3.4 Оборудование для прошивки заготовок на прессах.

В трубном производстве процесс прессования применяют:

 для прошивки или экспандирования заготовок в гильзы со сквозным отверстием и с последующей их деформацией на трубопрофильных прессах и получением готовых труб (рис.3.15);

Рисунок 3.15.Схема сквозной прошивки (I) сплошных заготовок по стадиям: а-обратное истечение металла, б-истечение иеталла в матрицу, в- срез непрошитой части заготовки (пробка): 1- прессштемпель, 2 – игла, 3 – контейнер, 4 – матрица, 5 – заготовка, 6 – выпрессовка-пробка; II – схема экспандирования трубы: а – установившейся процесс; б – момент обрезки выпрессовки; в – форма выпрессовки: 1 – контейнер, 2 – игла, 3 – заготовка, 4 – выпрессовка.

для прошивки квадратных заготовок в стакан-гильзу для последующей раскатки в реечном стане (рис.3.16).

Рисунок 3.16.Схема прошивки квадратных заготовок в стакан-гильзу на вертикальном прессе: 1 – прошивная игла, 2 – направляющая втулка, 3 – матрица-контейнер,4 – поддон, 5 – выталкиватель, 6 – заготовка-слиток, 7 – стакан-гильза.

Для прошивки стальных заготовок применяют вертикальные и горизонтальные прессы с механическим и гидравлическим приводом.

Механические прошивные пресса На прессах с механическим приводом, т.е. приводом от электродвигателя через редуктор и кривошипно-шатунный механизм совмещают в одном цикле процесс прошивки и прессования. Эти пресса большого распространения не получили из-за ряда недостатков, главными из которых являются: ограниченная мощность привода пресса от 10 до 16,5 МН; переменная скорость прессования и связанная с этим неравномерность механических свойств труб по длине; невозможность применения стеклянных смазок взамен графито-масляных, что ограничивает сортамент труб / графито-масляная смазка приводит к неизбежному науглероживаниюповерхности изделий и ограничению их длины /; сложность и высокая стоимось здания в связи с расположением оборудования на двух этажах. Поэтому механические прессы используют главным образом при производстве горячедеформированных товарных труб в диапазоне от 15 до 32 мм, которые получают на редукционном стане, обязательно входящим в состав прессовой установки.

Прошивные гидравлические прессы. Гидравлические пресса для получения полой гильзы из сплошной или предварительно сверленной заготовки входят в состав только трубных прессовых установок. Их всегда изготовляют всегда вертикальными, что облегчает центровку инструмента и металла по оси и обеспечивает минимальную эксцентричность отверстия. Прошивные гидравлические прессы как правило имеют две подвижные траверсы, расположенные в одних и тех же направляющих. На одной из них располагают штемпель для подпрессовки заготовки, а на второй – прошивную иглу. Обе траверсы могут действовать и передвигаться совместно или раздельно.

При экспандировании предварительно сверленных заготовок операция подпрессовки исключается. Усилие прошивных и экспандирующих прессов зависит от сортамента труб, производимых на данной прессовой установке и составляет 0,30…0,45 / для прошивного пресса / и 0,20…0,35 / для экспандирующего пресса / от усилия трубопрофильного пресса.

На рис.3.17 показана схема современного вертикального двухконтейнерного прошивного пресса. Пресс данной конструкции имеет четыре позиции контейнера, в которых выполняются последовательно операции: загрузки заготовки, подпрессовки и прошивки, выталкивания гильзы, очистки втулки контейнера. В таблице 3.1 приведена техническая характеристика современных гидравлических прошивных прессов.

Рисунок 3.17 Схема современного двухконтейнерного прошивного пресса: 1 – заготовка; 2 – гильза; 3 – контейнер; 4 – прессштемпель; 5 – игла; 6 – наконечник иглы; 7 – отрезное кольцо; 8 – подпорная игла; 9 – цилиндр подпорной иглы; 10 – подпрссовочная траверса; 11 – прошивная траверса; 12 – прошивной цилиндр; 13 – подпрессовочный цилиндр; 14 – станина; 15 – выталкиватель гильзы; 16 – цилиндр выталкивателя; 17 – разгрузчик гильзы; 18 – поворотный контейнеродержатель; 19 – штанги для совместного движения траверс и опускания подпорной иглы.

На рис.3.18 показана кинематическая схема вертикального прошивного гидравлического пресса, на котором осуществляеся прошивка квадратных заготовок в стаканы с донышком / схема Эрхарда/. На массивной литой стальной раме 18 установлены четыре колонны 4, вверху которых смонтирован на неподвижной траверсе 3 гидравлический цилиндр 1 рабочего хода пресса. Чугунный плунжер 2 рабочего цилиндра со сферическим нижним концом укреплен в подвижной рабочей траверсе 5. Обратный ход траверсы осуществляется двумя гидравлическими цилиндрами 9. В траверсе 5 снизу вмонтирован двигатель, в который ввинчивается пуансон 6.К подвижной рабочей траверсе 5 на подвесках 7 подвешена другая центрирующая траверса 16, на которой закреплены клещи 8, с помощью которых осуществляется подъем и опускание коробки матрицы 10 при необходимости ее замены, а также удерживается матрица в стакане во время извлечения пуансона 6. Центрирующее устройство траверсы представляет собой втулку, в которой ходит пуансон 6. На нижней раме 17 пресса укреплена массивная стальная коробка 19, жестко удерживаемая матрицу со стаканом по вертикальной оси пресса. В зависимости от размеров заготовки изменяются и размеры матрицы.

Рисунок 3.18 Кинематическая схема вертикального гидравлического пресса / обозначения в тексте/.

В нижней части матрицы помещается донышко, перекрывающее ее нижний конец. Чтобы металл при прошивке не впрессовывался в зазоры между донышком и матрицей и не давал заусенцев, величина зазоров не должна превышать 0,75 мм на сторону.

Донышко может перемещаться в матрице вверх и вниз. Подъем донышка осуществляется выталкивателем 13, опирающимся внизу на коромысло 14, подвешенное на тягах 11 к центрирующей траверсе 16.

Для осуществления возможности производства труб из заготовок большой массы на агрегатах с реечным станом в середине 50-х годов был создан горизонтальный волочильно-прошивной стан, на котором осуществляют деформацию слитка. На первой стадии происходит прошивка слитка; слиток опирается на отодвигающееся с помощью гидравлики дно матрицы; после окончания прошивки / вторая стадия / стакан пропрессовывают через волочильное кольцо, расположенное в хвостовой части матрицы, с помощью дополнительного цилиндра, который концентрически охватывает прошивной цилиндр и получают гильзу с коэффициентом вытяжки  1,5…1,6. Затем гильзы с дном поступают на реечный стан. Однако, готовые трубы, полученные по такой схеме , имели повышенную разностенность, что является существенным недостатком такого производства.

На современных агрегатах с реечным станом снижение разностенности и повышение качества труб достигнуто введением предварительной калибровки заготовок перед прошивкой и раскатки стаканов-гильз на двух- или трехвалковых станах-элонгаторах, что позволило снизить разностенность гильзы с  20 до  5%, а при усовершенствовании реечных станов достигнуто увеличение выхода годного с 72…75 до 80…85% и снижение разностенности готовых труб с  15 до  10%.

Таблица 3.1 Техническая характеристика прошивных прессов.

Параметры	Прошивной пресс фирмы “Schirmer Plate”	Экспандирующий пресс фирмы “Fielding Planet”	Прошивной пресс фирмы «Fielding Planet”
Номинальное усилие пресса, МН	10	6,5	25
Число и усилие цилиндров, шт.хМН	1 (прошивной) х 10 2 (подпр. по х5)	1 х 6,5	3 х 25
Число контейнеров, шт	1 (передвижной)	2 (вращающихся)	-----
Ход прошивной траверсы, мм	1800	1300	2050
Рабочий ход подпрессовочной траверсы, мм	1000	---	----
Рабочее давление жидкости, МПа	32,0	31,5	31,5
Максимальная длина гильзы, мм	700	870	1400
Диаметр заготовок, мм	136 - 280	145 - 225	280 - 448
Максимальная скорость прошивки, мм/с	400	300	300
Скорость подпрессовки, мм/с	20-100-200	----	< 100
Максимальная скорость холостых ходов, мм/с	600	600	600
Усилие цилиндров обратного хода прошивной траверсы, МН	3,0	0,8	4,0
Усилие подпорной иглы, МН	5,0; 6,3	---	25,0
Усилие выталкивателя, МН	2,0; 3,5	2,0	7,0
Число циклов в час	80 - 100	120	75

.