РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВ ПРЕССОВАННЫХ ИЗ ЛАТУНИ В УСЛОВИЯХ ОАО «КУЗОЦМ

АЛЕКСЕЙ ВОРСИН

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВ ПРЕССОВАННЫХ ИЗ ЛАТУНИ В УСЛОВИЯХ ОАО «КУЗОЦМ

В работе в описательной части представлено описание и характеристика обрабатываемого сплава латуни Л63 в условиях ОАО «КУЗОЦМ», описание конструкции пресса, его техническая характеристика. Рассмотрена общая технологическая схема и технология подготовки заготовки к деформации, а так же подробно описана обработка металла давлением методом обратного прессования. В расчетной части сделаны технологические расчеты: размера слитка, усилие прессования, температурно-скоростные параметры прессования, расчет производительности, а так же проверочные расчеты инструмента. Производство прессованных прутков из латуни в ОАО «КУЗОЦМ» размером с 16мм до 80мм происходит методом обратного прессования на прессе «Presezzi» . При запуске пресса в работу в 2008 году были освоены свинцовистые латуни марок ЛС59-1, ЛС59-2, Лс58-2, ЛС58-3 и их зарубежные аналоги CW617N и CW614N. В последнее время были освоены двойная латунь Л63 и специальные латуни ЛМцА58-2-1, ЛМцСКА58-2-2-1-1 Латунные прутки являются полуфабрикатом для дальнейшей механической обработки. Для КУЗОЦМ эти прутки являются готовым продуктом

Металлургия

Дипломы

Вуз: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)

ID: 60dcb78ee4dde5000191f75c

UUID: beada990-bbfe-0139-3849-0242ac180005

Язык: Русский

Опубликовано: почти 3 года назад

Просмотры: 146

58.44

АЛЕКСЕЙ ВОРСИН

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 2,3 МБ

Поделиться работой

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» Институт Новых материалов и технологий Департамент Металлургии и металловедения 22.03.02 /Металлургия (Обработка металлов давлением) УДК 621.77 ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГЭК Зав. кафедрой ОМД, Щварц Д.Л. «____»_____________2019 г. ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВ ПРЕССОВАННЫХ ИЗ ЛАТУНИ В УСЛОВИЯХ ОАО «КУЗОЦМ» Пояснительная записка 22.03.02.000 000.719 ПЗ Руководитель _Шимов Г.В. _____________ подпись, дата Нормоконтролер _Инатович Ю.В. _____________ подпись, дата Студент гр. НМТЗ-542213_Ворсин А.С подпись, дата Екатеринбург 2019 _____________

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФГАУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина Институт новых материалов и технологий Департамент металлургии и материаловедения Направление – 22.03.02. Металлургия, УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ОМД _____________ Д.Л. Шварц ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы (ВКР) бакалавра студент Ворсин Алексей Сергеевич группа НМТЗ-542213 1.Тема ВКР РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПРУТКОВ ПРЕССОВАННЫХ ИЗ ЛАТУНИ В УСЛОВИЯХ ОАО «КУЗОЦМ» Утверждена распоряжением по департаменту от «____»________________20____г.№_________ 2.Руководитель доцент, канд. тахн. наук Шимов Георгий Викторович 3. Исходные данные к работе 1. Материалы практик в ОАО «КУЗОЦМ», Каменск-Уральский, 2018, 2019. 2. Логинов Ю.Н. Медь и деформируемые медные сплавы: учебное пособие/Ю.Н.Логинов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 136 с. 3. Жолобов В.В., Зверев Г.И. Прессование металлов. М.: Металлургия, 1971. 456 с. 5. Жолобов В.В.,Зверев Г.И.Оборудование гидропрессовых цехов. М.:Металлургия, 1974. 269 с. 6. Жолобов В.В., Зверев Г.И. Инструмент для горячего прессования металлов. М.: Машиностроение, 1965. 164 с. 7. Инатович Ю.В., Логинов Ю.Н. Инструмент для прессования металлов. Описание и расчеты. Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. 56 с. 8. Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Технология прессования и листовой прокатки специальных сплавов в решениях задач. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2004. 117 с. 9. Непрерывное литье меди / А. В. Сулицин, Р. К. Мысик, С. В. Брусницын, Ю. Н. Логинов. – Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2016. – 374 с. 10. Грудев А. П., Зильберг Ю. В., Тилик В. Т. Трение и смазки при обработке давлением. М.: Металлургия, 1982. 312 с. 11. Шатагин, О.А. Непрерывное литье на горизонтальных машинах / О.А. Шатагин, В.Т. Сладкоштеев. – М.: Металлургия, 1975. 12. Материалы практики, научно-технические журналы. 13. Источники Интернет: http://www1.fips.ru/ - Доступ к справочным системам сайта Роспатента (Федеральная служба по интеллектуальной собственности), http://uspto.gov – Доступ к справочным системам сайта патентной службы США, http://ru.espacenet.com –Российский сервер европейского патентного ведомства, http://www.matweb.com – Электронный справочник по механическим свойствам материалов в формате стандартов ASTM, http://www.sciencedirect.com - Поисковая система публикаций научных изданий, http://www.elibrary.ru - Российская электронная научная библиотека. 14. Научнотехнические журналы по тематике работы. 4. Содержание пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) ТУ на продукцию. Характеристика деформируемого металла, в том числе характеристики упрочнения и пластичности. Технология производства, ее описание и анализ. 2

Технологические расчеты. Характеристика основного и вспомогательного оборудования. Прочностные расчеты. Объем записки 60…100 с. 5. Перечень демонстрационных материалов Презентация в электронном формате: Технологическая схема – 1 л., чертеж пресса – 1 л., чертеж инструментальной наладки – 1 л., результаты расчетов технологических параметров, прочностных расчетов: таблицы, графики – 2 л. 7. Календарный план Срок выполнения этапов работы Наименование этапов выполнения работы ТУ на готовую продукцию. Требования к пруткам из латуни Л63. Характеристика деформируемого металла, в том числе характеристики упрочнения и пластичности. Описание оборудования цеха. Описание конструкции пресса. Расчеты на прочность элементов конструкции пресса. Описание и анализ технологии производства прутков прессованных из латуни Л63.. Общая технологическая схема. Описание технологии подготовки заготовки к деформации. Технология обработки давлением. Технологические расчеты. Выполнение чертежей пресса, инструмента. Оформление работы и предварительная защита Отметка о выполнении 25.05.19 28.05.19 31.05.19 07.06.19 10.06.19 Руководитель__________________________________ Задание принял к исполнению_____________________ Ворсин А.С. 8. Выпускная работа закончена «_____»________________2019 г. Считаю возможным допустить Ворсина Алексея Сергеевича к защите его выпускной квалификационной работы в экзаменационной комиссии. Руководитель __________________Шимов Г.В. 9. Допустить Ворсина Алексея Сергеевича к защите выпускной квалификационной работы в экзаменационной комиссии протокол заседания кафедры №_______ от «_____»_______________2019 г. Зав. кафедрой ___________________Шварц Д.Л. 3

РЕФЕРАТ В работе в описательной части представлено описание и характеристика обрабатываемого сплава латуни Л63 в условиях ОАО «КУЗОЦМ», описание конструкции пресса, его техническая характеристика. Рассмотрена общая технологическая схема и технология подготовки заготовки к деформации, а так же подробно описана обработка металла давлением методом обратного прессования. В расчетной части сделаны технологические расчеты: размера слитка, усилие прессования, температурно-скоростные параметры производительности, а так же проверочные расчеты инструмента. С. 60, табл.13, рис.6, библ.11 наим, прил. 3. 4 прессования, расчет

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ…………………………………………..…………………….……………..….......7 1. ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВА, ИЗДЕЛИЙ И ЗАГОТОВОК...........................................8 1.1 Характеристика сплава Л63…………………………………………………...…..8 1.2 Характеристика прессованных прутков……………………………………….....11 1.3 Характеристика прессованной заготовки………………………………………...12 1.4 Характеристика слитков……………………………………………………......….14 2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И АГРИГАТОВ……………………………………………....16 3. ТЕХНОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛАТУНИ ………….…………………………………………………….....23 3.1 Работа пресса обратного метода прессования…………………………………...24 3.2 Работа прутковой линии выходной части пресса……………………………......25 3.3 Работа бухтовой линии выходной части пресса………………………………....26 3.4 Технологические правила……………………………………………………….…27 4. ТЕМПЕРАТУРНО - СКОРОСТНЫЕ УСЛОВИЯ ПРЕССОВАНИЯ……………………..33 5.ВЫБОР СЛИТКА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ………………………………………………..…34 6.РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕССОВАНИЯ .....35 7. ВЫХОД ГОДНОГО И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.38 8. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА………….…........39 8.1 Расчет на прочность главного цилиндра…………..…………………............40 8.2 Расчет главного плунжера на прочность…………..…………………..……...42 8.3 Расчет колонн на прочность……………..….……………………………….....43 8.4 Расчет на прочность технологического инструмента……...…………………44 8.5 Расчёт на прочность контейнера……………………..…………….….............45 8.6 Расчёт на прочность пресс-штемпеля……………………..……………..……50 8.7 Расчёт на прочность пресс-шайбы…………………………………...….…….52 8.8 Расчёт на прочность матрицы…………………………………..……..….........52 ЗАКЛЮНИЕ………………………………………………………….……………………...….55 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...………….……56 ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологические параметры прессования прутков в отрезках круглого сечения на прессе «Presezzi»…………………………………………………………………..57 ПРИЛОЖЕНИЕ Б .Горизонтальный гидравлический пресс «Presezzi»…………………….60 5

ПРИЛОЖЕНИЕ В Спецификация...……………………………………………………..…..61 6

ВВЕДЕНИЕ ОАО "Каменск-Уральский завод по обработке цветных металлов" – предприятие цветной металлургии. За историю своего развития предприятие накопило богатейший опыт производства круглого проката из меди, никеля, цинка и сплавов на их основе. Ассортимент выпускаемой продукции чрезвычайно широк и составляет около 16 тысяч типоразмеров и более 140 сплавов. Основными видами выпускаемой продукции являются прессованные и тянутые прутки круглого, шестигранного, квадратного и фасонного сечений, проволока круглая и прямоугольная, полосы коллекторные, шины, аноды, литейные сплавы, порошки и пудры. Продукция ОАО "КУЗОЦМ" широко используется во всех отраслях промышленности как в России, так и за ее пределами. Технический процесс производства включает в себя плавильно – литейный, прессовый, прокатный и волочильный переделы, которые оснащены мощным оборудованием. Завод традиционно известен как поставщик качественной продукции, отвечающей требованиям российских и международных стандартов. Качество выпускаемой продукции контролируется заводской лабораторией, оснащенной современными приборами и испытательными машинами, надежным метрологическим оборудованием. Выпуск конкурентоспособной продукции обеспечивает действующая на предприятии система менеджмента качества, сертифицированная на соответствие требованиям международного стандарта. Производство прессованных прутков из латуни в ОАО «КУЗОЦМ» размером с 16мм до 80мм происходит методом обратного прессования на прессе «Presezzi» . При запуске пресса в работу в 2008 году были освоены свинцовистые латуни марок ЛС59-1, ЛС59-2, Лс58-2, ЛС58-3 и их зарубежные аналоги CW617N и CW614N. В последнее время были освоены двойная латунь Л63 и специальные латуни ЛМцА58-2-1, ЛМцСКА58-2-2-1-1 Латунные прутки являются полуфабрикатом для дальнейшей механической обработки. Для КУЗОЦМ эти прутки являются готовым продуктом. 7

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВА, ИЗДЕЛИЙ И ЗАГОТОВОК 1.1. Характеристика сплава Среди медных сплавов наибольшее распространение в промышленности получили латуни благодаря сочетанию высоких механических и технологических свойств. По сравнению с медью латуни обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью, лучшими литейными качествами, имеют более высокую температуру рекристаллизации. Они наиболее дешевые медные сплавы[5 ]. Латуни – это двойные или многокомпонентные сплавы, в которых основной легирующий компонент – цинк (содержание его не превышает 50%). Минимальное содержание цинка в латунях – 4% (по массе). Фазовый состав двойных латуней определяет диаграмма состояния рисунок 1. Рисунок 1- Диаграмма состояния системы медь - цинк По структуре выделяют a - латуни, a + β – латуни и β – латуни. Природа фаз в системе Cu – Zn, их физические и механические свойства определяют поведение латуней различных марок при холодной и горячей пластической деформации, при термической обработке и, в конечном счете, определяют их свойства. 8

Двухфазные a + β – латуни обрабатываются в горячем состоянии лучше, чем однофазные a - латуни. Это связано с тем, что нагрев под обработку давлением этих сплавов осуществляется в область существования высокопластичной β – фазы. Двухфазные a + β – латуни менее чувствительны к примесям. Однако они чувствительны к температурно-скоростным условиям охлаждения с температур горячей деформации. Например, при прессовании прутка из-за ускоренного охлаждения с температуры горячей деформации передний конец полуфабриката имеет преимущественно мелкую игольчатую структуру с высокими механическими свойствами, у заднего конца прутка из-за меньшей скорости охлаждения структура будет зернистой с пониженными механическими свойствами. На механические свойства сплава оказывает влияние также различная объемная доля a - и β - фаз в разных участках горячедеформированного полуфабриката. Такая неоднородная структура по длине горячедеформированных полуфабрикатов двухфазных a + β – латуней может быть устранена отжигом с полной фазовой перекристаллизацией[5]. Одна из самых распространённых марок двойных латуней - Л63. В этом сплаве всегда имеется некоторое количество неравновесной β – фазы, поэтому он, по существу, является двухфазным, и при назначении режимов обработки это следует учитывать. Суммарная степень холодной деформации латуней обусловлена определенным пределом, выше которого пластичность резко падает, и необходим промежуточный рекристаллизационный отжиг. Этот предел допустимой суммарной холодной деформации уменьшается с повышением содержания цинка в сплаве. Он зависит также от вида обработки давлением и устанавливается для каждой марки латуней экспериментально. Латунь марки Л63 — двухкомпонентный сплав меди и цинка, с содержанием Cu 62-65% и Zn – 34,22-37,5 %, до 0,5% в нём составляют примеси. Химический состав латуни марки Л63 приведён в таблице 1. Таблица 1- Химический состав латуни марки Л63 Марка латуни Fe, % P, % Cu, % Pb, % Zn, % Л63 до 0,2 до 0,001 62 - 65 до 0,07 34.5 38 9 Sb, % Bi, % Примесей, %, не более - до 0,005 до 0,002 всего 0,5

Режимы термообработки латуни Л63 приведены в таблице 2. Таблица 2- Режимы термообработки латуни Л63 Температура, С Литья Горячей деформации 1060…1100 650…850 Начала рекристаллизации 350…370 Полного отжига 660…670 Латунь Л63 обладает достаточно хорошими механическими и технологическими свойствами, отлично обрабатывается давлением в горячем и в холодном состоянии. Механические и физические свойства латуни Л63 приведены в таблице 3 [5]. Таблица 3- Механические и физические свойства латуни Л63 Температура плавления, С ликвидус 910 солидус 900 Плотность, г/см3 8,43 Модуль нормальной упругости Е, МПа 1*105 3,8*104 Модуль сдвига G, МПа Предел прочности при растяжении В, МПа Относительное удлинение , % Коэффициент трения литая 328 мягкая 360 твердая 680 литая 35,5 мягкая 49 твердая 3…4 со смазкой 0,012 без смазки 0,39 Кривые деформационного упрочнения латуни марки Л63 указаны на рисунке 2[5]. 10

Скорости деформации, с-1: а - 18; б - 6; в - 1,8 и г - 0,4, температура, °С: 1 - 450; 2 600; 3 - 750; 4 - 850 Рисунок 2- Кривые деформационного упрочнения латуни Л63 Латунь Л63 применяется для изготовления полос, листов, лент, проволоки, прутков и труб различных размеров; используется во всех облостях промышленности. 1.2. Характеристика прессованных прутков Прессованные латунные прутки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 20602006 «Прутки латунные»[4], DIN EN 12165:1998 «Медь и медные сплавы. Заготовка для поковок»[4]. Поверхность прутков должна быть свободна от загрязнений, затрудняющих визуальный осмотр, без трещин и расслоений. На поверхности допускаются отдельные плены, вмятины, раковины, риски, задиры и другие дефекты, кольцеватость, следы правки, если они при контрольной зачистке не выводят прутки за предельные отклонения по диаметру. Допускаются следы технологической смазки и цвета побежалости. По размеру прессованные прутки должны удовлетворять требованиям таблицы 4. [4 ]. 11

Таблица 4-Требования к прессованным пруткам Предельное отклонение по номинальному диаметру Номинальный диаметр, мм прессованных прутков при точности изготовления, мм ГОСТ 2060-2006 DIN EN12165:1998 нормальной класс А повышенной класс В Номинальный диаметр круглых прутков и предельные отклонения по диаметру св. 18,0 до 30,0 включ. 0,42 0,26 0,30 0,17 св. 30,0 до 50,0 включ. 0,50 0,31 0,60 0,20 св. 50,0 до 80,0 включ. 0,60 - 0,70 0,37 Отклонение от формы поперечного сечения допускается в пределах допуска по диаметру. Прутки должны быть выправлены. Максимальная кривизна прутков на 1м длины по ГОСТ 2060-2006 не должна превышать значений, указанных в таблице 5[5]. Таблица 5- Допустимое значение максимальной кривизны прутков Максимальная кривизна прутков на 1м длины при номинальном диаметре или расстоянии между параллельными гранями прутка, мм ГОСТ 2060-2006 DIN EN12165:1998 св.18 до 40 4,5 св.40 до 50 5,0 св.50 до 80 6,0 св.10 до 50 3,0 По механическим свойствам прессованные прутки должны удовлетворять параметрам, приведенным в таблице 6 [5]. 12

Таблица 6.-Соответствующие параметры прессованных прутков Марка латуни Л63 Нормативн ый документ ГОСТ ВременНоминаль-ный ное диаметр или сопротирасстояние между вление параллель-ными в, МПа, гранями, мм не менее Относительное Твердость, удлинение не при разрыве, менее, МПа %, не менее 5 10 HB от 10 до 50 360 22 18 - от 55 до 80 360 22 18 - HV 2060-2006 80 0 70 0 1.3. Характеристика прессованной заготовки (Выписка из СТО 09-03-07 «Заготовка прессованная круглого, шестигранного и квадратного сечений из цветных металлов и сплавов»[4]) Прессованная заготовка должна удовлетворять требованиям СТО 09-03-07 «Заготовка прессованная круглого, шестигранного и квадратного сечений из цветных металлов и сплавов». Поверхность прессованной заготовки должна быть чистой, без плен, «наперстков», «налипов», засоров. Допускаются риски, раковины, задиры, забоины, не выводящие размеры заготовки при контрольной зачистке за предельные отклонения минусового допуска. На поверхности прессованной заготовки сплавов ЛС59-1, Л63, ЛС58-2 допускаются выступающие риски высотой не более плюсового допуска. Каждая бухта заготовки должна состоять из одного отрезка, не должна иметь сукрутин, узлов, перепутывания витков. Допускаемые отклонения прессованной заготовки должны соответствовать таблице 7 [4]. 13

Таблица 7-Допустимые отклонения прессованной заготовки Марка сплава Номинальные размеры заготовки, мм Вид заготовки и форма профиля Заготовка круглая, шестигранная, Л63 11,2-23,0 квадратная в бухтах Заготовка круглая, шестигранная, квадратная в отрезках 25,0-44,5 Допускаемые отклонения по размеру, мм Длина загото вки, м 0,2 - 0,2 2-4 Примечание: для твердых прутков допускаемые отклонения на размер прессованной заготовки ±0,1 мм. 1.4. Характеристика исходной заготовки (слитков) Для производства прессованных прутков и бухтовой заготовки должны использоваться слитки, удовлетворяющие требованиям, приведенным в следующих подразделах. Требования к сплаву указаны в таблице 8. [4]. Таблица 8-Химический состав Основные компоненты, % Примесей не более, % (с учетом внутризаводских ограничений) макс. Железо Сурьма Висмут Фосфор Олово Алюминий Кремний Никель - Свинец Л63 62, 0 65, 0 Цинк мин. Свинец Медь Сплав Предел Сумма прочих элементов (всего) Ост . - - - - - - - - - - - 0,07 0,2 0,005 0,002 0,01 - - - 0,3* 0,5 К слиткам предъявляют следующие требования по размеру: - диаметр – 250 мм, допуск по диаметру ±3 мм; - длина – согласно оптимальному раскрою (750,900,1000,1200,1500) мм с допуском ±10 мм. По качеству поверхности. На поверхности слитков не допускаются: - наличие дефектов глубиной более 1 мм, а также инородных включений; 14

- наличие заусенцев от резки, выступающих более 3 мм от плоскости реза; - косина реза слитков не должна превышать 5 мм от плоскости реза; - качество поверхности реза не должно затруднять визуальную оценку наличия дефектов в плоскости реза слитков; неровная поверхность реза («шиферный рез»), равно как и наличие следов на поверхности реза от дискового, либо ленточного полотна браковочным признаком не являются. По прямолинейности. Величина отклонения от прямолинейности не должна превышать 1 мм на погонный метр слитка (общая величина отклонения от прямолинейности не должна превышать произведения значения отклонения на одном метре на длину слитка в метрах). По сплошности: - на плоскости среза слитков не должно быть дефектов в виде раковин, газовой пористости, инородных включений, трещин, расслоений. 15

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНОГО ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И АГРЕГАТОВ Техническая характеристика основного оборудования прессового участка приведена в таблице 9[4]. Таблица 9- Характеристика основного оборудования № п/п 1 1 2 3 3.1 Техническая характеристика оборудования 2 ГАЗОВАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ «COIM» Мощность нагрева Расход электроэнергии Расчетная производительность 700оС печи при температуре на выходе 750оС 800оС 850оС Потребление воды для охлаждения Диапазон контроля температуры Градиент температуры по сечению и длине слитка ПЕЧЬ ДЛЯ ПОДОГРЕВА ИНСТРУМЕНТА Размеры рабочей камеры ширина высота длина Расход электроэнергии Рабочая температура нагрева инструмента Максимальная температура нагрева инструмента Градиент температуры ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПРЕСС «PRESEZZI» ДЛЯ ЭКСТРУЗИИ ПРУТКОВ МЕТОДОМ ОБРАТНОГО ПРЕССОВАНИЯ Номинальная производительность пресса Производительность пресса Максимальная скорость экструзии Диаметр холодных слитков Максимальная длина слитков Диаметр рабочей втулки контейнера Длина рабочей втулки контейнера Характеристика главного цилиндра: количество рабочее давление масла в системе диаметр пуансона 16 Ед. измерения 3 Величина кВт кВт*ч 2663 57 16 200 15 000 14 100 13 300 55 350-850 10 кг/ч л/ч С С 4 кВт С С С 640 560 2100 48 450 500 10 МН МН мм/с мм мм мм мм 30 30,13 42 250 1500 260 1620 шт. МПа мм 1 26 1150 мм

Продолжение таблицы 9 максимальная сила 3.4 4 27,53 Характеристика боковых цилиндров: 3.2 3.3 МН количество шт. рабочее давление масла в системе МПа диаметр цилиндра мм диаметр пуансона мм усилие при движении вперед МН усилие при движении назад МН Характеристика цилиндра контейнера: количество шт. рабочее давление масла в системе МПа диаметр цилиндра мм диаметр пуансона мм усилие выталкивания МН возвратное усилие МН Характеристика цилиндра главных ножниц: количество шт. рабочее давление масла в системе МПа диаметр цилиндра мм диаметр пуансона мм усилие ножниц МН подъемная сила МН Выходная часть пресса «Presezzi: 4.1 диаметр корзин Бухтовая линия: внутренний внешний мм глубина корзин мм min (2 ручья) диаметр прессуемой мм заготовки max (1ручей) максимальная скорость намотки бухты м/с максимальная скорость вращения моталки об/мин 4.1.1 Характеристика цепного конвейера: расстояние между центрами корзин м предельная рабочая скорость м/с расстояние транспортировки корзин в экструзионном м направлении расстояние транспортировки корзин против м экструзионного направления число размещаемых корзин шт. 17 2 26 250 180 2,60 1,34 4 26 225 140 4,21 1,63 1 260 180 125 0,67 0,325 700 1680 350 5 42 8 150 2 0,24 30 30 28

Продолжение таблицы 9 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 мощности приводов цепных рольгангов кВт мощности приводов 1 и 2-го механизма шт.xкВт перекрестного перемещения корзин ход перемещения м Характеристика системы охлаждения цепного конвейера: количество вентиляторов в воздухоохладительной шт. системе Максимальный объем потока воздуха каждого м3/ч вентилятора мощность привода каждого вентилятора кВт Характеристика турникета: грузоподъемность турникета с транспортным шт.x кг крюком, состоящим из 4 одинаковых рук полезная длина руки турникета мм диаметр поворота мм максимальная скорость поворота турникета об/мин мощность привода турникета кВт Выходная часть с летучими ножницами для прутков в отрезках: максимальная длина прессованной заготовки мм длина приемный канал мм ширина Характеристика роликового транспортера: полная длина мм длина роликового транспортера перед летучими мм ножницами длина подвижной (опускаемой) части роликового мм транспортера длина неподвижной части роликового транспортера мм расстояние между роликами мм длина мм размеры ролика подвижной часть роликового транспортера диаметр мм скорость перемещения заготовки по транспортеру м/с мощность приводов роликов шт.x кВт максимальный шаг перемещения прутков толкателем мм рабочая предельная скорость толкателя м/с Характеристика системы охлаждения роликового транспортера: количество вентиляторов системы охлаждения шт. выходного роликового транспортера длина ряда вентиляторов м расстояние между вентиляторами мм Максимальный объем потока воздуха м3/ч мощность двигателя каждого вентилятора кВт 18 20 2 30 7500 1900 2 3 24000 1500 300 51000 3000 23000 28000 500 350 125 0,3-6 550 0,55 32 1000 8000 0,6

Продолжение таблицы 9 Характеристики летучих ножниц: центральное расстояние на валу держателя ножей стол ножа максимальная скорость ножа номинальный крутящий момент резки максимальный крутящий момент резки минимальная длина резки ножницами 4.2.4 Характеристика шагового поперечного конвейера: длина шагового поперечного конвейера центральное расстояние между стационарными и шаговыми поперечинами 4.2.3 расстояние транспортировки на ход 4.2.5 4.2.6 4.2.7 4.2.8 мм мм м/с кНм кНм м 744 250 1,8 20 32 12 м 28 мм 125 мм максимальная нагрузка на поверхность кг/м2 максимальная общая нагрузка на шаговый кН поперечный конвейер мощность привода шагового поперечного конвейера кВт Характеристика системы охлаждения шагового поперечного конвейера: длина ряда вентиляторов м центральное расстояние между вентиляторами мм максимальная скорость потока воздуха м3/ч мощность двигателя каждого вентилятора кВт Характеристика пиловочного роликового стола длина роликового стола м центральное расстояние между роликами мм полезная ширина ролика мм диаметр ролика мм рабочая предельная скорость м/с шт ∙ кВт мощность привода Характеристика пилы диаметр режущего диска мм максимальная скорость резки мм/с максимальная скорость подачи диска мм/с усилие зажима кН Характеристика правильной машины SR-63 от 50 до 400 275 320 1000 6000 0,6 500 400 110 1,2 630 56 5-60 0,8-8 диаметр прутков мм 25-80 максимальная скорость правки м/с 60 19

Ниже дано краткое описание перечисленного оборудования [4]. Горизонтальный пресс «Presezzi»состоит из следующих основных частей. 1. Главный цилиндр, изготовленный из кованой стали, который состоит из трех частей: поперечной балки, цилиндра и плиты основания, сваренных вместе с полным проплавлением. Внутри находится главный плунжер, изготовленный из отбеленного чугуна, имеющего твердость по Виккерсу 450–500, который скользит по обезвоженной сплошной бронзовой втулке. Давление поддерживается при помощи V-образной уплотнительной прокладки. 2. Боковой цилиндр является цилиндром двойного действия, оснащенным штоком, соединенным с движущейся траверсой, которая обеспечивает быстрое движение траверсы вперед и назад и добавляет свое усилие к усилию, произведенным главным цилиндром во время фазы прессования. 3. