Колупаева Ирина Владимировна

Физико - металлургический факультет
Специальность: Обработка металлов давлением

Научный руководитель: Яковченко Александр Васильевич

Реферат по теме выпускной работы

Усовершенствование технологии производства железнодорожных колес с криволинейным диском и метода проектирования калибровок

    Цель работы является усовершенствование методов компьютерного проектирования калибровок и разработка новой технологии штамповки и прокатки колес, что позволяет снизить расход металла и брака на прокате и невыполнению гребня за счет использования точных по массе и заготовок предварительного формирования гребня перед прокаткой.

    Совершенствование технологии производства колес с точных и уменьшенных по массе до (470-475) кг исходных заготовок требует разработки и анализа новых технологических схем и калибровок и выбора из них наиболее рациональных. Новая технология должна обеспечить повышение точности колес и снижение расхода металла.

    В данной работе рассмотрена технологическая схема штамповка колесных заготовок с гребнем. Эта схема предусматривает использование верхней фигурной плиты на заготовительном прессе силой 50 МН и обеспечивает предварительную формовку части обода и ступицы. Данная схема, в отличие от существующей технологии на ОАО "ВМЗ" и ОАО "НТЗ", предусматривает осадку исходной заготовки (после ее нагрев и выполнения операции гидросбива окалины) на прессе силой 20 МН в верхнем технологическом кольце. Может использоваться подвесное технологическое кольцо или верхнее плавающее технологическое кольцо. Но и в одном и в другом варианте нужно обеспечить выталкивания заготовки. Одновременно с осадкой выполняется формирование части боковой поверхности заготовки. Затем заготовка кантуется и подается на пресс силой 50 МН.

    Центрирование заготовки в нижнем технологическом кольце пресса усилием 50 МН выполняется за отформованной на прессе силой 20 МН конической боковой поверхности заготовки. Причем нижнее технологическое кольцо пресса усилием 50 МН в данном случае сразу устанавливается по оси штамповки. Деформация металла на прессе силой 50 МН выполняется после опускания верхнего фасонного штампа или верхней плиты фигурной.

    Обеспечивается существенное уменьшение асимметрии заготовок на прессах силой 20 МН, 50 МН и 100 МН. Верхний формовочный штамп выполняет самоцентрування заготовки. Самоцентрування возможно потому, что заготовка не зажимается штампами в первый момент контакта (как это имеет место при существующей технологии. Первым с заготовкой контактирует формовочное кольцо, которое и выполняет ее самоцентрування. Поэтому возможно рассматривать вопрос об исключении центрирование заготовки на прессе силой 100 МН трьохважеля центрователя. Указанные меры в совокупности обеспечивают стабильные размеры колесных заготовок, что имеют обед, диск и ступицу, что существенно повысит точность размеров колес.p>

    Существует необходимость совершенствования методов компьютерного проектирования калибровок по металлу и калибровок инструмента деформации для производства штамповано-катаных колес. Калибровкой по металлу есть совокупность контуров поперечных сечений колесных заготовок и черновых колес, которые получают осадкой, штамповкой и прокаткой на всех агрегатах пресопрокатной линии КПЦ. На основе калибровки по металлу разрабатываются калибровка инструмента деформации: калибровки валков (наклонных, главных, нажимных) и штампов (формовочных, вигибных). Калибровка разрабатываются против хода штамповки и прокатки.

    Сначала, на основе контура пересечения колеса, которое получают на вигібном прессе, разрабатывается калибровка по металлу для КПС. Контур пересечения колеса, которое получают на КПС, необходимый для проектирования контура сечения колесной заготовки, получаемой на формировочном прессе. В дальнейшем цифровая информация по этим контурам в автоматическом режиме должна передаваться в соответствующие окна, где выполняется проектирование калибров. После их получения цифровая информация уже за размерами должна передаваться в соответствующие окна для проектирования валков. Причем на каждом этапе должен калибровщик иметь возможность управлять данным процессом, в том числе контролировать цифровую и графическую информацию, определять режимы работы, корректировать любые размеры в имеющихся для этого таблицах.(рисунок 2).

    В правой части окна выполняется контрольное построение контура сечения чернового колеса после КПС, совмещенного с контуром чернового колеса после вигібного пресса. В нижней части окна дается таблица, в которой рассчитывается как масса всего спроектированного колеса после КПС, так и массы его отдельных частей (обода диска и ступицы). Причем, параллельно рассчитываются эти же массы по черновом колесу после вигибного пресса. Такое сопоставление позволяет уточнить величины обжатий колеса на вигибном прессе и, соответственно, размеры всех основных элементов колеса.

    Проектирование калибровки для перехода "колесопрокатный стан - формовочный пресс" является ответственным этапом, потому что форма и размеры відштампований колесной заготовки должна обеспечить прокатку на КПС колеса без дефектов прокатного происхождения. Совершенствование моделей было связано с необходимостью обеспечения возможности проектирования калибровок с предыдущей формированием гребня на прессе силой 100 МН.(рисунок 3).

    В условиях прессопрокатних линий колесопрокатный цехов ОАО "Интерпайп НТЗ" и ОАО "ВМЗ" осадка заготовок в нижнем технологическом кольце и их разгон выполняют на прессе силой 50 МН. Разгон предварительно осажденные заготовок выполняют пуансоном, диаметр которого, как правило, равняется 500 мм.

    Калибровка по металлу для заготовительного пресса разрабатывается на основе калибровки по металла для формовочного пресса. Она, определяя режим деформации металла при штамповке колесной заготовки, в первую очередь, должна обеспечить практически одновременное заполнение металлом формовочных штампов в зоне обода и ступицы.(рисунок 4)

    После того, как выбран тип расчета и в таблицу исходной информации заданные значения: разгонки заготовки; радиусов;уклона технологического кольца и других величин, необходимо определить параметры выдавки, получаемой на формировочном прессе (в условиях ОАО "Интерпайп НТЗ" и ОАО "ВМЗ" это пресс силой 100 МН)(рисунок 5).

    Здесь после контрольного построения контура сечения спроектирует-ванной заготовки контролируют ее заход в формовочные штампы. При этом рассчитывается величина зазора между заготовкой и формовочным кольцом в первый момент штамповки. Величина зазора оказывает определенное влияние на формоизменения металла. Поэтому для получения необходимого зазора калибровка может быть скорректована(рисунок 6).

    После чего проводится расчет массы заготовки. Масса заготовки определяется как сумма масс заготовки из пресса силой 20 МН и металла на угар.

Выводы:

    1. Для визуализация формоизменения металла в формовочных штампах пресса силой 100 МН при штамповки колесной заготовки с гребнем из заготовок частью подготовленными прессе 50 МН ободом и ступицей при соотношении hT / hD в интервале 1-1.2.

    2. Для проектирования калибровки по металлу для перехода "пресс силой 100 МН - колесопрокатный состояние" и определяют радиальные и осевые обжатия металла.

    3. При прокатке колесной заготовки с гребнем возможно устранить такие дефекты, как невыполнение гребня и запад по гребню с внутренней стороны колеса, который связан с переполнением металлом гребневой части калибра.