автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Создание, разработка и исследование нового способа и стана для получения точных холоднодеформированных труб малого диаметра

На главах рукописи

СОЗДАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВОГО СПОСОБА И СТАНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОЧНЫХ ХМОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Специальность 05.03.05

"Процессы и машины обработки давлением"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель к. т.н.. доцент Соколова О.В.

Москва - 1896

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана

Научн;"} руководитель - кандидат технических наук, доцент СОКОЛОВА. О.В.

Официальные огпоненты - доктор технически наук, профессор Ш2С-Ш АД.

кандидат технических наук, с.н.с.

ЗИЩОЕИЧ Л. с.

Ведущее предприятие - ШЛЮЬСКЖ ТРУШй ЗАБОД

Защита диссертации состоится "_"_1996 г. на

заседании диссертационного Совета К 053.15.13 в Московском государственном техническом университете им.Н.Э.Баумана то адресу: Москва» Б-5, 2-я Баумански ул., 5.

Ваш отзыв на автореферат в 1-м экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного технического университета им. Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан "_"_1996 г.

Телефон для справок 267-09-63.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ д"ссертациониого совета к. т.н., доцент

Подписано к печати 13.1.96г. Объем 1,0 п.л. Тира» 100 экз.

Заказ N И Типография МИУ км. Н.Э.Баумана

И.Н.Шубин

'ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОДЫ

Актуальность работы.

Высокое качество холоднодеформированных труб, повышенная точность геометрических размеров, высокая чисгбта внутренней и наружной поверхностей, возможность получения особоюнкостенных труб и тру5 переменного сечения, объясняют повышенный интерес к ним в таких отраслях- современной техники, как атомная энергетика, котло и турбостроение, подшипниковая промышленность, авиастроение и многие другие.

Холоднодеформированные трубы могут быть таг/чен1: различными методами обработки металлов давлением: волочение л, продольной валковой, прокаткой,' продольной роликовой прокаткоГ;, непрерьшной продольной и поперечно-винтовой прокаткой, качдый иэ которых обладает определенными достоинствами и недостатками, делашргя! целесообразным их применение только в конкретных условиях.

Исследование процесса холодной поперечнс-вингозой прокатки позволило сделать вывод о целесообразности его использования по двум направлениям: в Подшипниковом производстве и производстве тонкостенных холоднодеформированных труб на непрерывных станах.

Для проигво~ства подшипников необходимо иметь высокоточные грубы с большой градацией размеров по диаметру. В к~>тсшязё время процесс получения таких труб ведется с больс:з!И материальными затратами и потерями металла. Аналкз испольг звания труб при изготовлении колец подшипников показал, что определенная часть' их используется нерационально. Кольца подшипников малых размеров (менее оО мм1.и вовсе изготавливаются из сплошных прутков. При прокатке подшипниковых груб на станах ХПТ для каждого размера трубы нужно устан-зливагь соответствующий калибр сложной конфигурации, что требует большого парка дорогостоящего инструмента и ведет к потерям рабочего времени. В то .же врем.ч использование механической обработки для получения заготовок колец подшипников раг ых типоразмеров иэ труб одного и того же диаметра приводит к нерациональному использованию материала.

Пре" пагаемый -в данной работе новый способ производства подшипниковых груб методом холодного безоправочного. редуцирования на стане поперечно-винтовой прокатки позволяет

4

устранить перечисленные вьше недостатки. Для того, чтобы получить из стандартной холоднокатаной заготовки высокоточное трубы различного диаметра, достаточно обеспечить лишь радиальное перемещение валков в клети поперечно-винтовой прокатки, ¿то позволяет не только повысить качество труб, ко и снизить уровень статочных напряжен.^, ' что очень важно при производстве подшипников.

Еторьм нал. авлением,' представляющим значительный интерес, является производство тонкостенных холоднодеформированных груб на Непрерывных станах, состояидос из клетей поперечно-винтовой и продольной прокатки, г едуцирозание по диаметру предполагается осуществлять в клетях продольной прокатки без оправки, а деформацию по стенке - в планетарии: клетях поперечно-винтовой прокзтки на опрозке'.

При реализации такой схемы процесса (сочетание продольной и пеперечно-винтовой прокатки в одном стане) обеспечивается . разделение деформации по диаметру и стенке, что ведет к чередованию направлений ' течения металла и задерживает образование продольной текстуры материала, приводя к повышению его технологической пластичности. Наличие в процессе элементов поперечно-винтовой прокатки значительно повышает точность и качество получаемых труб и позволяет достичь значительных деформации по толщине стенки.

В настоящей работе предлагается принципиально новый способ получения холоднокатаных труб методом поперечно-винтовой прокатки. Реализация способа 1 на планетарном . Стане поперечно-винтовой прокатки подтвердила целесообразность его использования для получения точных, высококачественных труб малого сечения с высокой дгобностыо размеров из различных сталей и сплавов.

Предметом защиты нвляется новый способ, . технология и оборудование дх.. производства точных холоднокатаных труб малого диаметра из различных сталей, а также методика определения . основных энергосиловых параметров процесса прокатки и их влияние на точность к качество готовых изделий.

Работа выполнена на кзфедре"Автоматизированные металлургические машины и агрегаты" МГТУ им.Н.Э.Баумана.

Дель работы.

Создание, разработка и исследование нового способа и оборудования для производства точных холоднодсформированных труб малого диаметра.

Научная новизна.

Разработан новый способ холодной поперечно-винтовой прокатки точных труб малого диаметра, исключающий 'вращение трубы в процесе деформации.

Предложено два направления реалиэг.1ии новой технологии:

- производство высокоточных подшипниковых труб безоправочнгч редуцированием в планетзрном стане поперечно-винтовой прокатки;

- производство тонкостенных труб на станах непрерывной прокатки, состоящих из клетей продольной к поперечно-винтовой прокатки,- причем в клетях иоперечно-винтовой прокатки труба в основном деформируется по стенке ( до 507.), обжимаясь не. оправке, . в клетях продольной прокатки - но диаметру, без оправки.

Теоретически и экспериментально исследован процьос.прокатки на оправке и беэоправочного редуцирования труб в стане поперечнозинтовой _ прокатки с 1 "панетарно-дифференциальным приводом. При этом установлена принципиальная возможность осуществления процесса непрерывной г.рокатки, сочетающего деформацию в клетях продольной и поперечно-винтовой прокатки.

Исследовано влияние безоправочного редуцирования в планетарном стане поперечно-винтовой прокатки на точность труб, изменение толщины стенки, механические свойства, структуру материала.

. Исследования механических свойств ¿руб после безоправочного реДУЦИрОВаНИК ПиКагалН, ЧТО В роССмаТрИВЗ£м0м ДйЗПалиК5 деформаций ( до 18,82) прочностные характеристики находятся в пределах допускаемых стандартами, что позволяет производить дальнейшую механическую обработку труб беэ предварительного отжига. Это относится к трубам, подученным как из термообработанных, так и из нетериообработанных заготовок.

Проведенные металлографические исследования подтвердили неизменность структуры металла после поперечно-винтового редуцирования, отсутствие трещин и- соадок. на внутренней поверхности.

Практическая ценность работы.

Впервые спроектирован, ,изготовлен и опробован планетаррм стан поперечно-винтовой прокатки о планетарно-дифференциальным приводом валков, позволяющий исключить вращение трубы в процессе работы. "Новый, стан возможно использовать как самостоятельную единицу оборудования для беаоправочного редуцирования подшипниковых труб и как составляющую непрерывного стана в сочетании с к-.етями прод'-чьной прокатки, где поперечно-винтовой прокзткой на оправке обеспечиваются высокие обжатия по толщине стенки ( до 50%).

Разработан технический проект промышленного малогабаритного стана поперечно-винтовой прокатки для Никопольского Южнотрубного завода (НШЗ) и для Нихнэднепрсвско. трубопрокатного завода им. К.Ли^некхга.

Апробация работы.

По теме диссертации ' были сделаны доклады: на юбилейной научно-технической конференции, посвященной 165-летию МГТУ им. Н.Э.Баумана 1995 г.; во ВНИИМЕТМАШ 1992 г.; на научных семинарах кафедры "Автоматизированные металлургические машины и агрегаты". МГТУ им. Н.Э.Бауман, 1990 - 1995 г. Работа по данной тематика выиграла конкурс грантов в области машиностроения за 1995 г.

Публикации.

ilo основным положениям исследований и разработкам получено авторское свидетельство на изобретение, опубликовано четыре статьи.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов по рабгте, списка литература и приложения. Наложена на .148 страницах машинописного те:ста, содержит 38 рисунков, 9 таблиц, "список литературы из 52 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована научная и практическая актуальность выбранной теш исследования.

В первой главе дан анализ современных способов производства ходнодеформированных труб. В настоящее время для получения таких труб использует различные спсобы холодной обработки металлов

давлением: волочение, продольную валковую н продольную роликовую прокатку, поперечно-винтовую и непрерывную продольную прокатку. Однако, каждый из них обладает некоторыми достоинствами и недостатками, делающими целесообразным его поименение только в определенных условиях.

Процесс холодной поперечно-винтовой прокатки труб является очень перспективным способом производства выси-юточных труб. Холодной поперечно-винтовой прокалкой мохно получать высокоточные изделия из различных материалов диаметром от 4 450 мм в металлургическом производстве и более 6000 т в специальном производстве с толщиной стенки от 0 05 до 25 мм,длиной свыше 30 м, с в-'сокой чистотой поверхности (На 0,08 -0,16). Однако холодная поперечно-винтовая прокатка наибольшее развитие получила в области производства труб и трубчатых изделий большого диаметра с малой толщиной стенки, (^>200). Она обладает рядом серьезных преимуществ, таких как: высокая степень деформации за проход, непрерывность процесса (отсутствие возвратно-поступательного движения элементов оборудования в процессе прокатки по сравнению со станами ХПТ и ХПГР), высокая производительность, сравнительно - алые усилия на рабочий инструмент (в связи с утлыми размерами очага деформации), возможность прокатки труб с большим отношением , простота изготовления и смены инструмента.

Анализ литературных источников -и имеющи." зя резу. ьтатов научно-исследовательских работ ВВДШЕГМДЩ (г.Москга), ДТИ ( ВНИТИ, г.Днепропетровск), АО ЗЗТМ (г.Электросталь) и других показал, что производство труб М£ ого диаметра методом холодной поперечно-винтовой прокатки практически выпало- из поля зрения специалистов. При поперечло-винговой прокатке производительность процесса зависит от диаметра прокатываемого изделия, этим, отчасти, и объясняемл существующая тенденция к. производству труб больших диаметров. Прокатка же на станах ХПТР и ХПТ при всех преимуществах процесса обеспечивает низ--у» производительность при высокой себестоимости.

Однако широкое использование поперечно-винтовой прокатки ограничивайся вращением трубы в очаге деформации, что не позволяет создать нерпрерывный процесс производства труб.Это принципиальное требование, определяющее возможную

Б

. производительность процесса прокатки, связано с малой жесткостью ( моментом сопротивления поперечного сечения ) трубы и обязательным наличием кривизны трубы, что резко ограничивает допустимую частоту вращения проката.'

Кроме того, анализ изобретений показывает, что отечественные ьяециадист" не связывали возможности станов холодной поперечно-винтовой прокати! с перспективами осуществления высоких деформаций за проход при прокатке изделий с небольшим поперечным сечением.

Таким образом, вопрос об использовании клетей поперечно-винтовой прокатки, в которых отсутствует вращение, заготовки, для производства высококачественных холоднокатаных труб малого диаметра оставался крытым, несмотря на его актуяльность в лромшденном производстве.

Анализ проведенных , патентных ■ исследований показал, что усилиями специалистов, как отечественных, так и зарубежных, было создано оборудование поперечно-винтовой прокатки, обеспечивающее отсутствие вращения трубы или при горячей прокатке или при холодной прокатке специальных изделий (больших сечений). Однако, в случае производств холодной поперечно-винтовой прокаткой труб малого диаметра его использование us предстозлястся зСоиОтКЫм.

Вторая глава посвящена созданию нового способа производства холоднокатаных труб.

Проведенный в первой лаве анализ показал, что представляет значительный интерес разработка новых способов производства холоднокатаных труб методом поперечно-винтовой прокат пя, без вращения заготовки. При атом наметилось два направления реа-изации предлагаемой технологии:

-производство высокого^ ых подшипниковых труб в сочетании станов поперечно-винтовой прокатки со станами периодической прокатки (ХПТ). На станах ХПТ предлагается обеспечивать-требуемую толщину стенки заготовки, а диаметральные размеры с высокой дробностью получать путем беэоправочного редуцирования в гдетлх поперечно-винтовой прокатки;

