CC BY
15
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.735.004.18
О дефектной зоне слитка и ее расположении в теле заготовки
Г. Н. Кулик
Рассмотрены основные положения поведения центральной зоны слитка при различных схемах деформации. Представлены рекомендации по ковке слитка в комбинированных бойках и алгоритм расчета обжатий для уменьшения увода оси заготовки. Обоснована важность расположения дефектной зоны на оси заготовки.
Ключевые слова: слиток, осевая зона, комбинированные бойки, кантовка, прокатка, температурное поле, труба, вал.
В слитке раскисленной стали центральная зона всегда дефектна. Из этого следует, что:
• при равномерной деформации дефектная зона располагается в осевой части заготовки;
• при неравномерной деформации дефектная зона находится ближе к поверхности той части заготовки, которая имела меньшее сопротивление деформации;
• если хотя бы в одном из переделов заготовка подвергалась неравномерной деформации, то неравномерность размещения дефектной зоны в заготовке сохранится и в конечном продукте.
Какие существуют для этого предпосылки?
1. Диаграмма состояния сплавов.
2. Механизм кристаллизации слитков.
3. Механизм деформации металла.
4. Литературные данные, например [1-3], и практические исследования.
Тогда можно сделать заключение, что для уменьшения вероятности ухода дефектной области из местонахождения центральной оси заготовки необходимо производить ковку в вырезных, радиусных или плоских бойках, а также использовать другие виды деформации, например прокатку. Если это по ряду причин невозможно, то при ковке в комбинированных бойках следует соблюдать условия:
1) металл должен быть равномерно прогрет;
2) обжатия необходимо производить на основании расчетов в соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 1, и схемой положения сечения заготовки в середине подачи в комбинированных бойках после первого обжатия (рис. 2);
3) значение относительной подачи должно быть равно 0,6 ± 5 %;
4) наиболее предпочтительные комбинированные бойки — это когда угол выреза нижнего бойка равен 90°, поскольку максимальная деформация при ковке в них достигается на середине радиуса сечения заготовки, что чаще всего для изделий с удаляемой сердцевиной достаточно;
5) предпочтительный угол кантовки должен быть равен половине значения угла выреза нижнего бойка, при этом его необходимо выбирать из следующего ряда: 45, 60 и 90°;
6) деформация не должна превышать при а = = 90° значения отношения диаметра заготовки к диаметру поковки, равного 1,17, при а = = 105° — 1,14-1,15; при а = 120 ° — 1,13, при а = = 135° — 1,11;
7) при необходимости следует производить ковку в несколько проходов; предпочтительно чтобы их количество было четным, тогда
№ 6(84)/2014
23]
Рис. 1. Алгоритм расчета обжатий при протяжке в комбинированных бойках с уменьшением увода оси заготовки
в первом (нечетном) проходе кантовка производится по часовой стрелке, а во втором (четном) — против;
8) при технологической подготовке ковки в технологическую карту необходимо производить запись о значениях обжатий, углов кантовки, подачи на каждом проходе.
Также следует учитывать, что местоположение дефектной зоны носит вероятностный и предопределенный характер.
Вероятностный процесс возникновения неравномерности имеет ярко выраженный социальный оттенок. Например, температурный клин при прокатке имеет увеличение к концу прокатки, но известен случай, когда было наоборот, а затем доказано, что это вероятно,
бойках
поскольку выявлено распределение температуры в печи в ночную смену, для которой характерен обратный температурный клин.
Предопределенный характер — это когда в технологии или в оборудовании заложено что-то, от чего не уйти, например глиссаж-ные трубы. В месте касания нагреваемой заготовки и глиссажной трубы имеется явное неравномерное распределение температурного поля; при прокатке в этом месте центральная зона сместится в ту или другую сторону, что сохранится и в готовом продукте.
Чем это чревато?
Например, хорошо раскисленный металл подвергают глубокой вытяжке. В случае получения рандолей из сортового круга в тех местах, где произошло смещение центральной дефектной области, будет аномалия течения металла, что может повлечь за собой какое-то количество брака, и его необходимо будет отсортировать.
То же можно сказать и о рандолях, полученных из листового металла.
Далее, неравномерность может возникнуть при деформировании, даже если при этом металл будет равномерно прогрет. Это может касаться ковки слитков и заготовок в комбинированных бойках, и, чтобы подобного не произошло, необходимо применять специальные правила, приведенные выше.
Для чего важно, чтобы дефектная зона оставалась на оси заготовки?
1. Если она пустотелая, то после высверливания все дефекты исчезнут.
124
№ 6(84)/2014
2. Когда дефектная зона находится на оси, то внешнее силовое воздействие на изделие не влияет на эту зону, так как по ней проходит нейтральная линия. В противном случае затрудняется балансировка, например роторов, или создается неравномерное поле напряжений по телу заготовки, что приводит к неравномерности деформации, или изделие бракуется из-за выхода дефектов на внешнюю, например шейку валка, или на внутреннюю, например канал трубы сверхвысокого давления, поверхность изделия.
Приведенная информация должна помочь технологам-машиностроителям при создании технологических схем производства заготовок для широкого спектра изделий:
• труб, работающих при высоком и сверхвысоком давлении;
• тьюбингов, получаемых глубокой вытяжкой из рандолей различного происхождения;
• валов и роторов, получаемых ковкой, и т. д.
Литература
1. Тюрин В. А. Теория и процессы ковки слитков на прессах. М.: Машиностроение. 1979. 240 с.
2. Дурынин В. А., Солнцев Ю. П. Исследование и совершенствование технологии производства с целью повышения ресурса стальных изделий из крупных поковок ответственного назначения. СПб.: Химиздат, 2006. 272 с.
3. Онищенко А. К., Беклемишев Н. Н. Теория промышленной ковки стали и сплавов. М.: Спутник плюс, 2011. 245 с.
АО «Издательство "Политехника"» предлагает:
Детали машин: учебник / Н. А. Бильдюк, С. И. Каратушин, Г. Д. Малышев [и др.] ; под общ. ред. В. Н. Ражикова. — СПб. : Политехника, 2015. — 695 с. : ил.
ISBN 978-5-7325-1001-0
Цена: 550 руб.
Издание подготовлено сотрудниками кафедры ДМ БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, учениками В. Н. Кудрявцева — создателя научной школы по разработке и совершенствованию методов расчета на прочность зубчатых и планетарных передач, имеет гриф УМО.
Учебник содержит описания физических основ работы и современных принципов расчета общих по назначению деталей и узлов машин и механизмов различных отраслей техники. В основу предлагаемых методов расчетов положены действующие стандарты и нормативные материалы. Приведены примеры расчетов и необходимые краткие справочные материалы для их выполнения. Содержание разделов учебника выполнено с учетом требований новых федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования ФГОС3 ВПО по направлениям подготовки «Технологические машины и оборудование» и «Прикладная механика» для квалификаций «бакалавр» и «магистр».
Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки «Технологические машины и оборудование», «Прикладная механика» и другим для квалификаций «бакалавр» и «магистр» по дисциплинам «Детали машин», «Конструирование деталей и узлов машин», «Детали машин и основы конструирования» и т. п. Учебник может быть полезен аспирантам, инженерам-конструкторам и специалистам различных отраслей промышленности.
Принимаются заявки на приобретение книги по издательской цене. Обращаться в отдел реализации по тел.: (812) 312-44-95, 710-62-73, тел./факсу: (812) 312-57-68, e-mail: [email protected], на сайт: www.polytechnics.ru.
№ 6 (84)/2014
25
