научная статья по теме ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕДНЫХ ТОЛСТОСТЕННЫХ ПРЕССОВАННЫХ ТРУБ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕДНЫХ ТОЛСТОСТЕННЫХ ПРЕССОВАННЫХ ТРУБ»

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ

УДК 621.777:669.3

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ МЕДНЫХ ТОЛСТОСТЕННЫХ ПРЕССОВАННЫХ ТРУБ

© Клейнбуг Игорь Петрович; Железняк Лев Моисеевич, канд. техн. наук, e-mail: o.i.brazhnikova@urfu.ru; Сливанкина Анастасия Анатольевна

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина». Россия, Екатеринбург Статья поступила 04.03.2012 г.

Разработана и успешно применяется инструментальная наладка прутково-профильного горизонтального гидравлического пресса, позволяющая методом обратного прессования получать медные толстостенные трубы высокой точности. Жесткая, но легко разбираемая инструментальная оснастка гарантирует требуемую точность настройки инструмента как в начальный момент прессования, так и на последующих стадиях, вплоть до образования пресс-остатка. Это позволяет получать трубы увеличенной длины, что обеспечивает минимизацию отходов металла благодаря выгодному раскрою трубной заготовки, длина которой рассчитывается кратно высоте рубашки кристаллизатора или изложницы.

Ключевые слова: медные толстостенные трубы; стандартные прутково-профильные прессы; оригинальная инструментальная наладка; повышенная точность и увеличенная длина трубы; снижение отходов; кристаллизаторы и изложницы.

Толстостенные медные трубы нередко применяют в качестве заготовок для изготовления деталей типа втулок, барабанов, изложниц для литья, рубашек кристаллизаторов для непрерывного литья и других изделий, заменяя неэффективно используемые для этих целей сплошные литые или кованые заготовки.

Описаны способы обратного прессования труб на прутково-профильных горизонтальных гидравлических прессах (ГГП) с применением инструментальной сборки, включающей сплошной (с оправкой) или полый пуансон [1, 2]. Между матрицей и оправкой образуется кольцевой зазор; при этом слиток может быть как полым, так и сплошным. Эти методы имеют узкие технологические возможности, поскольку наружный диаметр прессуемой трубы ограничен размерами полости пуансона, а комбинированные матрицы - конструктивными особенностями. В традиционном варианте способа обратного прессования труб [3] контейнер с одной стороны закрыт заглушкой, и металл слитка, прошиваемого пуансоном с закрепленной на нем пресс-шайбой, вытекает в зазор между контейнером и пресс-шайбой. При использовании такой инструментальной наладки для обратного прессования труб увеличен-2 ных диаметров, в частности из цветных металлов, ™ проявляются следующие недостатки. 2 Во-первых, при рассматриваемой схеме [3]

^ чрезвычайно сложно обеспечить приемлемую ^ точность прессованных труб, в первую очередь Ц это относится к разностенности, что происходит | по следующим причинам.

1. Одной из важнейших конструктивных характеристик ГГП, особенно прессов, не оборудованных прошивной системой, является его центровка, от которой зависят многие параметры продукции, в том числе точность прессуемых труб. Согласно рекомендациям [4], допустимая несоосность между контейнером и пуансоном для ГГП усилием 7,5-120 МН должна составлять 1,5-6,0 мм, что и без влияния негативных факторов весьма значительно. В реальных условиях производства соблюдение этого норматива затруднительно; при эксплуатации ГГП средней мощности (усилием 20-50 МН) фактическая несоосность часто превышает нормативную в 1,5-1,7 раза.

2. Для получения удовлетворительной точности наружного диаметра отпрессованной трубы необходимо, чтобы выработка рабочей втулки контейнера не превышала 0,5-1,5 мм в зависимости от диаметра ее канала [4]. Вследствие отрицательного влияния многих факторов этот интервал в производственных условиях, как правило, не соблюдается, и реальный износ внутренней поверхности втулок существенно выше рекомендованного.

3. Несоосность контейнера и устанавливаемого в него слитка (вследствие разности их диаметров) порождает в начальной стадии прессования значительное смещение оси прессуемой трубы относительно оси слитка, при этом возникает неосесимметричное истечение металла. Как следствие, появляется исключи-

тельно высокая разностенность отпрессованной трубы, достигающая (10-15)/2 = 5-7,5 мм, где (10-15) мм - разность диаметров слитка и втулки контейнера.

4. Требуется строго выдерживать косину реза торцов слитка, от которой зависит концентричность трубы (ее разностенность): косина реза не должна превышать 2 мм [5]. Такую точность в принципе обеспечить несложно, но при соблюдении определенных организационно-технических требований, не всегда реализуемых на практике.

Негативное воздействие рассмотренных факторов на качество пресс-изделий приводит к невозможности повышения точности горячепрес-сованных толстостенных труб без применения эффективных технических решений.

