Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Создание универсального стана поперечно-винтовой прокатки и исследование технологических режимов его работы

Диссертация: Создание универсального стана поперечно-винтовой прокатки и исследование технологических режимов его работы
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Использование двухвалковой схемы поперечно-винтовой прокатки в России и за рубежом для прошивки заготовок в полую гильзу для производства горячекатаных труб известно около 150 лет, и долгое время этот процесс оставался основным и практически неизменным. Его совершенствование всегда являлось важной задачей для исследователей и конструкторов в попытках повысить производительность процесса, снизить… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СТАНОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ
    • 1. 1. Общность технологических и конструкторских направлений по использованию поперечно-винтовой прокатки в нашей стране и за рубежом
    • 1. 2. Обоснование необходимости создания универсального стана поперечно-винтовой прокатки
  • ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УНИВЕРСАЛЬНОГО СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПВП
    • 2. 1. Описание конструкции рабочей клети
    • 2. 2. Описание конструкции линии универсального стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20−60 (вариант промышленного назначения)
    • 2. 3. Краткое описание технологического процесса
      • 2. 3. 1. Работа стана ПВП 20−60 в режиме прошивки
      • 2. 3. 2. Работа стана ПВП 20−60 в режиме раскатки
      • 2. 3. 3. Работа стана ПВП 20−60 при прокатке изделий периодического профиля
    • 2. 4. Реализация технического проекта в рабочий при изготовлении на
  • ЭЗТМ универсального стана ПВП 20−60 в металле
  • ГЛАВА 3. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНИВЕРСАЛЬНОГО СТАНА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ ПВП 20−60. 79 3.1. Расширение технологических возможностей стана поперечно-винтовой прокатки ПВП
    • 3. 1. 1. Прокатка круглых тел — шаров для мельниц и подшипников
    • 3. 1. 2. Прокатка коротких тел вращения (штифты, втулки)
    • 3. 1. 3. Прокатка профилированных труб для втулочных изделий типа велосипедных втулок
    • 3. 1. 4. Прокатка изделий с винтовой (резьбовой) поверхностью
    • 3. 1. 5. Прокатка ребристых труб
  • Ч
    • ГЛАВА 4. ТРЕХМЕРНОЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ СПЛОШНОЙ ЗАГОТОВКИ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 4. 1. Общие соображения и допущения
    • 4. 2. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой схемах прокатки с задним подпором Ть усилием 120 кН
    • 4. 3. Анализ распределения напряжений при двух- и трехвалковой прокатке с натяжением усилием Tf= 80 кН
    • 4. 4. Анализ распределения и описание напряжений, возникающих при двух- и трехвалковой схемах прокатки с одновременным
  • приложением усилий подпора Ть = 120 кН и натяжения Tf = 80 кН
    • 4. 5. Некоторые соображения о возможностях дальнейшего применения метода трехмерного конечно-элементного моделирования процессов поперечно-винтовой прокатки и
  • выводы по результатам исследования

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКИ НА УНИВЕРСАЛЬНОМ СТАНЕ ПВП 20−60 ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТРУДНОДЕФОРМИРУ ЕМЫХ ЗАЭВТЕКТИЧЕСКИХ СИЛУМИНОВ.

Щ

5.1. Краткое введение.

5.2. Материал и методика проведения исследования.

5.2.1. Использованные материалы.

5.2.2. Технология непрерывного литья и модифицирования структуры слитков сплавов 1 390 и

5.2.3. Методика проведения поперечно-винтовой прокатки.

5.2.4. Методика исследования структуры слитков и катаных прутков

5.3. Результаты исследования структуры катаных прутков.

5.4. Выводы.

Создание универсального стана поперечно-винтовой прокатки и исследование технологических режимов его работы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Использование двухвалковой схемы поперечно-винтовой прокатки в России и за рубежом для прошивки заготовок в полую гильзу для производства горячекатаных труб известно около 150 лет, и долгое время этот процесс оставался основным и практически неизменным. Его совершенствование всегда являлось важной задачей для исследователей и конструкторов в попытках повысить производительность процесса, снизить технологические, энергетические и, как следствие, — экономические затраты при производстве выпускаемой продукции.

В течение длительного периода времени считалось, что только способ поперечно-винтовой прокатки с двухвалковой схемой прошивки может применяться для изготовления гладких бесшовных труб, так как именно при двухвалковой схеме металл деформируется таким образом, что вследствие неравномерности степени деформации в осевой зоне заготовки возникают растягивающие напряжения, приводящие к нарушению сплошности металла и вскрытию внутренней полости заготовки, что в свою очередь снижает осевое давление на прошивную оправку. Длительное вромя предварительное вскрытие внутренней полости считалось положительным фактором при прошивке гильз и утверждение, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки возможна лишь при наличии в заготовке полости перед оправкой, долгое время являлось доминирующим.

Однако при подобном взгляде на процесс прошивки производство качественных труб из высоколегированных сталей и сплавов был невозможен из-за образования плен и закатов на внутренней поверхности труб, которые (плены и закаты) являлись прямым результатом предварительного вскрытия внутренней полости в заготовке.

Первые предположения о возможном предотвращении предварительного вскрытия внутренней полости заготовки в случае применения трех-валковой схемы прошивки сделаны в работах [1−2], хотя упоминания о попытках осуществить прокатку на первом опытном трехвалковом стане [3] относятся к 1883 г. Позднее, в 1926 году также делались безуспешные попытки осуществить прошивку на трехвалковом стане американской фирмы Блисс, И.У. В течение 1928;1932 гг. в США были продолжены исследования процесса прошивки на трехвалковом прошивном стане.

Исходя из представлений о возможности ведения процесса прошивки — при наличии в заготовке полости перед оправкой, многие исследователи считали, что на трехвалковых станах отсутствуют условия, которые бы об-'легчали внедрение носка оправки в металл, поэтому процесс" неосуществим или затруднении является весьма энергоемким.

Последующие исследования показали, что прошивка на станах поперечно-винтовой прокатки, в т. ч. и на двухвалковых, возможна и реально осуществима без предварительного вскрытия внутренней полости перед прошивной оправкой. При этом значительно улучшается качество внутренней поверхности гильз, возрастает стойкость оправок и снижается расход энергии [3].

Тем не менее, ряд исследователей считали, что склонность к разрушению металла при прокатке на трехвалковых станах имеет место, но она значительно меньше, чем на двухвалковом. Некоторые исследователи считали, что разрушение металла в осевой зоне при прошивке на трехвалковом стане происходит также, как и на двухвалковом, но при большей величине критического обжатия [6], другие ученые и исследователи в своих работах эти утверждения отрицали [7].

Дополнительно прилагаемые к заготовке осевые усилия подпора и натяжения как при двухвалковой, так и при трехвалковой схемах прокатки-прошивки позволяет в значительной степени влиять на изменение схемы напряженного состояния в очаге деформации. Этим предотвращается преждевременное вскрытие внутренней полости в осевой зоне заготовки и дает возможность выполнять поперечно-винтовую прокатку, особенно при трехвалковой схеме, с повышенными обжатиями [8].

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

Впервые в мировой практике создана конструкция универсальной рабочей клети (в трех вариантах) для станов поперечно-винтовой прокатки, позволяющая поочередно осуществлять операции «прокатка-прошивка-раскатка» по двух-, трехи даже четырехвалковой схемам с помощью одной станины и кассетной перевалки рабочих валков, с целью реализации преимуществ каждой схемы на одной рабочей клети. Каждый из вариантов конструкции универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки защищен авторскими свидетельствами СССР на изобретения.

Конструкция универсальной рабочей клети стана поперечно-винтовой прокатки позволяет, помимо гладких изделий, изготовлять изделия периодического профиля, т. е. с изменением наружного диаметра по длине прокатываемого прутка, а также полых изделий с различными наружными и внутренними диаметрами по длине этих изделий и обеспечивать гибкую технологию производства малотоннажной широкономенклатурной продукции.

Стан ПВП 20−60 изготовлен в металле, смонтирован и эксплуатируется на заводе легких сплавов BHJIC, обеспечивая промышленные и опытные прокатки спецсплавов.

Созданный универсальный стан поперечно-винтовой прокатки ПВП 2060 позволяет сравнивать достоинства и недостатки различных схем прокатки-прошивки-раскатки (двухи трехвалковую) при совершенно одинаковых технических и технологических условиях и определять выбор целесообразной технологии.

6. Применяя в процессе прокатки на стане ПВП 20−60 действие механизмов подпора и натяжения, которые изготовлены в составе стана, можно составлять различные схемы напряженно-деформированного состояния прокатываемого изделия с целью достижения наиболее благоприятных условий технологического процесса прокатки (минимальные энергозатраты, наибольшую производительность, лучшее качество поверхности и т. п.).

7. Конструкция универсальной клети стана ПВП 20−60 способна обеспечить ц (помимо классических операций прокатка-прошивка-раскатка) производство изделий специального машиностроительного назначения (шары, втулки, штифты, изделия с винтовой поверхностью, ребристые трубы).

8. Выполнен сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния заготовки при прокатке по двухи трехвалковой схемам с применением метода трехмерного конечно-элементного моделирования.

9. Установлено, что:

— прокатка по трехвалковой схеме обеспечивает большую суммарную пластическую деформацию заготовки;

— стесненное уширение заготовки при трехвалковой схеме прокатки способствует равномерному проникновению пластической деформации ч по сечению заготовки в очаге деформации;

— величина контактного давления при трехвалковой схеме прокатки в 1,5 раза ниже, чем при двухвалковой прокатке (324 МПа и 467 МПа соответственно).

10. Расчет и оценка энергозатрат и производительности при поперечно-винтовой прокатке по обеим схемам показал, что энергозатраты при трехвалковой схеме прокатки меньше, чем при двухвалковой, из-за меньших затрат энергии на знакопеременные радиальные деформации.

11. Определены технологические параметры поперечно-винтовой прокатки на стане ПВП 20−60 для производства высококачественных деформированных полуфабрикатов из трудно-деформируемых заэвтектических силуминовых сплавов 1 390 и 1 391 с резким снижением в 5−6 раз размеров кристаллов первичного кремния в структуре прокатанных прутков.

12. Установлено, что промышленно осуществимо производство высококачественных заготовок в виде прутков с обработкой поперечно-винтовой прокаткой вместо прессования из заэвтектических силуминовых сплавов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. П.Т. Теория косой и пилигримовой прокатки. -М.: Металлургиздат, 1949.-491 е.- ил.
  2. B.C. Поперечная прокатка. -М.: Машгиз, 1948. -195 е.- ил.
  3. Трехвалковые прошивные станы: Обзор / И. Г. Гетия, JI.H. Скоро-богатская, М. А. Левшу нов и др. -М.: Центральный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований черной металлургии, 1975. -21 е.- ил.
  4. А.Ф. Поперечная прокатка // Сталь. -1946. -№.6. -С. 378 385.
  5. И.В., Матлахов Л. И. Расположение оправки и образование плен на трубах // Сталь. -1947. -№.7. -С. 626−629.
  6. B.C. Поперечная прокатка в машиностроении. -М.: Машгиз, 1957.-375 с.
  7. А.И. Теория расчета усилий в прокатных станах. -М.: Металлургиздат, 1962. -494 с.
  8. И.И., Милютин С. П. Трехвалковые станы с подпором // Металлургическое машиностроение / НИИИНФОРМТЯЖМАШ. 1965.-№.3.-С. 13−20.
  9. А.с. № 214 478 СССР, МКИ В21 В. Рабочая клеть трехвалкового прошивного стана / И. К. Тартаковский, П. М. Финагин, П. И. Полухин и др. // Открытия, промышленные образцы, товарные знаки.-1968.-№. 12.
  10. А.И., Зюзин В. И. Современное развитие прокатных станов. -М.: Металлургия, 1972. -399 е.- ил.
  11. Трехвалковые станы винтовой прокатки для производства периодических профилей круглого сечения / А. И. Целиков, В. А. Жаворонков, И. К. Шафран и др. // Сталь. -1970. -№. 5. -С. 424−427.
  12. П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки. -М.: Металлургия, 1971.-368 с.
  13. И.А., Сай Н.Ф., Румянцев Б. Ф. Прокатка труб из алюминиевых сплавов на трубопрокатных установках // Цветные металлы. -1959. -№. 6. -С. 75−79.
  14. В.В. Исследования процесса винтовой прокатки тел вращения из высокопрочных алюминиевых сплавов на трехвалковых станах: Дисс. канд. техн. наук. -М.: МВТУ им. Баумана, 1970. -230 с.
  15. Освоение поперечно-винтовой прокатки труб из титана / В. Я. Шапиро, И. Л. Годин, Ю. Ф. Лузин и др. // Цветные металлы. -1978. —№. 6. -С. 61−64.
  16. Прошивной стан для труб из алюминиевых сплавов / В. Я. Шапиро, И. К. Тартаковский, А. К. Афанасьева и др. // Цветная металлургия. -1979. -№. 4. -С. 40−42.
  17. Прошивка в двухвалковом стане слитков сплава Д16 / В. Я. Шапиро, А. К. Афанасьева, Н. А. Беляков и др. // Цветные металлы. — 1978.-№. 2. -С. 61−64.
  18. А.с. № 341 544 СССР, МКИ В21 В 19/00. Клеть косовалкового стана / А. Ф. Белов, Е. И. Панов, И. К. Тартаковский и др. // Б. И. -1972. -№. 25.
  19. А.с. № 348 250 СССР, МКИ В21 В 19/60. Рабочая клеть трубопрокатного стана / Г. Д. Стыркин, И. Н. Потапов, Е. И. Панов и др. // Б. И. -1972. -№. 25.
  20. А.с. № 519 240 СССР, МКИ В21 В 39/00. Устройство подачи заготовки в рабочую клеть прокатного стана / П. И. Ермолаев, А. П. Подкуйко, П. М. Финагин и др. // Б. И. -1976. -№. 24.
  21. А.с. № 605 651 СССР, МКИ В21 В 19/00. Рабочая клеть стана поперечно-винтовой прокатки / П. И. Ермолаев, Б. И. Самохин, И. К. Тартаковский и др. // Б. И. -1978. -№. 17.
  22. Новый технологический инструмент для поперечно-винтовой прокатки прутков / О. Ю. Ильин, И. К. Тартаковский, Б. И. Самохин и др. // Технология легких сплавов. -1983. -№. 8. -С. 39−42.
  23. Специальные прокатные станы / А. И. Целиков, Н. В. Барбарич, М. В. Васильчиков и др. -М.: Металлургия, 1971. -336 е.- ил.
  24. С.П., Мехов Н. В., Майзелис Г. С. Прокатка профилированных труб // Сталь. -1965. —№. 1. -С. 53.
  25. С.П., Мехов Н. В., Майзелис Г. С. Новый стан для прокатки профилированных трубных заготовок для втулочных изделий // Вестник машиностроения. -1969. -№. 2. -С. 53−54.
  26. О.Ю., Панов Е. И., Шапиро В. Я. Разработка конструкции оборудования и освоение поперечно-винтовой прокатки легких сплавов // Технология легких сплавов. —2000. —№. 5. -С. 39−46.
  27. А.К., Телешов В. В., Козлова О. М. Структура и свойства труб из алюминиевых сплавов, изготовленных прошивкой на косовалковых станах // Металловедение и термическая обработка металлов. —1978. —№. 1. -С. 56−59.
  28. Качество прутков из титановых сплавов, полученных различны-ми методами / В. Я. Шапиро, Ю. П. Гриценко, С. А. Кушакевич и др. // Цветные металлы. -1979. -№. 1. -С. 61−63.
  29. Прошивка гильз из слитков алюминиевых сплавов с улучшенным качеством поверхности на двухвалковом стане / Е. И. Баранчиков, В. Я. Шапиро, В. А. Ишунькин и др. // Цветная металлургия. -1979. -№. 6. -С. 46−48.
  30. В.Г., Гриценко Ю. П., Шапиро В. Я. Сравнение качества прутков ВТЗ-1, полученных продольной и винтовой прокаткой // Цветные металлы. -1985. -№. 8. -С. 101−103.
  31. Влияние радиально-сдвиговой прокатки на качество полуфабрикатов из титановых сплавов / Е. А. Харитонов, И. Н. Потапов, И. З. Вольшонок и др. // Цветные металлы. -1992. -№. 5. -С. 56−57.
  32. Е.И., Ильин О. Ю. О качестве прутков и труб из легких сплавов, полученных поперечно-винтовой прокаткой // Технология легких сплавов. -2001. -№. 2. -С. 27−31.- ил.
  33. Е.И., Ильин О. Ю. Расширение технологических возможностей универсального стана поперечно-винтовой прокатки ПВП 20−60 // Технологии легких сплавов. -2002. -№. 2. -С. 41−52.- ил.
  34. В.А., Марков Ю. А. Исследование нормальных контактных напряжений при поперечной и винтовой прокатке сплошных и полых заготовок // Труды МВТУ. -1974. —№. 176. -Машины-автоматы и прокатное производство. -С. 73−85.
  35. В.А., Чаликов В. В. К вопросу определения давления металла на валки и расходе энергии при винтовой прокатке в трехвалковых станах // Труды МВТУ. -1974. -№. 176. -Машины-автоматы и прокатное производство. -С. 93−101.
  36. Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1979. -215 с.
  37. Объемные задачи теории прокатки / А. И. Целиков, В.К. Беляни-нов, И. Н. Ананьев и др. // Труды МВТУ. -1984. -№. 412. -Машины и агрегаты металлургического производства. -С. 8−24.
  38. Н.Н. Технологические задачи пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1979. -118 с.
  39. О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с анг. — М.: Мир, 1975.-542 с.
  40. Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с анг. -М.: Мир, 1979.-480 с.
  41. Теория прокатки. Справочник / А. И. Целиков, А. Д. Томленое, В. И. Зюзин и др. -М.: Металлургия, 1982. -335 с.
  42. Трехмерное конечно-элементное моделирование процесса поперечно-винтовой прокатки сплошной заготовки / Е. И. Панов, А. А. Восканьянц, А. В. Иванов и др. // Технология легких сплавов. -2001.-№. 5−6. -С. 54−59.
  43. Теория обработки металлов давлением / И. Я. Тарновский, А. А. Поздеев, О. А. Ганаго и др. -М.: Металлургиздат, 1963. -672 с.
  44. М.З. Прессование изделий специальной формы. -М.: Металлургия, 1994. -304 с.
  45. И.Н., Полухин П. И. Технология винтовой прокатки. -М.: Металлургия, 1990. -344 с.
  46. В.Я., Алексеев В. Н., Цирюльников Е. В. Исследование деформируемости прутков из алюминиевых сплавов при поперечно-винтовой прокатке // Цветные металлы. -1990. -№. 7. — С. 89−91.
  47. Ю.П., Тарарышкин В. И., Эскин Г. И. Оптимизация технологии плавки и модифицирования заэвтектическихсилуминов // Технологии легких сплавов. -1997. —№. 3. -С. 17−23.
  48. В.И., Пименов Ю. П., Эскин Г. И. Выбор модификаторов для измельчения структуры заэвтектических силуминов // Технологии легких сплавов. -1997. -№. 3. -С. 2−38.
  49. Г. И., Пименов Ю. П. Коррозионно-стойкие свариваемые заэвтектические силумины для нефтегазового комплекса // Технологии легких сплавов. -1997. -№. 6. -С. 27−32.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!