и уравнения составлены как для расчета задней утяжины, так и для расчета передней утяжины.

Результаты компьютерного моделирования процесса несколько отличаются от реальных прокаток, и все же просматриваются общие тенденции в развитии деформации. Если при моделировании образуется конус, то и в результате прокатки он также образуется. Если же образуется впадина (утяжина), то и реальный эксперимент демонстрирует тот же результат.

Формообразование сильно зависит от распределения температуры по всему объему изделия. В процессе поведения опытных прокаток температура заготовки не фиксировалась. Не исключено, что различия формы утяжин с переднего и заднего торца, обусловлены как раз различием температур передней и задней части заготовки. Учет температуры прокатки даст дополнительную информацию о протекании процесса формообразования. Это позволит более точно осуществить компьютерное моделирование.