На станах поперечно-винтовой прокатки прошивка осуществляется с различной кинематикой процесса. Наибольшее распространение получили станы валкового типа, имеющие валки, которые могут быть бочкообразными или грибовидными

 

  Вся электронная библиотека >>>

 Трубы  >>>

  

 

Производство труб


Раздел: Производство

   

2. КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССА

  

На станах поперечно-винтовой прокатки прошивка осуществляется с различной кинематикой процесса. Наибольшее распространение получили станы валкового типа, имеющие валки, которые могут быть бочкообразными или грибовидными. Характерным* для стана с бочкообразными валками является наличие в очаге деформации участка пережима, в котором диаметры обоих валков (их середины) имеют максимальную величину. В наиболее общем случае поперечно-винтовой прокатки оси валков наклонены к оси прокатки под углом ср ( 19), который будем называть углом раскатки. Кроме того, оси валков имеют перекос (наклон) относительно оси прокатки. Угол р этого перекоса будем называть углом подачи.

В станах с валками-дисками (дисковые станы) ось прокатки смещена относительно плоскости, проходящей через оси дисков на величину эксцентриситета, которую обозначим через е ( 21).

Осевое движение заготовки можно ускорить путем приложения к ней внешнего усилия — подпора (по П. К. Тетерину), направленного по оси прокатки или путем нанесения на поверхность валка винтового гребня. Эти способы иногда используют как дополнительные, увеличивающие осевую скорость заготовки, частично компенсируя проскальзывание металла в валках.

В валковых станах, как это следует из формул, осевая и тангенциальная составляющие при заданном угле подачи являются функциями диаметра валка. В станах с бочкообразными валками их диаметр сначала возрастает, а затем уменьшается; в грибовидных станах диаметр валка увеличивается непрерывно от начала процесса прокатки к концу.

По мере продвижения заготовки в очаге деформации площадь ее-сечения постепенно уменьшается, и особенно интенсивно — с начала образования внутреннего канала. Поэтому скорость металла непрерывно возрастает. Скорость валков либо сохраняется ^неизменной (в дисковых станах), либо изменяется незначительно (в станах с бочкообразными валками), либо несколько увеличивается (в грибовидных станах), хотя в меньшей степени, чем скорость металла. Несоответствие скоростей металла и валков, вызванное геометрией очага деформации и непрерывно изменяющейся величиной вытяжки, приводит к тому, что поперечно-винтовая прокатка сопровождается скольжением металла и валков как в осевом, так и в тангенциальном направлениях. Повышенное скольжение в дисковом стане, а также ряд других технологических и конструктивных недостатков этих станов (повышенная раз- ностенность гильз, полученных после прошивки заготовки, неравномерные усилия на диски) сделали эти станы бесперспективными.

П. Т. Емельяненко, исходя из рассмотрения равновесия сил в осевом направлении, определил наличие нейтрального сечения, в котором осевая скорость металла и осевая составляющая скорости валков равны, а коэффициент осевого скольжения равен единице.

Опытные данные различных авторов (П. К- Тетерин, Я- С. Фин- кельштейн, Я- Л. Ваткин и др.) показывают, что прошивка может происходить как с наличием нейтрального осевого сечения, при этом по длине очага деформации будут наблюдаться зоны отставания и опережения, так и при отсутствии нейтрального сечения, когда по всей длине контактной поверхности металл будет отставать от валков. Практически при прошивке имеет место второй случай, и коэффициент осевого скольжения меньше единицы

В тангенциальном направлении в зависимости от соотношения диаметров гильзы и заготовки могут быть одно или два нейтральных сечения. В случае, если при прошивке диаметр гильзы получается несколько меньшим или равным диаметру заготовки, имеется одно нейтральное сечение, и тогда на участке входа заготовки есть зона опережения, протяженность которой составляет 20—30% всей длины очага деформации. Если же при прошивке гильза больше диаметра заготовки, то дополнительно получается . еще одно нейтральное сечение, близкое к концу очага деформации, а на выходе металла из валков также отмечается зона опережения. Обычно коэффициенты скольжения определяют в сечении, соответствующем выходу гильзы из валков.