-производство тонкостенных труб на. не рерывных станах, состоящих из клетей поперечно-винтовой и лродольной прокатки. Деформация по толщине стенки (с обкатияыи.до 50Х) осуществляется в клетях поперечно-винтовой про>зтки на оправке, а редуцирование б

в клетях продольной прокатки без оправки;

Предварительные исследования показали, что при редуцировании подшипниковых тру!1 обеспечивается требуемая точность диаметральных размеров трубы и чистота наружной поверхности.' Анализ показал,что за счет разделения функций по получению стенки и точного диаметра между станами ХИТ и поперечно-винтовой прокатки, на станах ХПТ при прокатке труб диаме.^ами 20 - 50 мм можно прокатывать заготовки с и; гервада.ш по диаметру в пределах 5-10 мм, с требуемой толщиной стенки получаемой путем осевого перемещения оправки беа замены калибров. Такое ограничение на сортамент заготовок по наружному диаметру позволит резко сократить число перевгюк станов ХПТ при одновременном уменьшении требуемого парка инструмента (калибруя) Сокращение-числа перевалок, кото^.э весьма трудоемки, ведет к значительному поЕьапеши производительности станов ХПТ.

Кроме того, немаловачен тот факт, что анализ ..¿следований уровня остаточных напряжений в трубах, полученных комбинацией способов ХПТ и поперечно-винтовой прокатки показ л, что при редуцировании в стане холодной поперечно-винтовой прокатки даже с небольшими обжатиями (£^«8-12%) наблюдается резкое снижение (на порядок) уровня остаточных напряжений по сравнению с. уровнем ОСТаТОЧЯУл ЬаП рЯлсНИК SSw'epeHiiÜA 3 Гр'/и<2л ииСЛё ■ колодкой продольной прокатки с последующей термической обработкой. Как известно, уровень остаточных напряжений в т-убах определяет припуски на последующу» механическую обработку и выход годного при изготовлении колец подшипников из труби. Этим объясняется интерес исследователей и тейнолопв к использованию процесса холодной поперечно-винтовой прокатки при производстве труб, используемых как готовое изделие, так и в качестве заготовки для последующей механической обработки.

Реализация этих направлений требует создания

высокопроизводительного оборудован;'"!, обеспе'тивающеги отсутствие вращения трубы при прокатке труб малого диаметра.

В данной главе сформулированы основные требования к созданию оборудования для осуществления предлагаемого способа производства труб малого диаметра - методом холодной nonept .но-винтовой прокатки. Предложена новая конструкция стана поперечно-винтовой прокатки с планетарио-дифференциальным

приводом 'валков, дан его кинематический анализ. На рис.1 представлена кинематическая схема планетарного стана поперечно-винтовой■ прокатки, его конструкция, исключающая вращение заготовки в процессе деформации, защищена авторе.мм свидетельством.

В третьей главе описывается апробация нового планетарного стана холодной поперечно-винтовой прокатки,которая проходила на стенде Экспериментального цеха АО ЭЗТМ.

Основной задачей испытаний являлось опробование прокатки без оправки труб с малыми обхатиями, с целью обеспечения отсутствия вращения проката и определения максимальной частоты вращения клети, не вызывающей вибращш.

Испытания показали полную пригодг оть данной конструкции для осуществления прокатки бев вращения заготовки. Экспериментально была достигнутаа частота вращения клети, лимитируемая допускаемой частотой вращения базовых подшипников, равная 800 об/мин. Эта ¿астота не вызывала заметной вибрации и обеспечивала нормальную работу машины. Чзстота вращения клети кратковременно поднималась до 840 об/мин и при этом вибрация не превышала 0,003 0,005 мм, что соответствует стандартам. На клети обеспечивалась возможность сведения валков в требуемом диапазоне диаметров (от 20 до 50 мм) и заданный разворот валков*на углы подачи от 0 до 10. В ходе апробации проверена и подтверждена практическая вогмЪжноси управления процессом синхронизации частот вращения валков и клети.

Первые исследования показали, что новый стан поперечно-винтовой прокатки с планетарно-дифференциальным приводом полностью обеспечивает стабильность процесса прокатки.

. В четвертой "лаве ргосматривается вопрос определения энергосиловых параметров при поперечно-винтовой прокатке труб на оправке.Проведен анализ известных способов определения среднего контактного давления при холодной поперечно-винтовой поокат^э труб на оправке. Предложена уточненная методика определения усилия и момента прокатки при. различных соотношениях между подзчей и обхимным участком входного конуез.

Традиционно площадь контактной поверхности при поперечновинтсвой прокатке определялась исходя из усредненной по длине очага деформации ширине. Проведенный нами анализ показал, д

■что во всех предлоченных различными авторами выражениях, по определению Fiop ширина конт^ктноГ поверхности. ( fy , Д • ) на различных участках контакта металла с Еалком определяется только для случ; 1, когда подача на валок (•«-) меньше длины участка обжатия конусом валка (<sif/^?/), то есть при:

т < & I/ig <1 ( 1 )

В общем случае возможны различные сочетания между подачей и абсолютным обжатием. Tat , при прокатке заготовок диаметром 25-50мм со стенкой 1,5 - Б мм и максимальной деформацией по стенке до 50 X обжатия могут изменяться от О до 2,5 мм, 'а величина подачи, определяемая требуемой производительностью процесса, качеством поверхности трубы, частотой вращения клети может меняться от очень малой (близкой к нулю) до значительной (5-Юмм). ^

Для случая, когда подача М больше известные выражения

по определению Fiep теряют смысл, а значения Ргор, подсчитанные-таким образом оказываются весьма завышенными.

В настоящей работе предлагается. следующий подход к решению этой задачи, позволяющий создать универсальную методику, по которой можно определять ^при любом соотношении. - Мы рассматриваем два варианта соотношения между подачей и длиной участка обжатия конусом валка:

а) ■ /72 < А t/tq сС

+mju ifß2 f23s) - ¿¿3 (fy. -h-to/*)

б) m л-i/ifX

FzoP - /V^/i ¿V * bfa - fy+fc ( з ,

. iß/^Js) * ztjffy- -t,-m-A*-J .

В результате предложенного подхода к рассмотрению этого вопроса с точки зрения различного соотношения между /П. и ^/tph для случая б), который весьма типичен при холодной поперечно-винтовой прокатке труб малого диаметра, значительно повышается точность в определении площади контактной поверхности. Значение ^ для варианта . б), подсчитанное ' по

используемой ранее формуле, оклеивается- завышенным на 1SX. Применение хе в этом случае предложенной методики позволяет избежать такой ошибки.

Момент прокатки традиционно определяется по усредненной ширине очага деформации и при его определении изв" зтньв.м

способами так же как и при определении Fzup , не учитывалось "соотношение между ^ и и момент определллся для общего.

случая прокатки. Значение Ипр подсчитанное таким образом оказывается заниженным по сравнен™ с ^.гииным, причем опибка в определении увеличивается с уменьшением абсолютного значения ¿...зности, то koibjrn-^^J-*-О. Поэтому предлагается определять момент прокатки так*!? для двух вариантов по следующим зависимостям: ,

для варианта a) f7l < & I g \г

для варианта б)

+ / g)!í<*zli'!rn,4 -m +{,>

В тгои главе проанализирована предлагаемой б литературе методика определения энергосиловых параметров при безоправочноы поперечно-винтовом редуцировании труб, дан анализ напряженного состояния по периметру заготовки и рассмотрен механизм деформации при поперечно-винтовой беэопрааочной калибровке труб.

В шестой главе дано описание экспериментальных исследований, проведенных для более детального изучения процесса деформации при поперечно-винтовой прокатке на оправке в новом планетарном стане, bi "opa оптг'альных режимов работы стана и подтверждения возможности его использования в непрерывной линии с. клетями продольной прокатки.

Эксперименты .проводились на базе лаборатор ого

многоклетьевого редукционного стана, состоящего из клети

поперечно-винтовой прокатки с приводными валками, где

неп средственно происходило обжатие трубы по толщине стенки на io .

оправке, и двух редукционных клетей продольной прокатки, установленных перед плане >рной клетью и выполняющих роль задающего устройства. Деформация заготовки по толщине стенки осуществлялась на 'держиваемой оправке.

Исследование процесса поперечно-винтовой прокатки га оправке проходило в два этапа: исследование возможных режимов прокатки и определение энергосиловых параметров процесса',прокатки. В ходе испытаний варьировались следующие параметры: размер и материал заготовки, угол подачи валков, степень деформации по толщине стенки. Заготовке'- служили бесшовные : олоднокаланые трубы из сталей: сталь 10 с покрытием из меди на внутренней поверхности, сталь 20, сталь 2Х18Н9Т.

В результате проведенных - экспериментов установлена принципиальная возможность осуществления процесса непрерывной прокатки, сочетающего деформацию в клетях продольной и поперечно-винтовой прокатки без вращения трубы.

здесь же дано сравнение результатов расчета давления металла на валки и момента прокатки с использованием формул /различных авторов, предложенной методики ■ (Глава 4) и результатов эксперимента, откуда видно, что наилучшую сходимость экспериментальных и расчетах значений мы имеем при определении энергосиловых параметров по предложенной методике (Гла£ч 4.2) Максимальная ошибка при расчетах в этом случае не превышает 11,5%. а р?-~четные данные хорошо коррелируются с экспериментом, что позволяет рекомендовать использовать предложенную методику для инженерных расчетов.

Седьмая глава посвящена экспериментальному исследованию процесса холодного б^зоправочного редуцироьания труб малого сечения~в планетарном стаче поперечно-винтовой прокатки.

Так как изготовление колец подшипников предполагает их предварительную механическую обработку (обточку), которая приводит к значительным потерям металла в случае большой поперечной разностенности и овальности труб, представляет большой интерес исследование точности труб/ получаемых методом холодного поперечно-винтового ■ редуцирования и определение их. соответствия требованиям ГОСТа 800-78 и стандартам зарубежных стран на холоднокатаные подшипниковые- трубы. Исследование точности проводилось по следующим параметрам: определение

11

поперечной, прод льной разнсютенности и овальности труб. В связи с'тем, что к подшипниковым трубам так же предъявляются жесткие требования по кривизне, то исследовался и этот фактор.

Отсутствие в литературе данных о характере изменения толщины стенки в процессе холодного поперечно-винтового редуцирования труб обусловило целесообразность проведения необходимых ° исследований.

Для подшипниковых труб большое значение имеет уровень их твердости и механические свойства, реггквитируемые требованиями стандартов.Кроме того интерес представляет изменение величины ..редела текучести и- относительного удлинения , определяющих возможности механической обработки и дальнейшей деформируемости материала. Поэтов в работе были исследованы зависимости механических свойств от степени деформации. Для этого использовали холоднодеформированные трубы из стали ШХ15 в двух состояниях: после рекристаллизационного отжига по традиционному режиму С) и бе^ термической обработки, - непосредственно со

стана ХПТ. Суммарная степень деформации в планетарной клети варьировалась от Ж до 22X.

Большое значение для стойкости подшипников, изготавливаемых из трубной заготовки, имеет микроструктура материала. С целью выявления влияния холодного поперечно-винтового редуцирования на микроструктуру получаемых труб были исследованы образцу также из обожженной и неотожхенной заготовки. Исследования наружной, ' средней и внутренней поверхностей исходной и прокатанной ваготовки показали отсутствие изменений в ' микроструктуре получаемых труб, отсутствие складок и трещин на внутренней ■поверхности..

Разработка нового процесса редуцирования"' " потребовала определения энерг^ жювых параметров, необходимых для расчета узлов и деталей проектируемого стана. Особенности конструкции планетарной клети, связанные с наличием вращения самой клети и приводных валков от различных двигателеи постоянного тока, в значительной степени затрудняют проведение тензометрических исследований .традиционными методами замера крутящего момент на шпинделе рабочих Еалков. Был использован метод, основанный на идентичности услс ий свободного • редуцирования трубы .во вращающейся клети при отсутствии вращения заготовки е очзге 12

I 4

деформации и в заторможенной неподвижной клети при деформшг трубы приводными валками.

ОСЧОВНЬЕ вывода-И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ современных способов получения точных труб показал, > в настоящее время не существует оборудования и технологии

для холодной поперечно-винтовой прокатки труб малого диаметра, обеспечивающих отсутствие вращения заготовки.

2. Современный уровень развития металлургической промышленности позволяет считать, что целесообразно получать высокоточные трубы малого диаметра методом холодной поперечно-винтовой прокатки. Для решения этой задачи необходимо создать оборудование, обеспечивающее высокую производительность

■ процесса холодной поперечно-винтовой прокатки труб.

3. Предложен новый сгтсоб получения холоднодеформированных труб малого сечения, обеспечивающий прямолинейное движение заготовки и два направления реализации новой технологии:

- производство высокоточных подшипниковых труб безоправочным редуцированием в планетарном стане поперечно-винтовой прокатки;

- производство высокоточных труб на станах непрерывной прокатки состоящих из клетей продольной и поперечно-винтовой 1 прокатки, причем в клетях поперечно-винтовой прокатки труба в основном деформируется по стенке ( до 50%). оОхкмаясь на оправке.

4. Создана конструкция нового стана поперечно-винтовой прокатки с планеуарнси дифференциальным приьодом валков. Проведен кинематический анализ стана _и выбраны оптимальные характеристики.

' С. 'Впервые спроектирован, изготовлен и опробован планетарный

стан поперечно-винтовой прокатки, с планетарно-дифференциальным

приводом валков, позволяющий полностью исключить' вращение трубы

в процессе работы. Испытания показали полную пригодность данной

конструкции для осуществления стабильного процесса прокатки.

6. Предложена методика расчета основных зчергосиловых

параметров поперечно-винтовой прокатки, достоверность которой

подтверждена экспериментальными исследованиями. Максимальная

13 *

ошибка достигает 11.5%.

7. Проведены экспериментальные исследования процессов прокатки на оправке и безоправочно'го редуцирования в планетарном .стане поперечно-винтовой прокатки.

8. В результате проведенных экспериментальных исследований установлена принципиальная возможность осуществления процесса' непрерывной прокатки, сочетающего деформацию в к^тях продольной и поперечно-винтовой прокатки. При прокатке на оправке величина обжатия по стенке достигала 50% за про/од.

9. Опробование ' различных типов оправок выявило целесообразность применения подвижных' ;аи подвижно-удерживаемых цилиндрических оправок.

10. При поперечно-винтовом безоправочном редуцировании было достигнуто значительное повышение точности готовых труб:

- абсолютная разностенность снизилась на 0,1 - 0,25 мм;

- дисперсия уменьшилась на 30 - 80 7. в зависимости от степени деформации;

- относительная поперечная разностенность снизилась на 1,5 -3

- овализация не превышала норм установленных стандартами и по сравнению с исходной заготовкой уменьшилась на

- концевая кривизна, достигающая 5 - 7 мм на дли,;е 400 мм в ходе поперечно винтового редуцирован}.. i была полностью устранена. ,

11. В ходе, эксперимента было выявлено влияние отношения. ( nt ) на характер изменения средней толщины стенк;; при поперечно -винтовом редуцировании.

12. Исследования механических . свойств, труб после безоправочного редуцирования показали, что при редуцирования до 18,8% прочное! ые характеоистики находятся в пределах допускаемых стандартами, что позволяет производить ' дальнейшую механическую обработку труб без предварительного отжига. Причем это относится к 'трубам, полученным как из т^чообработ.гнных заготовок, .так и из нетермообработанных.

13. Металлографические исследования полностью подтвердили то, что после поперечно-винтового редуцирования структура металла сохраняется неизмечной. Кроме того, внутренняя поверхность тро-нин и складок не имеет. > ■

14. По результатам исследований разработан технический проект промышленного малогабарит! го стана поперечно-винтовой прокатки с планетарно-дифференциальным приводом валков.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. A.c. 1680425 СССР, МКЙ В21Н 7/14. Стан поперечно-винтовой прокатки /О.В.Соколова;Т,Ю. Комкова,Ю.И.Казача, H.С.Коптелкина.-// Открытия, изобретения г товарные знаки.-1991.-N 36.

2. Получение холоднодеформированных подшипниковых труб путем редуцирования в планетарной клети поперечно- ьин-товой прокатки /М.В.Попов, О.В.Соколова, Т.Ю.Комкова, Ю.И.Казача // Сталь 1992.-'N 11.- С.59-61.

3. Экспериментальные исследования нового способа планетарной прокатки' / О.В.Соколова, М.И.Хаиин, Ю. И. Казача. Т.Ю.Комкова // Стачь,- 1994,- M 5,- С.62-65.

4. Соколова О.В., Когтава Т.Ю., Казача Ю.И. Новый способ получения подшипниковых труб и его исследование // КШГ.-1995.-

N 6,- С.22- 23.

5. Соколова О.В., Чехии А.Ф.. Комкова Т.Ю. Разработка новых процессов непрерывного холодного деформирования труб// Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 165-летию МГТУ им. Н.Э.Бауман?М., 1995,- С.59.

Кинематическая схема планетарного стана ,