Производство бандажей

Глава XV деформирование заготовок при производстве бандажей

§ 64. Состав оборудования и распределение деформации между агрегатами

Современные бандажепрокатные установки построены по принципу разделения операций горячего деформирования бан­дажной заготовки. Это обеспечивает высокую производитель­ность установки и наилучшее использование мощности всех агрегатов, входящих в нее.

Основные стадии формоизменения заготовки на отечественных бандажепрокатных установках следующие:

1) получение из литой заготовки плоского круглого диска с прошитым в центре отверстием;

2) раскатка прошитого диска по диаметру на черновом стане в бандажную заготовку и калибровка обода по высоте или полу­чение аналогичной бандажной заготовки (разводки) путем ковки на роговом калибрующем молоте;

3) прокатка бандажной заготовки на чистовом бандажепрокатном стане с целью получения требуемого профиля поверхно­сти катания и заданного диаметра бандажа.

Таким образом, яри производстве бандажей имеет место соче­тание различных видов горячего деформирования металла: в со­временных установках —сочетание осаживания, прошивки и по­следующей двойной прокатки, а в старых установках, еще сохра­нившихся в СССР, — сочетание осаживания и прошивки, ковки и прокатки. В старых установках для прокатки бандажей зача­стую применялись две клети. Это было обусловлено малой мощ­ностью двигателей стана, что, в свою очередь, требовало подо­грева разводки перед прокаткой.

Наиболее рационально распределение деформации при рабо­те по первой схеме. В этом случае подготовительные операции производятся с расчетом получения окончательного размера по ширине обода и близкого к окончательному размеру внутреннего диаметра бандажной заготовки. Естественно, что свойственный бандажам большой размер внутреннего диаметра не может быть получен прошивкой и требует поэтому специального агрегата: в данной схеме — чернового прокатного стана. Осаживание и прошивку рациональнее всего вести на прессе. Применение для подготовительных операций двух агрегатов — пресса и чернового стана — рационально также и с точки зрения сокращения затра­ты времени на подготовительные операции.

Деформирование бандажной заготовки завершается прокат­кой на чистовом бандажепрокатном стане. Поверхности катания придается определенная конфигурация, формируется гребень бан­дажа и внутренняя цилиндрическая поверхность с заплечиком. Ввиду необходимости получения незначительных отклонений от заданных размеров калибровка по высоте бандажа на этом ста­не не производится. По этой причине, а также с целью получения более высокой производительности применение двух станов пол­ностью оправдано.

В старых установках, работающих по второй схеме, операции по раздаче отверстия и калибровке обода осуществляются на ро­говом молоте, применение которого снижает, естественно, произ­водительность установки.

§ 65. Деформирование заготовок

Осаживание заготовок при производстве бандажей идентично осаживанию их при производстве колес. При этом наблюдается такое же течение металла, как и при осадке колесных заготовок, что подтверждается рис. 240, заимствованным из книги [22]. (При разливке стали в изложницу были вставлены и залиты полосы из котельного железа; шесть таких полос шли параллельно одна другой от низа до верха слитка; их положение после осаживания и зафиксировано на рис. 240).

В отличие от схемы осаживания схема прошивки заготовок при производстве бандажей отличается от схемы прошивки ко­лесных заготовок. Технология прошивки при производстве бан­дажей такова. Осаженная заготовка поднимается вместе с под­вижной траверсой пресса, а на нижнюю плиту устанавливается пуансон или прошивень. Опусканием верхней траверсы вместе с заготовкой и последующим нажатием верхней плиты пресса производится частичная прошивка заготовки снизу. Затем, после подъема заготовки, пуансон или прошивень убирается и произ­водится вторая прошивка сверху поворотным пуансоном или кольцом с внутренним диаметром, несколько большим, чем верх­ний диаметр прошивня. При осуществлении прошивки на молоте последовательность операций примерно аналогична описанной.

В выдавку и в этом случае попадает самая нездоровая цен­тральная часть слитка, в которой может располагаться усадочная рыхлость или остатки усадочной раковины. Прошивкой вы­правляются также отклонения от требуемого веса заготовки — путем регулирования веса выдавки. Получение бандажной заго­товки с минимальным отклонением по весу играет еще большую роль, чем при производстве цельнокатаных колес, так как полу­чение требуемых размеров бандажа по наружному и внутреннему диаметру не может регулироваться за счет диска и ступицы, как это делается при изготовлении колес.

Напряженное состояние при закрытой прошивке снизу соот­ветствует схеме всестороннего трехосного сжатия. В дальнейшем при прошивке сверху имеет место сжатие и последующий срез выдавки. Деформация при прошивке снизу характеризуется рис. 241.