Во-вторых, при рассматриваемой схеме удается прессовать только относительно короткие трубы, поскольку длина труб ограничивается длиной пуансона [3]. При известных соотношениях [6] длины пуансона и его диаметра прессованная труба получается короткой, что порождает следующие недостатки:

- снижение производительности и коэффициента выхода годного при использовании коротко-мерной трубы в качестве заготовки под прокатку или волочение;

- увеличение отходов металла при раскрое короткомер-ной трубной заготовки, так как при изготовлении из нее рубашек кристаллизаторов, крупных втулок и других деталей - чем короче разрезаемая заготовка, тем выше относительная доля геометрических отходов и потери металла в стружку.

Авторами разработана схема инструментальной наладки стандартного ГГП, и с ее помощью реализован эффективный способ обратного прессования толстостенных труб [7]. На рис. 1-4 показаны инструментальная сборка и алгоритм процесса прессования.

Процесс прессования осуществляется следующим образом (см. рис. 1). По оси пуансона 3 позиционируют ступенчатую пресс-шайбу 4 и на ее боковую поверхность устанавливают центрирующее кольцо 5, ко-

торое фиксируют по оси с помощью бурта 13, образованного переходом от участка 6 большего диаметра внутренней поверхности центрирующего кольца 5 к участку 7 меньшего диаметра той же поверхности. В предварительно прогретый и закрытый с передней стороны заглушкой 2 контейнер 1 помещают нагретый до температуры прессования слиток 11 и распрессовывают его пуансоном 3 и пресс-шайбой 4 с участием толкателя 8 и кольца 5. При распрессовке толкатель 8, установленный между торцом пуансона 3 и центрирующим кольцом 5, своим диском 9 удерживает кольцо 5 от осевого смещения в сторону, обратную движению пуансона, а обечайка 10 толкателя свободно лежит на пуансоне, не позволяя толкателю упасть вниз. Затем пуансон отводят, и толкатель удаляют. В начальной стадии процесса обратного прессования толстостенной трубы 12 (см. рис. 2) центрирующее кольцо 5 выполняет свою главную функцию: передвигаясь наружной поверхностью по поверхности втулки контейнера 1, а внутренней (участками 6 и 7) - по соответствующим поверхностям ступенчатой пресс-шайбы 4, строго центрирует последнюю относительно внутренней (рабочей) втулки контейнера 1. При этом значительно снижается разностенность и

Рис. 1. Исходное положение инструментальной сборки ГГП усилием 35 МН после

распрессовки слитка

Рис. 2. Окончание процесса прессования и образование пресс-остатка

15 12

Рис. 3. Отделение пресс-остатка от пресс-изделия и выталкивание пресс-шайбы и пресс-остатка из контейнера

12 8

Рис. 4. Выталкивание готовой трубной заготовки из полости контейнера

повышается размерная точность трубной заготовки - именно благодаря соблюдению центровки в начальные моменты процесса прессования. В течение последующей стационарной стадии обратного прессования центрирующее кольцо 5 продолжает движение внутри контейнера 1 совместно с пресс-изделием 12, примыкая к его торцу.

Прессование ведут до образования пресс-остатка 14 (см. рис. 2) толщиной, зависящей главным образом от номинального усилия ГГП. По окончании прессования заглушку 2 (глухой матрицедержатель) заменяют полым матрицедержателем 15 (см. рис. 3); ходом пуансона 3 с установленной на его торце пресс-шайбой 4 отделяют пресс-остаток 14 от пресс-изделия 12 и, вновь установив толкатель 8 (см. рис. 4), выталкивают трубную заготовку 12 из полости контейнера 1 - завершается полный цикл обратного прессования толстостенной трубной заготовки.

Достоинства разработанного и осуществленного в производстве способа, особенно при использова-2 нии прутково-профильных ГГП, т.е. не специализи-™ рованных трубных прессов, состоят в расширении 2 технологических возможностей прессования.

Значительное повышение точности прессованной ^ толстостенной трубы обеспечено использованием Ц оригинального и в то же время простого конструк-| тивного решения - установкой между пресс-шай-

бой и втулкой контейнера центрирующего кольца, а также установкой толкателя между центрирующим кольцом с пресс-шайбой и пуансоном. Такое техническое решение - создание достаточно жесткой, но легко разборной и подвижной конструкции - гарантировало надлежащую точность настройки инструмента на самом важном этапе - в начальный момент прессования. На последующих стадиях, включая завершение процесса прессования и образование пресс-остатка, стабильность центровки не нарушается, поскольку первоначально образовавшийся кольцевой слой металла удерживает пресс-шайбу от поперечного смещения, и разностенность отпрессованной трубы укладывается в требуемое поле допуска.

Например, прессование с приемлемой точностью трубы из меди марки М1 с наружным диаметром О = 310 мм и внутренним диаметром й^ = 235 мм на прессе усилием 35 МН из слитка с О0 = 295 мм и Ь0 = 460 мм без центрирующего кольца и толкателя оказалось неосуществимым в принципе. Получить трубу требуемого качества не удалось из-за свойственной стандартным прутково-профильным прессам значительной расцентровки. Кроме того, вследствие разницы между О1 = 310 мм и О0 = 295 мм проявилось сугубо неосесим-метричное течение металла. При прессовании в тех же условиях, но с использованием центрирующего кольца и толкателя получили трубу длиной 900 мм заданного поперечного сечения и разностенностью ±(1,0-1,5) мм. Охлажденную трубу разрезали на ч

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком