CC BY
67
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2013р. Серія: Технічні науки Вип. 27
ISSN 2225-6733
3. Использование войлока МКРВ-200 позволяет в 1,3-1,5 раза увеличить предельные степени деформации свободной осадкой заготовок из титановых сплавов 40 и ПТ-ЗВ.
4. Свободная осадка титанового сплава 5 В при наличии войлочных прокладок обеспечивает не менее, чем на 25% увеличение предельной степени деформации, снижение давления осадки на 40-50%, коэффициента бочкообразования в 2-2,5 раза, температуры разогрева бойков до 170°С, скорости охлаждения поковок до 170 град./мин.
Список использованных источников:
1. Технология конструкционных материалов: 4-е изд.: исправ. / М.А. Дальский [и др.]. -М.: Машиностроение, 2004. - 512 с.
2. Машиностроение: энциклопедия: в 40 т. - М.: Машиностроение, 1996. Раздел III: Технология производства машин; T.III-2: Технология заготовительных производств. - 1996. - 736 с.
3. Штамповые блоки для изотермического и сверхпластического деформирования металлов /
A. С. Анищенко [и др.] // Технология судостроения. - 1989. - № 2. - С. 14-17.
4. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением /
B. А. Голенков [и др.]. - М.: Машиностроение, 2004. - 464 с.
Bibliography:
1. Technology of construction materials: 4th ed.: Corrected. / M.A. Dalsky [et al.]. -M: Mashinostroyeniye, 2004. - 512 p. (Rus.)
2. Mechanical Engineering: Encyclopedia: 40 t. - M.: Mashinostroyeniye, 1996. Section III: Technology of production machines; V.III-2: Technology procurement industries. - 1996. - 736 p. (Rus.)
3. Punching blocks for isothermal and superplastic deformation of metals / A.S. Anischenko [et al.] // Shipbuilding Technology. - 1989. - № 2. - P. 14-17. (Rus.)
4. Special processes and equipment forming / V.A. Golenkov [et al.]. - M: Mashinostroyeniye, 2004. - 464 p. (Rus.)
Рецензент: С.С. Самотугин
д-р техн. наук, проф., ГВУЗ «ПГТУ»
Статья поступила 15.10.2013
УДК 621.735.3;621.73.01
© Каргин С.Б.*
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОВКИ ОСЕВЫХ ДЕФЕКТОВ В СЛИТКЕ
ПРИ КОВКЕ ВАЛОВ
Изучено влияние технологии ковки на заковку осевых дефектов в слитке. Показано достоинство ковки валов с предварительным обжатием слитка профилированными бойками.
Ключевые слова: ковка, слиток, поковка, обжатие, дефект.
Каргін Б. С. Дослідження заковки осьових дефектів у зливку при куванні валів.
Вивчено вплив технології кування на заковку осьових дефектів у зливку. Показані переваги кування валів з попереднім обтисненням зливку профільованими бойками. Ключові слова: ковка, зливок, поковка, обтиснення, дефект.
B.S. Kargin. Investigation of axial defects in forged ingot forging shafts. The influence of technology on forging close axial defects in the ingotwas investigated. Advantage of forged shafts with pre-rolling ingot shaped strikers was shown.
Keywords: forging, the ingot, forging, compression, defect.
* канд. техн. наук, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь
64
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2013р. Серія: Технічні науки Вип. 27
ISSN 2225-6733
Постановка проблемы. Повышение качества поковок и снижение их себестоимости за счет новых ресурсосберегающих технологий позволяет предприятиям успешно реализовать свою продукцию на рынке. Это особенно актуально при ковке валов, производство которых связано с большими энерго- и трудозатратами.
Анализ последних исследований и публикаций. Сравнительно большие размеры валов обуславливает использование слитков массой до 100 т. В связи с требованием к сплошности металла и чистоте осевой зоны от металлургических дефектов задача получения высококачественных деталей становиться исключительно трудной, т.к. по мере возрастания массы слитка увеличиваются его осевые дефекты, которые следует заковать, чтобы гарантировать валам высокие эксплуатационные характеристики.
Влияние ковки на механические свойства металла проявляется в том, что пластическая деформация металла при высокой температуре в условиях всестороннего сжатия способствует заварке микро- и макропустот усадочного происхождения. Происходящее при этом уплотнение металла, особенно в наиболее дефектной осевой зоне слитка, сопровождается повышением механических свойств металла и главным образом пластических свойств и ударной вязкости. При этом чем больше дефекты слитка, тем большая величина деформации необходима для заварки микро- и макро дефектов усадочного происхождения.
Установлено, что одним из наиболее перспективных направлений управления течением металла является метод макросдвиговых деформаций [1, 2]. Для существующих производственных условий рационально использовать стандартные слитки и их предварительное обжатие по длине выпуклыми профилированными бойками [3]. Однако вопросы по изучению заковки осевых дефектов при ковке по предлагаемой технологии изучены недостаточно.
Цель работы - изучить влияние способа ковки валов на заковку внутренних дефектов.
Изложение основного материала. Одним из основных дефектов слитка является осевая пористость. Условный диаметр ее, в среднем, составляет 7% от диаметра слитка [4]. Предлагаемая нами технология ковки валов подразумевает исключение операции осадки и использование специальных профилированных бойков [5] для предварительной ковки слитка на трех или четырехлучевую заготовку.
Необходимо было установить, как влияет этот способ ковки на заковку осевых дефектов в кузнечном слитке.
Исследования были проведены в кузнечно-прессовой лаборатории на прессе силой 0,63МН. Материал образцов - сталь 40Х. Образцы имели сквозные сверления диаметром 2,1мм, что составляло 7% от их диаметра.
Для выяснения способа ковки на заковку дефектов было проведено ряд исследований. В частности, были исследованы такие технологические варианты ковки.
Вариант 1. Из стальной (сталь 40Х) цилиндрической заготовки за одно обжатие в = 21У23 % профилированными комбинированными бойками (ф = 120°) получали кованую трехлучевую заготовку, которую затем протягивали на круг обычными комбинированными бойками (у = 0,5; в = 13^15 %) до укова 1,5.
Вариант 2. Из стальной (сталь 40Х) цилиндрической заготовки за одно обжатие в = 21У23 % профилированными вырезными бойками (фі = ф2 = 120°) получали кованую четырехлучевую заготовку, которую затем протягивали на круг обычными вырезными бойками (ф = 120°; у = 0,5; в = 13^15 %) до укова 1,5.
Вариант 3. Стальную цилиндрическую заготовку протягивали по стандартной технологии комбинированными бойками (у = 0,5; в = 13^15 %) до укова 1,5.
Вариант 4. Стальную цилиндрическую заготовку протягивали по стандартной технологии вырезными бойками (ф1 = ф2 = 120°; у = 0,5; в = 13^15 %) до укова 1,5.
Анализ полученных результатов показал, что ковка по вариантам 1, 2 обеспечивает полную заварку внутренних дефектов при укове у = 1,5. При ковке по вариантам 3, 4 осевой дефект закрывается соответственно на 70 % и 85 %.
Информацию о проработке структуры металла после деформации и заковке дефектов получили после анализа макро- и микростроения заготовки после деформации.
Исследовались два варианта ковки валов, выявленных из предыдущих исследований как наиболее рациональные: вариант 1 - ковка вала с уковом 1,5 из трехлучевой заготовки; вариант
65
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2013р. Серія: Технічні науки Вип. 27
ISSN 2225-6733
2 - ковка вала с уковом 1,5 из четырехлучевой заготовки.
На рис. 1 представлена макроструктура исходного металла заготовки.
Рис. 1 - Макроструктура исходного металла заготовки
На рис. 2 представлена макроструктура поперечного сечения вала в месте расположения осевого дефекта, откованного комбинированными бойками с уковом 1,5 из трехлучевой заготовки.
Рис. 2 - Макроструктура образца, откованного комбинированными профилированными бойками с уковом k = 1,5
На рис. 3 представлена макроструктура поперечного сечения вала в месте расположения осевого дефекта, откованного вырезными бойками с уковом 1,5 из четырехлучевой заготовки.
Рис. 3 - Макроструктура образца, откованного вырезными профилированными бойками с уковом k = 1,5
66
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2013р. Серія: Технічні науки Вип. 27
ISSN 2225-6733
Полученные результаты показывают, что произошло полное закрытие осевого дефекта. Макроструктура равномерная по всему сечению, волокнистость макроструктуры отсутствует, что свидетельствует о получении поковки с низкой анизотропией.
Использование кованных трех и четырехлучевых заготовок для получения валов способствует более интенсивному закрытию искусственного дефекта и равномерной проработке структуры металла за счет сдвиговых деформаций.
Была изучена микроструктура после деформации трех и четырехлучевых заготовок. Макроструктурный анализ показал, что при ковке круглой заготовки из трех и четырехлучевой с уковом 1,5 происходит полное закрытие искусственного осевого дефекта. Исследование микроструктуры дает возможность сделать вывод о сплошности металла в месте расположения дефекта и установить насколько полно произошло закрытие пустот - заваривание дефекта. Для этого из отрезанных темплетов в месте расположения осевого дефекта изготавливался микрошлиф. Такое сопоставление адекватно лишь в том случае, если один и тот же материал нагревался и охлаждался в одних и тех же условиях. Поэтому недеформированную структуру исследовали на клещевине образца.
На рис. 4 представлена микроструктура недеформированного металла. Она состоит из зерен перлита и феррита. Зерна крупные. Размер зерен 3-4 балла. На рис. 5 представлена микроструктура метала после деформации. Размер зерна уменьшился до 7-8 баллов. После деформации дефект заварился полностью и получается плотная и однородная структура.
Рис. 4 - Микроструктура исходного металла заготовки (х100)
Рис. 5 - Микроструктура металла в месте расположения внутреннего дефекта, откованного с уковом k=1,5 комбинированными профилированными бойками (х 100)
Полученные результаты дали основание для промышленной апробации разработанной технологии ковки валов из трех и четырехлучевых заготовок на АО «НКМЗ» и ПАО «ММК им. Ильича», как наиболее перспективной по сравнению с традиционной технологией.
Выводы
1. Установлено, что степень заковки осевых дефектов при ковке валов из 3-х, 4-х лучевых заготовок выше, чем при ковке из круглых заготовок. Макроструктурный анализ стальных образцов подтвердил, что предварительное деформирование профилированными бойками обеспечивает 100 % закрытие осевых искусственных дефектов при укове k=1,5.
2. Микроструктурный анализ показал, что предварительное деформирование профилированными бойками круглой заготовки на 3-х или 4-х лучевую обеспечивает полное заваривание осевой рыхлости. Происходит измельчение размеров зерна на 3 + 4 балла по сравнению с недеформированной структурой. Значительная проработка металла по сечению и в осевой зоне снимает необходимость проведения операции осадки.
Список использованных источников:
1. Тюрин В.А. Инновационные технологии ковки / В.А. Тюрин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2006. - №5. - С. 27-29.
2. Алиев И.С. Протяжка заготовок с дополнительными сдвиговыми деформациями /
67
ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2013р. Серія: Технічні науки Вип. 27
ISSN 2225-6733
И.С. Алиев, Я.Г. Жбанков, Л.В. Таган // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 2012. - №7. - С. 18-24.
3. Каргин С.Б. Инновационные технологии ковки крупных паковок / С.Б. Каргин // Вісник національного технічного університету України «КПІ»: Серія машинобудування. - Київ: КПІ.
- 2010. - №60. - С.165-168.
4. Ковка крупных поковок, ч.2. Сб. под ред. Трубина В.Н. и Шелехова В.А. - М.: Машиностроение, 1965. - 296 с.
5. Каргин С.Б. Разработка конструкции инструмента и совершенствование технологии ковки валов / С.Б. Каргин // Теоретичні і прикладні задачі обробки металів тиском та авто технічних експертиз: Зб. тез. докл. Міжнародної науково-техніч. конф. - Вінниця: ВНТУ. - 2011.
- С. 155-158.
Bibliography:
1. Tyurin V.A. Innovation technology forging / V.A. Tyurin // Kuznechno-shtampovochnoe proiz-vodstvo. Obrabotka metallov davleniem. - 2006. - №5. - P. 27-29. (Rus.)
2. Aliev Y.S. Advancing the blanks with additional shear deformations / Y.S. Aliev, J.G. Zhbankov,
L.V. Tagan // Kuznechno - shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka metallov davleniem. -2012. - №7. - Р. 18-24. (Rus.)
3. Kargin S.B. Innovative technologies forging large packages // S.B. Kargin // Bulletin of the National Technical University of Ukraine «KPI»: series engineering. - Kyiv : KPI. - 2010. - №60. -Р. 165-168. (Rus.)
4. Forging large forgings, part 2. Bull. edited by Trubyn V.N. and Chelehov V.A. - Moscow: Mashi-nostroyeniye, 1965. - 296 p. (Rus.)
5. Kargin S.B. Development tool design and improvement of forging technology shafts // S.B. Kargin // Theoretical and applied problems of metal forming and auto technical expertise : Proc. Abstract Proceedings. International scientific and technical. conf. - Vinnitsa: VNTU. - 2011. - P. 155-158. (Rus.)
Рецензент: С.С. Самотугин
д-р техн. наук, проф., ГВУЗ «ПГТУ»
Статья поступила 04.11.2013
UDC 621.771.24-417
© Leporskaya N.V.*
COEFFICIENT OF FRICTION IN THIN - SHEET ROLLING WITH REGARD TO STRIP’S TENTION AND INERTIAL FORCES IN DEFORMATION CENTRE
The problems of control over the process of rolling mill rolling thin strips for continuous high-speed mills. An algorithm for calculating the coefficients of friction in sheet rolling with the tension and inertial forces was given.
Keywords: thin sheets rolling, inertial forces, the deformation, the coefficients offriction.
Лєпорська Н.В. Коефіцієнт тертя при тонколистової прокатці з урахуванням натягу смуги і інерційних сил в осередку деформації. Розглянуто проблеми управління процесом прокатного виробництва при прокатці тонких смуг на безперервних високошвидкісних станах. Наведено алгоритм розрахунку коефіцієнтів тертя при тонколистової прокатці з урахуванням натягу і інерційних сил.
Ключові слова: тонколистова прокатка, інерційні сили, осередок деформації, коефіцієнт тертя.
engineer, Pryazovskyi State Technical University, Mariupol
68
