CAPITOLUL III ȚEVĂRI
3.1 Bazele procesului și tehnologiei desenării țevilor
Principalul proces de producere a țevilor de înaltă precizie se bazează pe mandrine mobile, fixe și plutitoare, schema tehnologică a căreia este prezentată în Fig. 1. Țevile fără sudură și sudate sunt utilizate ca semifabricate. Înainte de tragere, capătul unei țevi cu lungimea de 100-200 mm este presat, astfel încât să poată fi introdus în desen. Pentru producerea de tuburi de precizie folosite țagle de mari dimensiuni produse prin laminare la cald, presare sau unități de sudare de țevi și pentru producerea de țevi de dimensiuni mai mici - după tratament pentru mori de reducere.
Desen - Schema tehnologiei de tragere la rece a țevilor
Semifabricatele sunt de preferință de 32 ((3-6) mm în mărime până la 130 ((4,5-18 mm) și după prelucrare pe mori de reducere grosimea nu depășește 2 mm, diametrul exterior este de 20 mm. Astfel, toate semifabricatele de tuburi mici sunt de obicei obținute prin laminare la rece.
Figura - Diagrama tehnologiei de producere a țevilor de schimb de căldură și a condensatoarelor
În producția de țevi din oțeluri de calitate, precum și din metale neferoase, pot fi incluse în procesul tehnologic operațiuni suplimentare de tratare termică. Tratamentul termic intermediar și final se efectuează într-o atmosferă protectoare (recoacerea luminii) pentru a exclude operațiile de gravare suplimentare sau pentru a reduce durata lor. Numărul operațiilor de deformare la rece este determinat de reducerea totală, de tipul de deformare și de întărirea metalului. Pentru a obține o suprafață de conducte de înaltă calitate, reducerea totală ar trebui să depășească 50%. Țevile sunt furnizate cu grade diferite de întărire și tratament termic. Alegerea procesului de desen este de mare importanță, deoarece fiecare tip de desen are propriile particularități, iar alegerea acestuia depinde de scopul conductelor. În Fig. 2 prezintă schemele a două procese tehnologice pentru producerea condensatoarelor și a țevilor de schimb termic. În primul caz, tehnologia de producere a alamelor, iar cea de-a doua - conducte din cupru.
Tipic pentru ambele cazuri este presarea piesei de prelucrat, rularea la moara HPT, apoi desenarea. Desenul este realizat atât cu o unealtă fixă, cât și cu o unealtă plutitoare în locașuri.
Procese tehnologice speciale sunt de asemenea dezvoltate pentru producerea conductelor speciale. Astfel, de exemplu, țevile din molibden sunt primite în cadrul schemei: presare - laminare pe tabără ХПТ - recoacere în vid. Țevi din tantal și vanadiu sunt fabricate din bilete forjate, care sunt apoi presate, laminate pe o moară CPT și supuse tragerii. Desenarea se face în matrițele din carburi de tungsten. Comprimarea per pas este de până la 35%. Cu o reducere totală de 60-80%, tratamentul termic este prescris. Țevile sunt degresate cu clorură de etilenă, gravate într-un amestec de sarepetru cu acid și cu o adiție de acid fluorhidric 5%. Reacția este efectuată într-un vid (10-4 mmHg) la o temperatură de 1100-1200 ° C. Țevi din titan și aliajele sale sunt fabricate din semifabricate forjate, care sunt șlefuite și presate. Desenarea se face pe un dorn mobil. La rulare pe moara HPT, o singura reducere ajunge la 50%. Tratamentul termic se efectuează la 700 ° C. Ocalinul este îndepărtat cu ajutorul unei unități de sablare sau al unui flux de aburi, gravat într-o soluție de acizi azotați și fluorhidrici.
3.2 Tehnologia de desenare
Pentru dimensiuni de țeavă de producție care nu pot primi alte tipuri de prelucrare, pentru a îmbunătăți suprafața internă și externă, în scădere dimensiunile diametrul și grosimea peretelui necesară pentru a realiza livrarea de proprietăți de rezistență și de a crește diametrul țevilor chenie rece Volo utilizate. Există următoarele metode de tragere la rece a conductelor. fără un dorn, cu un dorn fix, plutitor și mobil și cu distribuția unui tub pe un dorn. De regulă, în producția de țevi, se adoptă următoarea secvență de procese tehnologice: presare, laminare pe fabricație HPT și desen.
Este inadecvat din punct de vedere economic să se producă tuburi cu o dimensiune mai mică de 16 × 1 mm în moara CPT și, prin urmare, țevile cu dimensiuni mai mici se obțin prin tragere.
În procesul de tragere și proprietatea conductelor finite afectează proprietățile dimensiunilor conductelor metalice, raportul dintre grosimea peretelui diametrul geometriei matriței, viteza totală și parțială bordurat ment, lubrifiant și temperatura de desen.
Desen fără dorn
În Fig. 4 prezintă metoda de desen fără un dorn. Acesta este cel mai adesea aplicat când diametrul țevii trebuie să fie redus. Cunoașterea exactă a tuturor caracteristicilor acestei metode este foarte importantă, deoarece este cea mai puțin laborioasă.
Așa cum se poate vedea din fig. 4, țevile care trec prin matrițe reduc diametrele exterioare și interioare cu D0 și d0 până la D1 și d1. Modificarea secțiunii transversale atinge 20% la o viteză de tragere de până la 100 m / min. Această metodă de desen este utilizată atunci când este necesar să se reducă în mod semnificativ diametrul țevii, să se obțină tuburi capilare și când se calibrează conductele. Desenul după rulare pe moara HPT poate salva echipamentul scump al acestor mori. O astfel de tehnologie se justifică în producția de țevi, atât din oțeluri purtătoare de carbon, cât și din oțeluri aliate. Compresia în timpul desen tuburile care nu sunt supuse recoacere este limitată, puternic depinde de raportul dintre diametrul exterior la grosimea peretelui pentru oțel carbon ajunge la 30%, când D / s = 12 și 10%, când D / s = 45. Pentru comprimarea oțelurilor austenitice respectiv egale 15-20 și 5-8%. Calitatea suprafeței interioare pentru desenul cu risc scăzut este scăzută.
Pentru a calcula forța de tracțiune, se pot utiliza următoarele ecuații:
Gelei
Unghiul optim de desen poate fi calculat din ecuația Fater:
În Fig. 5 prezintă valorile unghiurilor optime ale tragerii cu un coeficient de frecare egal cu 0,05 pentru valori diferite ale raportului grosimea peretelui s / dcp. În practică, nu este întotdeauna posibilă utilizarea tragerii cu un unghi optim. În acest caz, unghiul desenului ar trebui să fie optim pentru desenarea cât mai multor dimensiuni posibil. Cu o creștere a reducerii și o scădere a raportului s / dcp, unghiul optim crește. În procesul desenării neautorizate, grosimea peretelui conductei poate varia, de asemenea. Când desen dimensiunea grosimii mandrină peretelui golul format între dornul și desen moare, iar când bezopravochnom bazându-se pe suprafața interioară a țevii nu acționează în forță și deci în funcție de condițiile de tragere grosimea peretelui poate crește, rămâne non-modificate sau reduse. În Fig. 6 prezintă datele despre Fater și Post pe modificarea grosimii peretelui țevii în funcție de compresie sau de modificarea raportului grosimii peretelui cu diametrul. Din aceste date rezultă că, odată cu creșterea compresiei, grosimea peretelui crește. Atunci când conductele cu pereți groși sunt descărcate (valori mari ale s / dsp sau s0 / dn), grosimea peretelui scade chiar și în cazul unei contracții mici. Acest lucru se poate observa din modificarea curbelor 11-16 (figura 6, a) și a tuturor curbelor (figura 6, b) pentru valori mari ale raportului s0 / dn. Pentru țevile cu pereți subțiri (valori mici ale lui s0 / dcp), grosimea peretelui scade atunci când s0 / dH este mai mică de 14%.
Două tipuri de desen pe un dorn sunt subdivizate - pe un dorn scurt fixat și auto-aliniere sau plutind. Aceste tipuri de desen sunt utilizate pe scară largă și permit reducerea diametrului și grosimii peretelui. Când se utilizează un dorn fix, care este instalat pe tija, decalajul dintre desen și dorn rămâne neschimbat. Pentru a putea trage lungi țevi sau locașuri, utilizați așa-numitele mandrine flotante care se auto-aliniază în zona de deformare.
1 - desen, 2 țevi, 3 - mandrine, 4 - tije
Recent, metoda utilizării unui dorn flotant a fost din ce în ce mai folosită. Această metodă este utilizată în principal în producția de țevi de mici dimensiuni transversale (30 mm) și lungimi de metale neferoase, și mai recent, de țevi din oțel cu pereți groși și un diametru interior mic. Principalul avantaj al tragerii pe un dorn flotant este capacitatea de a produce țevi de lungime mare de la 100 la 700 m (Tabelul 4). Alte avantaje ale acestei metode includ reducerea metalului coeficient consumabile, reducând timpul pentru operațiunile de pregătire, rata de întinderi la 9-60 m / min, comparativ cu 27-80 m / min pe o tijă dorn fixă și absența reducerii spațiului de producție prin aplicarea tobe. În condițiile de laborator și de producție, se obține o reducere de 50% pentru trecere. Un dezavantaj al desen pe mandrina pla-vayuschey în raport cu poziția fixă este dependența dornului în raport cu matrița de viteza de desen, tipul de ungere și de frecare Coeficientul materialului și geometria mandrinei. Întrucât primii doi factori variază în anumite limite, modificarea grosimii peretelui conductei este nesemnificativă. Evitați schimbările bruște ale coeficientului de frecare. Diferența dintre unghiurile de tragere și dorn trebuie să fie de 1-3 ° C. Când trageți țevi din aluminiu pe un dorn flotant, selectați unghiul de tragere. = 14 °, și unghiul dornului? " = 11 °, atunci când trageți conducte de cupru 10-13 și respectiv 9-10 grade. La începutul și sfârșitul procesului de trecere de desen este instabil din cauza diferitelor lubrifianți pentru intrarea în spațiul de rulare și mandrină plutitoare poate fi supus la vibrații. În astfel de cazuri, desenul ar trebui să fie realizat fără deranj și cu o viteză mai mică.
Tabelul - Parametrii de tragere a țevilor pe un dorn de la o piesă de lucru cu un diametru de 56 mm și o grosime a peretelui de 3 mm
Gelei a propus următoarea ecuație
Aici este indicat prin Fig. 7, b:
? ? - suprafața țevii în punctul de contact dintre dorn și mat; (6)
sA este grosimea peretelui y? ?. (9)
Anke și Fater au folosit pentru a calcula forța de tracțiune pe o ecuație fixă a dornului:
? ? ; (10)
? ? ; ? ? 2; ? ? 1. (11)
Pentru a determina condițiile de funcționare a barei de dorn, este necesar să se cunoască forțele care acționează asupra tijei. Tabelul 5 prezintă rezultatele studiilor experimentale ale procesului de tragere a țevilor din oțeluri carbonice și inoxidabile, precum și din cupru.
La efectuarea experimentelor cu oțeluri de austenitică, nu a fost folosită lubrifierea și, prin urmare, efortul a fost cât mai mare posibil. Tabelul 4 prezintă date privind desenarea unei țevi de cupru pe un dorn flotant.
Tabelul 2 - Raportul forței pe dorn cu forța de tragere
Dimensiunea țevii, mm
Tabelul 6 prezintă date privind procesul de tragere a țevilor de cupru cu o dimensiune de 6,0 × 0,44 mm într-o moară de desen continuu. Din acest exemplu se vede că gradul de reducere a pereților conductelor este de la 1,12 la 17,4%, cu o reducere totală de la 18,56 la 30,71%. Viteza desenului atinge 16 m / s. La valori ridicate ale forței de tragere a țevilor de cupru există pericolul de a le aplatiza când privim tamburul. La desenarea țevilor cu pereți groși, unghiurile de tragere și dornul plutitor sunt alese egale cu 2? = 24 ° și 2 " = 18 °, respectiv la desenarea țevilor cu pereți subțiri diferența dintre aceste unghiuri trebuie să fie de 2-3 °. La valori mici de contracție a pereților egale și mai mici de 0,095, există riscul de oscilație a dornului flotant (ultimele trei treceri, vezi tabelul 6).
Desen pe un dorn mobil lung
Această metodă de desen utilizează un dorn cilindric, lungimea căruia trebuie să fie mai mare decât conducta finită și, spre deosebire de tragerea pe mandrine fixe, este tras prin fir (figura 8). În timpul desenării prin această metodă, se produce o reducere intensă a diametrului și a grosimii peretelui, în comparație cu desenul pe dornuri fixe. Coeficientul de tragere per trecere la desenarea materialelor cu proprietăți relativ scăzute ale rezistenței ajunge la 1,7-1,75. După următoarea trecere, dornul este scos din țeavă pentru reutilizare. Pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței interioare a conductelor, mandrina este frezată.
Metoda de desenare pe un dorn mobil în comparație cu un dorn ne-mobil are următoarele avantaje: desen crescut, calitatea superioară a suprafeței interioare a țevii, funcționarea netedă a procesului. Ca neajunsuri, trebuie notat diferențele rezultate, un cost mare al echipamentelor și reducerea necesară a diametrului.
Desen - Desen pe un dorn mobil; Fig. 9 Distribuția tuburilor pe un dorn cu compresie 1 - desen, 2 țevi, 3 - dorn (a) și întindere (b) pereți
Recent, metoda de desen pe un dorn mobil nu este foarte folosită și în principal în producția de țevi cu pereți subțiri care sunt dificil de obținut pe un dorn staționar datorită pericolului de rupere sau apariția unor danturi. Metoda de desen pe un dorn mobil este utilizată în combinație cu desenul pe un dorn fix și plutitor.
Sh. Gelei a obținut o ecuație pentru determinarea forței de tracțiune pe un dorn mobil:
în cazul în care? ?. (13)
Și de ce? ?. μ1 este coeficientul de frecare dintre țeavă și matriță și μ2 este între dorn și țeavă. Conform ecuației lui Anke și Fater, efortul este egal cu:
? ?. (14)
Practica de a lucra cu un dorn lung a arătat că forța de tragere este în mare măsură dependentă de lubrifiant, adică de coeficientul de frecare. Producția de țevi din oțel carbon și oțel rezistent la coroziune confirmă cele de mai sus. Raportul dintre energia consumată direct pe schimbarea formei și consumul total de energie (eficiența procesului) se poate calcula din formula:
? ?. (15)
Tabelul - Parametrii de desen al unei țevi de oțel măsurând 40 × 0,2 mm de la o piesă de lucru de 88 × 1,6 mm
Tabelul 7 prezintă parametrii de desenare pentru un dorn mobil de un tub cu pereți subțiri de 40 × 0,2 mm dintr-o oțel carbon. Se poate observa că, prin această metodă, coeficienții de tragere și contracție a pereților sunt măritați comparativ cu desenul pe un dorn scurt.
Distribuția țevii pe un dorn
Sunt utilizate două metode de distribuire a țevilor pe un dorn: prin comprimarea secțiunii nedeformate (figura 9, a) și prin întinderea secțiunii de țeavă deformată (figura 9, b).
În primul caz, cadrul nedeformat este fixat pe cadru, iar în al doilea - capătul deformat al țevii. La distribuirea țevilor prin compresia peretelui, diametrele pieselor de prelucrat cresc cu o mică scădere a grosimii și lungimii. Această metodă este de asemenea utilizată pentru încălzirea preformelor de oțel la 900-1000 ° C. O metodă de distribuire a conductelor în stare rece, cu întinderea părții deformate a țevii, care este utilizată pentru a îmbunătăți calitatea suprafeței interioare și pentru a calibra diametrul interior al țevilor, a devenit foarte populară. În procesul de desen, lungimea și grosimea țevii sunt reduse. În ambele metode sunt utilizate mandrine scurte.
Pentru a calcula forța de tracțiune atunci când trageți dornul, puteți folosi ecuația Gelei:
Ziebel, precum și Anke și Fater au propus ecuații simplificate:
în cazul în care? ? pentru fierbinte și? ? pentru desen rece.
O ecuație mai simplă:
unde este coeficientul? ? sunt determinate experimental.
3.3 Tratament termic
Tabel - Caracteristicile tehnice ale cuptoarelor cu role cu blocare în vid pentru recoacerea ușoară a țevilor