Прокатка. Прессование. Волочение

1. «Прокатка. Прессование. Волочение»

Прокатка. Сущность способа. Схемы прокатки. Устройство прокатного стана. Валки
прокатного стана. Типы валков. Заготовительные и сортовые прокатные станы. Получение
полупродукта. Блюмы и слябы. Последовательность прокатки. Классификация конечной
продукции прокатного производства. Получение сортового проката. Понятие о
сортаменте. Изготовление сортового проката, периодического и листового проката,
бесшовных и сварных труб. Производство гнутых профилей. Сущность способа.
Исходные заготовки и применяемое оборудование. Технологические возможности.
Производство профилей прямым и обратным прессованием. Сущность способов.
Применяемое оборудование. Получаемая продукция. Производство профилей
волочением. Сущность способа. Исходные заготовки и применяемое оборудование.
Волочение на барабанных и цепных волочильных станках. Получаемая продукция – 2
часа.

2.

СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ:
прокатка, волочение, прессование, ковка, штамповка и специальные способы.
I. Прокатка – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате
пластической деформации холодного или нагретого металла исходной заготовки
вращающимися валками
Исходная заготовка – слитки, блюмы, слябы.
Инструмент прокатки – прокатные валки.
Оборудование – прокатные станы, нагревательные печи.
Основные виды прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая
При
продольной
прокатке
(а)
поступательно
перемещающаяся заготовка деформируется между двумя
валками, вращающимися в разные стороны.
1 – заготовка; 2 – валок; 5 – продукция проката (лист)

3.

При поперечной прокатке (б) валки, вращаясь в одном
направлении, придают вращение заготовке и деформируют её,
постепенно втягивая между собой.
При поперечно-винтовой прокатке (в) валки расположены
под углом α друг к другу (α = 4…14о) и сообщают заготовке
винтовое (т.е. вращательное и поступательное) движение.
Прокатка выполняется в холодном и в горячем состояниях
1 – заготовка;
2 – валок;
3 – оправка;
4 – стержень;
6 – продукция проката (шарик);
7 – продукция проката (труба)

4.

ПРОДУКЦИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Прокатке подвергают около 90% всей выплавляемой стали и бόльшую часть
цветных металлов и сплавов.
Продукцией прокатки являются заготовки, которые получают из выпускаемых
стандартных профилей.
Профилем называется форма поперечного сечения полученного изделия.
Совокупность различных профилей разного размера называется сортаментом.
Сортамент выпускаемых стандартных профилей
основные группы:
-
можно разделить на четыре
сортовой прокат;
листовой прокат;
трубный прокат (бесшовные и сварные трубы);
специальный прокат: периодические и гнутые профили, детали машин (винты,
зубчатые колеса, шарики для подшипников).

5.

ПРОДУКЦИЯ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
а – Сортовой простой
круглую и квадратную сталь (а и б) выпускают с диаметром или стороной 5–250 мм;
полосовую (в) (прямоугольную) – шириной 10–200 мм и толщиной 4–60 мм;
шестигранную (г) – с диаметром вписанного круга 6–100 мм.
б – Сортовой фасонный
а и б – равнобокий и неравнобокий уголок; в – швеллер; г – тавр; д – двутавр; е – рельс
в – Листовой прокат; г – Трубный прокат; д – Специальный прокат

6.

Цветные металлы и сплавы выпускают преимущественно в виде простых профилей –
круглого, квадратного, прямоугольного.
Листовой прокат:
- толстолистовой (толщиной 4–160 мм),
- тонколистовой (толщиной менее 4 мм)
- фольгу (толщиной менее 0,2 мм).
Выпускают листовую сталь со специальными защитными покрытиями из олова, цинка,
хрома, алюминия, пластмасс и специальных лаков.
Сталь толщиной 0,08–0,32 мм называют жестью.
Трубный прокат:
Трубы делят на бесшовные и сварные.
Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных случаях – в трубопроводах,
работающих под давлением, в агрессивных средах.
Бесшовные трубы выпускают диаметром 30–650 мм с толщиной стенки 2–160 мм,
Сварные – диаметром 5–2500 мм с толщиной стенки 0,5–16 мм.

7.

8.

9.

10.

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПРОКАТ
Периодические профили
имеют периодически изменяющуюся форму и площадь поперечного сечения по длине
заготовки
Гнутые профили

11.

12.

13.

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПРОКАТКИ - прокатные валки, которые разделяются на:
1. Гладкие - применяются для прокатки полос, листов и т.п.
Если после одного перехода требуется уменьшение толщины заготовки, то гладкие
валки сближают друг с другом.
2. Ступенчатые - позволяют после первого перехода уменьшить толщину заготовки
на соседнем рабочем участке с меньшим зазором – увеличивают производительность.
3. Ручьевые - применяются для получения сортового проката.
Ручьём называется вырез на рабочей поверхности валка.
а – гладкие валки;
б – ступенчатые валки;
в – ручьевые валки:
1 – бочка (рабочая часть);
2 – шейка (устанавливается в
подшипник);
3 – трефа (через неё шпиндель
прокатного стана передаёт
крутящий момент на валок)

14.