Рис. 240. Течение металла Рис. 241. Течение металла при

при осаживании бандажной прошивке осаженной бандажной

заготовки заготовки снизу

При деформировании по схемам «пресс — рот-калибр — про­катный стан» или «молот — рог-калибр — прокатный стан» оса­женная и прошитая заготовка подвергается деформированию на специальном коническом стержне — роге рогового молота. В со­временных установках заготовка после прошивки поступает не­посредственно на черновой прокатный стан.

Прошитое в заготовке отверстие увеличивается на роге. Удары молота производятся по боковой стороне разводки, которая на­девается на рог. Ковку ведут до получения в разводке концент­ричного отверстия определенного диаметра. Поперечному сече­нию разводки придается при этом форма, более или менее сход­ная с профилем будущего бандажа. Наличие или отсутствие гребня на разводке зависит от мощности применяемого прокат­ного стана. При возможности получения гребня на прокатном стане операция ковки на роге требует меньшей затраты времени.

После разгонки отверстия разводка калибруется. Эта опера­ция необходима для придания разводке определенной высоты и для обеспечения параллельности боковых сторон обода. При калибровке высота разводки доводится до высоты бандажа.

Малопроизводительный способ разгонки отверстия и калиб­ровки разводки на молоте «рог-калибр» заменен в современных бандажепрокатных установках прокаткой на черновом (подготовительном) стане. Система мощных гидравлических нажимных устройств, обеспечивающих значительную деформацию за один? оборот разводки, а также большая скорость прокатки, гаранти­рованная применением мощных двигателей, значительно увели­чивают производительность установки. Наличие двух пар рабо­чих валков позволяет одновременно производить разгонку отвер­стия и калибровку разводки по высоте. Учитывая значительные обжатия по сечению, валки чернового стана всегда изготовляют с открытым калибром, что устраняет возможность появления де­фектов из-за истечения металла в зазоры (заусенцы).

Правильное определение диаметра отверстия в разводке пос­ле ковки или прокатки на черновом стане имеет очень большое значение. Если отверстие велико, то суммарная деформация при чистовой прокатке, необходимая для достижения требуемого внутреннего диаметра бандажа, будет невелика и окажется недо­статочной для образования гребня; если отверстие мало, то при прокатке могут получиться заусенцы, так как разведка получает чрезвычайно большое обжатие в закрытом калибре чистового стана.

Однако теоретическое определение величины отверстия в раз­водке затруднительно в связи с тем, что обжатие за каждый обо­рот валков в чистовом стане неодинаково и зависит от многих факторов (температуры разводки, сопротивления деформации, профиля бандажа, его размеров и т. п.). Поэтому при определе­нии диаметра отверстия разводки исходят обычно из практиче­ских данных, характерных для того или иного применяемого обо­рудования. Некоторые данные для отечественных заводов при­ведены ниже.

Окончательное оформление требуемого профиля бандаж по­лучает на чистовом прокатном стане. Следует отметить, что в не­которых установках устаревших конструкций после разгонки на молоте «рог-калибр» также находили применение два прокатных стана. В этих установках черновой стан не производит калиб­ровки бандажа по высоте, и его роль сводится в основном к под­готовке гребня за счет последующей разгонки отверстия в раз­водке. Необходимость применения чернового стана объясняется: в этом случае малой мощностью чистового стана. Как правило у такие черновые станы имели одну пару рабочих валков, образую­щих открытый калибр.

В современных установках, как указывалось выше, черновые станы выполняют другую задачу — задачу полной подготовки профиля разводки к чистовой прокатке.

По характеру деформации чистовые и черновые станы сходны, постольку, поскольку и в том и в другом производится попереч­ная прокатка кольцевого профиля. Сходны эти станы также и по расположении главной пары деформирующих валков по отношению к прокатываемой бандажной заготовке. Однако имеются и некоторые различия. Так, в черновом стане производится про­катка бандажа по высоте, тогда как в чистовом стане прокатка бандажа по высоте не производится.

Главные валки станов отличаются также своей конфигура­цией. В чистовом стане конфигурация главного валка строго от­вечает профилю поверхности катания готового бандажа, а нажим­ной ролик — цилиндрический с выточкой, заполнение которой образует заплечик. В черновом же стане оба валка, главный и нажимной, — конические, с обратной конусностью: главный ва­лок уширяется кверху, а нажимной — книзу. Это позволяет под­готовить обрабатываемые поверхности к последующему дефор­мированию на чистовом стане.

Такая конфигурация валкое обусловливает появление разных в кинематическом отношении зон, что вызывает поверхностное смещение металла, аналогичное описанному выше при рассмот­рении кинематики процесса прокатки колес. Аналогия — полная для валков, имеющих коническую или фигурную поверхность. Под действием цилиндрического нажимного ролика чистового стана смещение металла в такой форме наблюдаться не должно.

Деформирование в черновом бандажепрокатном стане ослож­няется наличием одного горизонтального валка и одного, распо­ложенного наклонно. Наклонный валок вызывает неравномер­ную деформацию бандажной заготовки, не исследованную еще до настоящего времени.