По данным различных исследований, коэффициент тангенциального скольжения весьма близок к единице (г]т = 0,970,98), хотя отмечались и более низкие значения (г]т = 0,65—0,70). При наличии второй зоны опережения получены коэффициенты, тангенциального скольжения т)т = 1,02-^1,04.

Коэффициент осевого скольжения т]0 изменяется в более широких пределах (г]0 = 0,5-5-0,9), а в станах с грибовидными валками вследствие указанных выше особенностей он находится в пределах 0,8—0,95 и может быть даже г]0 > 1,0. Коэффициент осевого скольжения зависит от целого ряда технологических факторов.

Установлено, что скольжение возрастает с увеличением диаметра прокатываемого металла, повышением степени деформации и «снижением температуры прошивки. Существенно влияет скорость деформации; с увеличением числа оборотов валков скольжение возрастает, так что увеличение числа оборотов валков иногда {в основном при больших окружных скоростях валков) не дает заметного повышения скорости прошивки. Изменение угла подачи относительно мало влияет на коэффициент осевого скольжения, и поэтому увеличение скорости прошивки более эффективно достигается повышением угла подачи, а не увеличением числа оборотов валков. Величина обжатия металла до встречи его с оправкой также влияет на осевое скольжение: чем больше обжатие, тем меньше скольжение. Можно отметить влияние и других факторов: состояния поверхности валков, состава окалины, покрывающей заготовку, формы инструмента и т. д.

Эмпирические зависимости для определения коэффициента осевого скольжения обычно учитывают только часть факторов, влияющих на его величину, и поэтому могут служить лишь для ориентировочных расчетов. На основании обработки большого экспериментального материала Ю. М. Матвеев рекомендует следующие зависимости:

при прошивке слитков

Каждая точка поверхности металла совершает винтообразное движение (см.  20) с переменным шагом, поскольку скорость осевого перемещения при каждом обжатии валками увеличивается соответственно уменьшению поперечного сечения. Осевое перемещение точки — подача за один полуоборот заготовки-гильзы

Условия захвата при косой прокатке следует рассматривать не только в момент непосредственного касания задаваемой заготовки с валками (первичный захват), но и в более поздний момент, когда передний торец ее встретится с оправкой (вторичный захват). Первичный захват определяется условиями, обеспечивающими вращение и осевое втягивание заготовки. Однако эти условия могут оказаться недостаточными для преодоления лобового сопротивления оправки. Тогда заготовка теряет осевую скорость и начавшийся процесс прокатки прекращается, хотя заготовка может пр одо л жать вр ащаться.

Чтобы определить условия вращения заготовки при первичном захвате, рассмотрим сначала более простой случай — поперечную прокатку. Очевидно, вращение заготовки будет возможным, если ( 22) момент МТ сил трения /Р, возникающих на контактных поверхностях, будет превышать момент MN сил нормального давления

Ширина контактной поверхности возрастает с увеличением обжатия заготовки и при каком-то значении b условия вращения не будут удовлетворяться, т. е. захват будет невозможен.

Для более сложного случая поперечно-винтовой прокатки, когда на величину обжатия оказывают влияние угол подачи ft и угол наклона образующей входного конуса валка а1у П. К. Те: терин дает, исходя из тех же предпосылок, такую математическую зависимость условия вращения заготовкиКак видно из приведенной формулы, вращение заготовки осуществляется тем легче, чем меньше угол наклона образующей валка к оси прокатки и чем меньше угол подачи.

Анализ показывает, что условия вращения сравнительно легко осуществляются, так как применяемые величины углаах значительно меньше предельного значения, равного углу трения.

Анализ этих формул показывает, что условия осевого втягивания заготовки улучшаются с уменьшением угла входного конуса валков и уменьшения угла подачи.

Следует отметить, что в практике первичный захват осуществляется достаточно надежно и, как правило, не ограничивает" скоростные условия прокатки. Лишь при прошивке слитков большого диаметра, когда величина i приближается к единице,, замечаются случаи затрудненного раскручивания и пробуксовки. Что касается вторичного захвата, то его осуществление в значительной мере зависит от настройки прошивного стана и в отдельных случаях может лимитировать процесс.

Рассматривая равенство всех сил, действующих по оси прог катки в момент касания переднего торца заготовки носка оправки, П. К. Тетерин определил то минимальное относительное обжатие e0mln заготовки перед оправкой, которое обеспечивает преодоление сопротивления оправки. Эта величина характеризуется выражением

Прошивка на стане поперечно-винтовой прокатки может осуществляться при разном обжатии заготовки перед носком оправки. Регулируя расстояние между валками и осевое положение оправки в очаге деформации, можно изменять величину обжатия, сохраняя постоянными геометрические размеры сечения получаемой гильзы. Условия вторичного захвата определяют минимальное значение этого обжатия, достаточного для протекания процесса. Максимальная величина обжатия определяется его критическим значением, при котором начинается вскрытие полости и которое зависит прежде всего от характеристики прошиваемой стали.

Если критическое обжатие какой-то стали или сплава оказывается меньше минимального значения, определяемого условиями захвата, то процесс прошивки можно осуществить только с предварительным вскрытием полости перед оправкой, что приводит к возникновению на внутренней поверхности гильзы трещин, рванин или плен. Доброкачественные трубы из такой стали или сплава получить косой прокаткой нельзя.

Критическое обжатие для углеродистых и многих легированных сталей заметно выше минимального, необходимого для осущег ствления захвата. Только для некоторых легированных и слож- нолегированных сталей разница между этими обжатиями оказывается незначительной.

Поскольку работа с большими обжатиями, приближающимися к критическим, обеспечивает более надежный захват заготовки, уменьшает осевое скольжение и повышает скорость прошивки, то при прокатке углеродистой стали процесс ведут с более высокими обжатиями (8—12%). Прошивку высоколегированной стали стараются осуществить с обжатиями меньшими (5—8%), но вполне достаточными для осуществления надежного захвата.

Так как формулой (23) трудно воспользоваться для практических расчетов (прежде всего из-за отсутствия данных для определения коэффициента га), то для практического определения рационального обжатия е0 заготовки перед носком оправки пользуются эмпирическими зависимостями.

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Производство труб

 

Смотрите также:

 

Двухвалковые прошивные станы. Станы винтовой прокатки

Самое широкое распространение для прошивки заготовок получили двухвалковые станы поперечно-винтовой прокатки валкового типа (бочковидные, грибовидные, чашевидные).

 

Глава 4 СТАНЫ ДЛЯ ПРОШИВКИ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ

Для этой цели используются станы поперечно-винтовой прокатки и пресс-валковые станы. Наиболее широкое распространение в обработке металлов давлением получили станы поперечно-винтовой прокатки.

 

Калибровка валков станов косой прокатки. Исследование...

Практическое использование явления образования полости при поперечной прокатке для производства бесшовных труб осуществляется на станах косой прокатки трех типов: валковомбочкообразными валками, 1), с грибовидными валками ( 2)...

 

Стан поперечно-винтовой прокатки шаров из прутка...

Станы для периодической прокатки. Схема стана поперечно-винтовой прокатки шаров из прутка для шарикоподшипниковой промышленности. За каждый оборот валков получают один готовый шар.

 

Станы пресс-валковой прошивки. Пресс-валковый...

По форме валков прошивные станы бывают трех типов... ПИЛИГРИМОВЫЙ СТАН. Горячая прокатка бесшовных труб на установках...
Прошивкугрибовидных валках) осущ