PL234177B1

PL234177B1 - Sposób kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym

Info

Publication number: PL234177B1
Application number: PL423885A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Pater; Janusz Tomczak
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2020-01-31
Also published as: PL423885A1

Abstract

Sposób kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym, zwłaszcza narzędziami obrotowymi polega na tym, że jeden z końców półfabrykatu w kształcie odcinka pręta o średnicy równej średnicy maksymalnej odkuwki wałka (16) i długości większej od szerokości narzędzi L3 nagrzewa się lokalnie na długości L4 kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji, po czym umieszcza się nagrzany koniec półfabrykatu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego (2) oraz pomiędzy dwiema prowadnicami (19 i 20) i ustala się położenie półfabrykatu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) przy pomocy występów ustalających (11), zaś nienagrzaną część półfabrykatu umieszcza się w tulei prowadzącej (3), następnie wprawia się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy w ruch obrotowy w tym samym kierunku z jednakową prędkością (n1) i obraca się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy nad nagrzanym końcem półfabrykatu, po czym zagłębia się w nagrzany koniec półfabrykatu klinowe występy (5 i 6) znajdujące się na powierzchniach cylindrycznych dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego i wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy, następnie oddziaływuje się na nagrzany koniec półfabrykatu (4) bocznymi pochyłymi powierzchniami (7a i 7b) oraz (8a i 8b) klinowych występów (5 i 6) dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym, zwłaszcza narzędziami obrotowymi.

Dotychczas znanych i stosowanych jest szereg metod wytwarzania długich odkuwek stopniowanych osi i wałów, które ze względu na duże wymiary kształtowanych półwyrobów realizowane są metodami kucia swobodnego i półswobodnego. Szczegółowo procesy kucia długich odkuwek w kształcie stopniowanych wałów i osi opisano w książce Wasiunyk W. „Kucie matrycowe” Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1987 r. Przedstawione w książce procesy kucia odkuwek składają się z kilku operacji, takich jak: spęczanie, wydłużanie, odsądzanie, odcinanie naddatków technologicznych. Procesy realizowane są na prasach kuźniczych hydraulicznych z zastosowaniem wsadów w postaci wlewków. Pomimo dużej uniwersalności i prostej konstrukcji narzędzi, kucie stopniowanych osi i wałów obarczone jest dużym nakładem robocizny oraz dużymi stratami materiału.

Znane są również procesy walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek stopniowanych osi i wałów. Do najczęściej spotykanych metod walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek zalicza się walcowanie z wykorzystaniem narzędzi płaskich, które podczas procesu przemieszczają się w przeciwnych kierunkach oraz walcowanie z wykorzystaniem klinowych narzędzi w kształcie walców, obracających się w zgodnym kierunku. Szczegółowo procesy walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek zostały opisane w monografii autorstwa Pater Z. pt. „Walcowanie poprzeczno-klinowe”, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2009 r. Cechą charakterystyczną odkuwek kształtowanych w procesach walcowania poprzeczno-klinowego jest ich symetria osiowa oraz prostoliniowość osi. Ograniczeniem zastosowania WPK odkuwek stopniowanych osi i wałów jest ich wielkość. Obecnie nie spotyka się tego typu procesów, które umożliwiałyby walcowanie odkuwek o średnicach powyżej 100 mm i długościach przekraczających kilkaset mm.

Istotą sposobu kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym, zwłaszcza narzędziami obrotowymi według wynalazku jest to, że jeden z końców półfabrykatu w kształcie odcinka pręta o średnicy równej średnicy maksymalnej odkuwki wałka i długości większej od szerokości narzędzi nagrzewa się lokalnie na długości kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji, po czym umieszcza się nagrzany koniec półfabrykatu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego oraz pomiędzy dwiema prowadnicami i ustala się położenie półfabrykatu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego przy pomocy występów ustalających, zaś nienagrzaną część półfabrykatu umieszcza się w tulei prowadzącej, następnie wprawia się dolny walec roboczy i górny walec roboczy w ruch obrotowy w tym samym kierunku z jednakową prędkością i obraca się dolny walec roboczy i górny walec roboczy nad nagrzanym końcem półfabrykatu, po czym zagłębia się w nagrzany koniec półfabrykatu klinowe występy znajdujące się na powierzchniach cylindrycznych dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego i wprawia się półfabrykat w ruch obrotowy, następnie oddziaływuje się na nagrzany koniec półfabrykatu bocznymi pochyłymi powierzchniami klinowych występów dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego i kształtuje się na końcu półfabrykatu dwa stopnie, następnie kalibruje się ukształtowane stopnie i jednocześnie odcina się skrajny naddatek przy pomocy noży, po czym usuwa się ukształtowany półwyrób z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego, po czym nagrzewa się lokalnie drugi koniec półwyrobu na długości kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji, po czym umieszcza się nagrzany koniec półwyrobu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego oraz pomiędzy dwiema prowadnicami i ustala się położenie półfabrykatu w strefie wejściowej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego przy pomocy występów ustalających, natomiast nienagrzaną część półwyrobu umieszcza się w tulei prowadzącej, następnie wprawia się dolny walec roboczy i górny walec roboczy w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z jednakową prędkością i obraca się dolny walec roboczy i górny walec roboczy nad nagrzanym końcem półwyrobu, po czym zagłębia się w półwyrób klinowe występy znajdujące się na powierzchni cylindrycznej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego i wprawia się półwyrób w ruch obrotowy, następnie oddziaływuje się na półwyrób bocznymi pochyłymi powierzchniami klinowych występów dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego i kształtuje się na końcu półwyrobu dwa stopnie, następnie kalibruje się ukształtowane stopnie i jednocześnie odcina się skrajny naddatek przy pomocy noży, po czym usuwa się ukształtowaną odkuwkę wałka z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego i górnego walca roboczego.

PL 234 177 B1

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na wydajne kształtowanie plastyczne odkuwek stopniowanych osi i wałów o długościach większych od szerokości narzędzi. Sposób według wynalazku jest znacznie tańszy w realizacji od dotychczas stosowanych metod wytwarzania odkuwek długich dzięki możliwości realizacji procesu na typowych walcarkach płaskoklinowych. Dzięki nagrzewaniu tylko części półfabrykatu podlegającej kształtowaniu obniża się zużycie energii.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia widok z boku w początkowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni, fig. 2 - widok z przodu w początkowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni, fig. 3 - widok izometryczny w początkowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni, fig. 4 - widok izometryczny w końcowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni, fig. 5 - widok izometryczny w początkowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni z drugiej strony półwyrobu, fig. 6 - widok izometryczny w końcowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni z drugiej strony półwyrobu, fig. 7 - widok z boku w końcowym etapie procesu walcowania skrajnych stopni z drugiej strony półwyrobu, fig. 8a - widok półfabrykatu, fig. 8b - widok półwyrobu z ukształtowanymi czopami skrajnymi, zaś fig. 8c - widok ukształtowanej odkuwki z obustronnymi czopami.

Sposób kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym, zwłaszcza narzędziami obrotowymi charakteryzuje się tym, że jeden z końców półfabrykatu 4 w kształcie odcinka pręta o średnicy do równej średnicy maksymalnej odkuwki wałka 16 i długości Lo większej od szerokości narzędzi L3 nagrzewa się lokalnie na długości L4 kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji. Po czym umieszcza się nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 oraz pomiędzy dwiema prowadnicami 19 i 20 i ustala się położenie półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 przy pomocy występów ustalających 11 i 12. Nienagrzaną część półfabrykatu 4 umieszcza się w tulei prowadzącej 3. Następnie wprawia się dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z jednakową prędkością n1 i obraca się dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 nad nagrzanym końcem 4a półfabrykatu 4. Po czym zagłębia się w nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 klinowe występy 5 i 6 znajdujące się na powierzchniach cylindrycznych dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 i wprawia się półfabrykat 4 w ruch obrotowy. Następnie oddziaływuje się na nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 pochyłymi powierzchniami bocznymi 7a i 7b oraz 8a i 8b klinowych występów 5 i 6 dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 i kształtuje się na końcu półfabrykatu 4 dwa stopnie 14a i 14b. Następnie kalibruje się ukształtowane stopnie 14a i 14b i jednocześnie odcina się skrajny naddatek 15 przy pomocy noży 9 i 10. Po czym usuwa się ukształtowany półwyrób 13 z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2. Po czym nagrzewa się lokalnie drugi koniec 13a półwyrobu 13 na długości L3 kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji. Po czym umieszcza się nagrzany koniec 13a półwyrobu 13 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 oraz pomiędzy dwiema prowadnicami 19 i 20 i ustala się położenie półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 przy pomocy występów ustalających 11 i 12. Nienagrzaną część półwyrobu 13 umieszcza się w tulei prowadzącej 3. Następnie wprawia się dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z jednakową prędkością n1 i przemieszcza się dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 nad nagrzanym końcem półwyrobu 13. Po czym zagłębia się w półwyrób 13 klinowe występy 5 i 6 znajdujące się na powierzchniach cylindrycznych dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2, wprawiając półwyrób 13 w ruch obrotowy. Następnie oddziaływuje się na półwyrób 13 pochyłymi powierzchniami bocznymi 7a i 7b oraz 8a i 8b klinowych występów 5 i 6 dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 i kształtuje się na końcu półwyrobu 13 dwa stopnie 17a i 17b. Następnie kalibruje się ukształtowane stopnie 17a i 17b i jednocześnie odcina się skrajny naddatek 18 przy pomocy noży 9 i 10. Po czym usuwa się ukształtowaną odkuwkę wałka 16 z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2.

Jeden z końców półfabrykatu 4 w kształcie odcinka pręta o średnicy do równej 80 mm i długości Lo wynoszącej 600 mm większej od szerokości narzędzi L3 wynoszącej 350 mm nagrzewano lokalnie na długości L4 równej 150 mm do temperatury 1150°C. Po czym umieszczano nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 oraz pomiędzy dwiema prowadnicami 19 i 20 i ustalano położenie półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 przy pomocy występów ustalających 11 i 12, zaś nienagrzaną część półfabrykatu 4 umieszczano w tulei prowadzącej 3. Następnie wprawiano dolny walec

PL 234 177 B1 narzędziowy 1 i górny walec narzędziowy 2 w ruch obrotowy w tym samym kierunku z jednakową prędkością ni wynoszącą 15 obr/min i obracano dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 nad nagrzanym końcem 4a półfabrykatu 4. Następnie zagłębiano w nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 klinowe występy 5 i 6 znajdujące się na dolnym walcu roboczym 1 i górnym walcu roboczym 2. W efekcie oddziaływania na nagrzany koniec 4a półfabrykatu 4 pochyłych powierzchni 7a i 7b oraz 8a i 8b klinowych występów 5 i 6 dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 kształtowano na końcu półfabrykatu stopień 14a o średnicy d1 równej 50 mm oraz stopień 14b o średnicy d2 równej 30 mm i całkowitej długości L wynoszącej 180 mm. Następnie kalibrowano ukształtowane stopnie 14a i 14b i jednocześnie odcinano skrajny naddatek 15 przy pomocy noży 9 i 10. W rezultacie uzyskiwano półwyrób 13 o całkowitej długości L1 równej 650 mm. Po czym usuwano ukształtowany półwyrób 13 z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2. Po czym nagrzewano lokalnie drugi koniec 13a półwyrobu 13 na długości L4 równej 150 mm do temperatury 1150°C. Następnie umieszczano nagrzany koniec 13a półwyrobu 13 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 oraz pomiędzy dwiema prowadnicami 19 i 20, zaś położenie półfabrykatu 4 w strefie wejściowej dolnego walca roboczego 1 i górnego walca roboczego 2 ustalano przy pomocy występów ustalających 11 i 12, a nienagrzaną część półwyrobu 13 umieszczano w tulei prowadzącej 3. Następnie wprawiano dolny walec roboczy 1 i górny walec roboczy 2 w ruch obrotowy w tym samym kierunku i z jednakową prędkością n1 wynoszącą 15 obr/min i kształtowano na drugim końcu półwyrobu 13 dwa stopnie 17a i 17b o długości L równej 180 mm, zaś średnice ukształtowanych stopni 17a i 17b wynosiły 50 mm i 30 mm. W rezultacie uzyskiwano odkuwkę wałka 16 ze skrajnymi czopami o całkowitej długości L2 wynoszącej 700 mm.

Wykaz oznaczeń

- dolny walec roboczy

- górny walec roboczy

- tuleja prowadząca tylna

- półfabrykat

4a - nagrzany koniec półfabrykatu

5, 6 - klinowe występy

7a, 7b, 8a, 8b - pochyłe powierzchnie klinowych występów

9, 10 - noże

11, 12 - występy ustalające

- półwyrób

14a, 14b - ukształtowane stopnie na półwyrobie

- skrajny naddatek

- ukształtowana odkuwka wałka

17a, 17b - ukształtowane stopnie na odkuwce

- skrajny naddatek

19, 20 - prowadnice do - średnica początkowa półfabrykatu d1 - średnica skrajnego stopnia odkuwki d2 - średnica wewnętrznego stopnia odkuwki Lo - długość początkowa półfabrykatu L - długość walcowanych stopni odkuwki L1 - długość półwyrobu L2 - długość odkuwki L3 - szerokości narzędzi

L4 - długość nagrzewanych odcinków n1 - prędkość obrotowa walców roboczych

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób kształtowania czopów wałków długich w układzie pojedynczym, zwłaszcza narzędziami obrotowymi, znamienny tym, że jeden z końców półfabrykatu (4) w kształcie odcinka pręta o średnicy (do) równej średnicy maksymalnej odkuwki wałka (16) i długości (Lo) większej

PL 234 177 B1 od szerokości narzędzi (L3) nagrzewa się lokalnie na długości (L4) kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji, po czym umieszcza się nagrzany koniec (4a) półfabrykatu (4) w strefie wejściowej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) oraz pomiędzy dwiema prowadnicami (19) i (20) i ustala się położenie półfabrykatu (4) w strefie wejściowej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) przy pomocy występów ustalających (11) i (12), zaś nienagrzaną część półfabrykatu (4) umieszcza się w tulei prowadzącej (3), następnie wprawia się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy (2) w ruch obrotowy w tym samym kierunku z jednakową prędkością (n1) i obraca się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy (2) nad nagrzanym końcem (4a) półfabrykatu (4), po czym zagłębia się w nagrzany koniec (4a) półfabrykatu (4) klinowe występy (5) i (6) znajdujące się na powierzchniach cylindrycznych dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) i wprawia się półfabrykat (4) w ruch obrotowy, następnie oddziaływuje się na nagrzany koniec (4a) półfabrykatu (4) bocznymi pochyłymi powierzchniami (7a) i (7b) oraz (8a) i (8b) klinowych występów (5) i (6) dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) i kształtuje się na końcu półfabrykatu (4) dwa stopnie (14a) i (14b), następnie kalibruje się ukształtowane stopnie (14a) i (14b) i jednocześnie odcina się skrajny naddatek (15) przy pomocy noży (9) i (10), po czym usuwa się ukształtowany półwyrób (13) z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2), po czym nagrzewa się lokalnie drugi koniec (13a) półwyrobu (13) na długości (L3) kształtowanych stopni do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji, po czym umieszcza się nagrzany koniec (13a) półwyrobu (13) w strefie wejściowej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) oraz pomiędzy dwiema prowadnicami (19) i (20) i ustala się położenie półfabrykatu (4) w strefie wejściowej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) przy pomocy występów ustalających (11) i (12), natomiast nienagrzaną część półwyrobu (13) umieszcza się w tulei prowadzącej (3), następnie wprawia się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy (2) w ruch obrotowy w tym samym kierunki i z jednakową prędkością (n1) i obraca się dolny walec roboczy (1) i górny walec roboczy (2) nad nagrzanym końcem półwyrobu (13), po czym zagłębia się w półwyrób (13) klinowe występy (5) i (6) znajdujące się na powierzchni cylindrycznej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) i wprawia się półwyrób (13) w ruch obrotowy, następnie oddziaływuje się na półwyrób (13) bocznymi pochyłymi powierzchniami (7a) i (7b) oraz (8a) i (8b) klinowych występów (5) i (6) dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2) i kształtuje się na końcu półwyrobu (13) dwa stopnie (17a) i (17b), następnie kalibruje się ukształtowane stopnie (17a) i (17b) i jednocześnie odcina się skrajny naddatek (18) przy pomocy noży (9) i (10), po czym usuwa się ukształtowaną odkuwkę wałka (16) z przestrzeni roboczej dolnego walca roboczego (1) i górnego walca roboczego (2).

PL 234 177 Β1

Rysunki

Fig. 1

PL 234 177 Β1

Fig. 2

PL 234 177 Β1

Fig. 3

PL 234 177 Β1

Fig. 4

PL234 177 Β1

Fig. 5

PL 234 177 Β1

Fig. 6

PL234 177 Β1

Fig. 7

PL 234 177 Β1

Fig. 8b

Fig. 8c