15.

16.

17.

18.

Калибр – совокупность двух ручьёв (а) или ручья и выступа (б) соответствующих
друг другу прокатных валков.
Если линия разъёма валков находится в пределах очертания калибра, калибр
называется открытым (а), а если проходит вне калибра – закрытым (б).

19.

Схема линии прокатного стана
1 – прокатные валки; 2 – станина; 3 –шпиндель; 4 –муфта; 5 – рабочая клеть;
6 – шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – механический редуктор; 9 – электродвигатель;
10 – механизм для регулировки зазора между валками
Комплект прокатных валков 1 со станиной 2, в которой они закреплены, называется
рабочей клетью прокатного стана 5, в ней может находится два и более валков.
Эл. двигатель - (муфта) – редуктор - (муфта) - шестеренная клеть - (шпиндель)прокатные валки рабочей клети

20.

Различают станы одноклетьевые (а) и многоклетьевые (б и в)
Схемы расположения рабочих клетей станов
1 - рабочие клети; 2 - шестеренные клети; 3 – двигатели; 4 – механические редукторы.

21.

22.

23.

Прокатка выполняется в два этапа:
прокатка слитка в полупродукт и прокатка полупродукта в готовый прокат.
Поэтому, по назначению прокатные станы разделяют на станы производства
полупродукта и станы для выпуска готового проката.
К станам производства полупродукта относятся обжимные и заготовочные станы.
Обжимные станы (блюминги и слябинги) предназначены для прокатки в горячем
состоянии слитков (до 60 т – стальные, до 10 т - ЦМС) в крупные заготовки (блюмы и
слябы).
Заготовочные станы предназначены для получения полупродукта более мелкого
сечения из блюмов, слябов или слитков небольшой массы.
Станы готового проката характеризуются видом выпускаемой продукции: сортовые,
листовые, трубопрокатные и станы для специальных видов проката.

24.

1. Прокатка слитка в полупродукт
Во всех странах заготовки квадратного и прямоугольного получают на машинах
непрерывной разливки стали.
Прокатное производство блюмов и слябов осталось только в Украине и России.
Блюм - заготовки
квадратного
поперечного сечения,
предназначенная для
последующего
изготовления сортовых
профилей,
Сляб – заготовка
прямоугольного
поперечного сечения,
предназначенная для
последующего
изготовления
листового проката.

25.

26.

2. Прокатка полупродукта в готовый прокат
2.1. Получение листового проката: толстолистовой (толщиной 4–160 мм) – получают из
толстолистового в холодном состоянии (холоднокатаные листы); тонколистовой
(толщиной менее 4 мм) – получают в горячем состоянии (горячекатаные листы).
2.2. Получение сортового проката – получение швеллера ведется в горячем состоянии.
2.3. Получение труб
2.3.1. Получение бесшовных труб поперечно-винтовой прокаткой (на слайде 2) в
горячем состоянии
2.3.2. Получение сварных труб

27.

28.

2.4. Получение специального проката:
а- периодические профили
получают в горячем и холодном
состояниях
б – гнутые профили
можно получать профилированием
листового материала на
профилегибочных станах.

29.

Получение специального проката (продолжение)
в – детали машин
1
3
2
2
прокатка шаров
прокатка зубчатых колёс
1 – верхний валок; 2 – нижний валок; 3 – заготовка;
прокатка винтов
1 – прокатываемый винт; 2 – валки. Выполняется в горячем состоянии.

30.

31.

II. Прессование
технологический процесс получения заготовок или деталей в результате выдавливания
металла исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого
соответствует профилю получаемого изделия.
Исходная заготовка – слиток или прокат
Инструмент прессования – пуансон, оправка, матрица.
Оборудование – гидравлические прессы.
Технология прессования
Различают прямое (а) и обратное (б) прессование - выполняется как в холодном, так и в
горячем состояниях. Получают профили сплошного сечения и полые профили.

32.

При прямом прессовании - S совпадает с направлением движения пуансона,
которому приходится преодолевать дополнительно силу контактного трения Т1.
Недостатки: Для снижения сил трения применяется смазка стенок контейнера и
поверхности исходной заготовки (графит).
1 – заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
6 – продукция прессования;
Р – усилие прессования;
S - направление выдавливания;
Т1 – контактная сила трения.

33.

При обратном прессовании – S противоположно направлению движ. пуансона.
Преимущества: меньшие силы трения и, как следствие, экономия энергии.
Недостатки:
а – длина получаемого профиля ограничена длиной трубчатого пуансона;
б – прочность трубчатого пуансона меньше прочности сплошного пуансона.
1 – заготовка;
2 – контейнер;
3 – матрица;
4 – пуансон;
5 – выталкиватель;
6 – продукция прессования;
Р – усилие прессования;
Рв – усилие на выталкивателе
(в процессе прессования Рв ≥ Р);
S - направление выдавливания

34.

Схема получения полого профиля
а – заготовка перед началом обработки;
б – прошивка заготовки;
в – завершение прессования:
1 – контейнер;
2 – матрица;
3 –оправка
служит для предварительной пробивки отверстия
(прошивка) и формирования внутренней полости
получаемого изделия в процессе прессования;
4 – пуансон;
5 – исходная заготовка;
6 – выдра (отход при операции прошивка).
5
в)
7
3 а)
6
1
б)
4
1
42
4
2
а
6
б
Отверстие получают на том же прессе,
совмещая прошивку и прессование
(реже – сверлением или на другом прессе).
в

35.

Продукция прессования
Комбинируя формы оправки и отверстия матрицы получают различные профили:
- сплошные профили получают прямым и обратным прессованием;
- полые – прямым прессованием.

36.

Преимущества:
1. Высокая размерная точность получаемых профилей.
2. Получение сложных профилей
3. Высокая производительность
4. Быстрота перехода с одного типоразмера изделия на другой
(достаточно заменить матрицу или оправку).
Недостатки:
1. Большие силы деформации (интенсивный износ инструмента).
2. Ограниченная длина заготовки.
3. Повышенный отход металла (наличие пресс-остатка).
Пресс-остаток – часть исходной заготовки, остающаяся в контейнере после
завершения процесса прессования (отрезается от профиля после окончания прессования)
Образуется вследствие того, что весь металл не может быть полностью выдавлен из
контейнера из-за резкого повышения силы сопротивления в конце прессования.

37.

III. Волочение
технологический процесс получения заготовок или деталей в результате протягивания
исходной заготовки через отверстие матрицы, конфигурация которого соответствует
получаемому профилю.
Исходная заготовка – прокатанные или прессованные прутки и трубы.
Инструмент – матрица, через которую протягивается исходная заготовка.
При волочении матрицу называют
волокой или фильерой..
I – заходная зона (заходный конус)
II – деформирующая зона
III – калибрующая зона (формирует
окончательный размер изделия)
IV – выходная зона

38.

Оборудование – барабанный и цепной волочильные станы
1 – барабан;
2 - отверстие волоки;
3 – приемный барабан;
4 – редуктор.
Барабанные станы служат для волочения
проволоки и труб небольшого диаметра
1 – заготовка; 2 - отверстие волоки; 3 – клещи; 4 – каретка; 5 – тяговый крюк; 6 – цепь;
7 – звездочка; 8 – редуктор; 9 – электродвигатель.
Каретка 4 протягивает исходную заготовку 1 через волоки (фильеры) 2.

39.

Технология волочения
Волочение сопровождается наклепом (холодн. состояние).
Обработка заготовки за одно протягивание через волоку называется переходом.
Если необходима большая деформация, то – несколько переходов
(несколько уменьшающихся отверстий в волоке).
Для снятия наклепа после каждого перехода металл подвергается отжигу.
Для уменьшения силы трения отверстие в волоке полируется,
также применяются смазки - минеральные масла, олифа, графит, тальк, мыло.

40.

Способы волочения полых профилей:
Волочение без оправки – для уменьшения наружн.
диаметра трубы.
1 – исходная заготовка; 2 – волока (фильера); 3 – готовое
изделие (труба).
Волочение на короткой оправке – для труб с
качественной
внутр.
поверхностью,
имеющих
регламентированную толщину стенки.
Получают трубы малой длины, ограниченные длиной оправки
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 4 – изделие (труба);
3 – короткая оправка.
Волочение на плавающей оправке – для получения
труб большой длины.
1 – заготовка; 2 – волока (фильера); 3 – изделие (труба);
4 –плавающая оправка.

41.

Продукция волочения
- полые профили и профили сплошного сечения, калибруют стальные прутки диаметром
до 150 мм.
Калибровка – операция получения поверхности высокой точности
Проволока для ламп и других устройств накаливания диаметром 0,002мм.
Трубы различного профиля от капиллярных (диаметром 0,1) мм до больших (диаметром
480мм) с толщиной стенки от 0,01 до 40 мм.
Длина труб – до 300 м.
Преимущества:
высокая точность размеров
(позволяет исключить или снизить объем последующей мех. обработки)
Недостатки:
многопроходность – часто требуется пять и более переходов через волоки с постепенно
уменьшающимися отверстиями.

42.

Примеры профилей, получаемых волочением