|
В настоящее время при производстве
бесшовных труб по некоторым технологическим схемам заменяют прошивку на
станах поперечно-винтовой прокатки прошивкой на прессах.
В гл. 11 было показано, чем обусловлены повышенные
требования к качеству заготовки как по химическому составу (содержание серы,
фосфора и неметаллических включений), так и по качеству поверхности. В связи
с такими повышенными требованиями прошивка на валковых станах слитков весьма
затруднительна и используется лишь для углеродистой стали. При получении
гильзы прессованием к заготовке предъявляют менее жесткие требования. При прошивке
на прессах напряженное состояние металла характеризуется всесторонним
неравномерным сжатием, которое повышает пластичность. При этом схема
деформации металла такова, что отсутствует овализация заготовки, а деформация
в поперечном направлении равномерна и минимальна. Поэтому дефекты,
характерные для прошивки гильзы на валковых станах, отсутствуют. Прошивкой на
прессах получают пустотелый стакан (гильзу) сравнительно небольшой длины.
Поэтому для получения труб требуемой длины (не менее 8—12 м) последующая
раскатка стакана (гильзы) должна осуществляться с большими деформациями.
Следовательно, получаемый на прессах стакан (гильза) должен быть
толстостенным.
Таким образом, замена прошивки на станах поперечно-
винтовой прокатки прошивкой на прессах целесообразна только в тех
технологических схемах, где последующая прокатка гильзы (стакана) в трубы
может осуществляться с большими деформациями при вытяжке [i = 8-Г-15. С этой
целью в технологическую схему вводят раскатку гильзы (стакана) на элонгаторе.
При производстве труб используют три вида прошивки на
прессах:
1. Прошивка пуансоном (иглой) при производстве
труб по методу Эргардта (заполняющая прошивка).
2. Прошивка на глухой матрице (закрытая или
нарастающая прошивка).
3. Прошивка в контейнере с матрицей.
Последний вид прошивки применяют при прессовании труб.
По методу Эргардта (заполняющая прошивка) многогранный
слиток или квадратную заготовку прошивают в круглом
контейнере. Схема прошивки показана на 49. Площадь пуансона / (иглы) равна
площади зазора между слитком 2 и контейнером <?, поэтому металл течет
радиально и высота слитка практически неизменяется. Обычно прошивку ведут с
некоторым переполнением, (на 5—10%) для лучшего заполнения контейнера.
При заполняющей прошивке процесс проходит так, что
находящийся перед торцевой поверхностью иглы «мертвый» конус материала
проникает в металл как острие иглы и прошивает заготовку. Это наглядно можно
проследить по изменению координатной сетки, показанной на 50. Исходя из
представленной схемы прошивки, основное усилие затрачивается на преодоление
трения между «мертвой» зоной металла и остальным металлом.
При нарастающей прошивке усилие затрачивается как на
преодоление трения между «мертвым» конусом и прошиваемым металлом, так и на
преодоление сил трения между металлом и стенками контейнера. Силы трения
между металлом и иглой (пуансоном) незначительны, если последняя выполнена с
цилиндрическим калибрующим пояском. Поэтому их влиянием на усилие при
прошивке можно пренебречь.
Меньшее усилие при прошивке является существенным
преимуществом заполняющей прошивки (метод Эргардта) по сравнению с
нарастающей прошивкой. Когда используют квадратную заготовку, то изготовление
ее для получения гильз по методу Эргардта технологически проще и дешевле по
сравнению с изготовлением круглой заготовки для получения гильз нарастающей
прошивкой. Однако обеспечить точное центрирование заготовки по методу
Эргардта значительно труднее. Это является причиной повышенной разностенности
гильз. Для уменьшения последней дополнительно вводят калибровку диагоналей и
придание конусности заготовке. В этом случае для облегчения выдачи гильзы из
контейнера втулку контейнера делают конусной.
Дополнительная установка пресса или прокатного стана для
этой цели усложняет технологический процесс. При нарастающей прошивке
предварительная калибровка заготовки не нужна. Однако из-за возможности
использовать при получении стакана (гильзы) квадратную заготовку (блюм) или слиток
отдают предпочтение заполняющей прошивке.
При заполняющей прошивке на боковой поверхности заготовки
возникают тангенциальные растягивающие напряжения, которые могут привести к
возникновению трещин и раскрытию дефектов. Использование при заполняющей прошивке
многогранного слитка с вогнутыми гранями исключает раскрытие дефектов на
боковой поверхности слитка. Благодаря вогнутым граням на боковой поверхности
во время прошивки возникают сжимающие напряжения, препятствующие раскрытию
дефектов, так как периметр поперечного сечения слитка больше периметра
сечения стакана (гильзы) и процесс прошивки сопровождается уменьшением
исходного периметра поперечного сечения.
Прошивку заготовки (слитка) осуществляют на
горизонтальных прессах усилием 7,8—11,8 Мн (800—1200 Т). Раньше использовали
вертикальные прессы усилием 6,9 Мн (700 Т). В последнее время предпочтение
отдают горизонтальным прессам (меньшая высота здания, проще установка слитка
в контейнер и его выдача, легче обслуживание).
Получение гильзы (стакана)1 на' прессах имеет существенный
недостаток — наибольшее отношение длины стакана к его диаметру практически
находится в пределах 4—7 (меньшее значение для большего диаметра стакана).
При большей длине стакана и соответственно при большей длине пуансона (иглы)
сопротивление последнего продольному изгибу резко уменьшается. Это приводит к
значительному увеличению разностенности получаемого стакана.
общий вид горизонтального гидравлического пресса. Усилие
прошивки от главного цилиндра 1 передается подвижной траверсе 2 через главный
плунжер. Перемещение траверсы происходит по направляющим станины 3, имеющим
пластины износа. Обратный ход траверсы осуществляется двумя гидравлическими
цилиндрами 4 обратного хода, которые связаны с траверсой тягами. В траверсе
вмонтирован держатель 5, в который ввинчивается пуансон. С этой траверсой
связана другая траверса б, в которой монтируется центрирующая втулка.
Перемещение этой траверсы проходит по направляющим штокам 7.
Коитейнеродержатель 8 жестко закреплен на станине пресса. Выталкиватель
гильзы соединен с траверсой 9, перемещение которой по направляющим
осуществляется плунжером цилиндра ^выталкивателя 10. Двумя другими цилиндрами
осуществляется Обратный ход траверсы выталкивателя.
За первую половину хода главного плунжера пуансон
вталкивает заготовку в контейнер. При этом выталкиватель и донышко (глухая
матрица) перемещаются в исходное положение. Центрирующая втулка входит в
контейнер. За вторую половину хода «плунжера осуществляется прошивка
заготовки. После прошивки включаются цилиндры обратного хода, которые
перемещают траверсу, и пуансон извлекается из прошитого стакана. Стакан
удерживается в контейнере центрирующей втулкой. Когда траверса
главного плунжера достигает определенного положения,
начинается движение траверсы с вмонтированной центрирующей втулкой. После
того как втулка выйдет из контейнера, выталкиватель вместе с донышком выдает
стакан из контейнера.
Калибровка рабочего инструмента. Форма и размеры пуансонов
определяются конструктивными особенностями процессов, а также заданной
высотой стакана и диаметром прошиваемого в нем отверстия. Пуансоны обычно
изготовляют со сменной про-, шивной головкой. Наиболее часто применяют
пуансоны с плоской головкой. На 54 показан общий вид таких пуансонов (а) и
их плоской сменной головки (б). Как показали исследования, различия в усилии
прошивки пуансона с плоской и полукруглой головками незначительны. Головку
пуансона изготовляют из кованой стали, содержащей 0,3% С; 0,3% Мп; 1,0%
Si; 1,3% С; 0,70% Сг; 1,60% Ni; 0,40% Mo; 0,16% V. Поковки подвергает
смягчающему отжигу при 650—680 °С. Термическая обработка тела пуансона после
механической обработки включает закалку в масле с 820—860 °С, и последующий
отпуск при 520—600 6С 4^2% W; 0,25% V. После механической обработки головку
пуансона закаливают в масле с 1000—1050 °С и отпускают при 600— 650 °С.
Твердость головки после отпуска 230 НВ. Тело пуансона изготовляет ковкой из
стали с 0,55% С; 0,70% Мп; 0,4% Si;
до достижения твердости 240 НВ. Применение более
прочнойьста- ли для тела пуансона объясняется необходимостью иметь внем большое
сопротивление продольному изгибу. Поэтому и термическую обработку тела
пуансона производят на большую твердость. Срок службы пуансона составляет
3500—5000 прошивок, а сменной головки 2500—3000.
Втулки ( 55) контейнера имеют снаружи небольшую
конусность, благодаря чему достигается наиболее плотное крепление их в
обойме. Участок втулки, примыкающий к рабочему конусу, выполнен
цилиндрическим с целью обеспечения лучшего захвата стакана вал* ками
элонгатора. Для изготовления втулок контейнера могут применяться и чугун, и
сталь. Обычно применяют чугун как более износостойкий следующего состава:
3,0% С; 0,70% Мп; 1,5% Si; 1,6%Ni; 1,25% Cr;0,2% Р; 0,1% S. Твердость втулки
должна быть в пределах 230—270 ИВ.
Разностенность стакана является наиболее характерным видом
брака при прошивке на прессах. Практически установлено, что при
разностенности стакана более ±10% разностенность труб выходит за пределы
допусков. Разностенность может быть вызва-, на: 1) наклонным расположением
оси пуансона относительно оси контейнера; 2) смещением оси пуансона
параллельно оси контейнера (эксцентрическая прошивка). Разностенность первого
вида может быть также связана с неравномерным нагревом заготовки.
Несоответствие размеров контейнера и заготовки приводит к смещению последней
к одной стороне матрицы, т. е. разностенности второго вида.
|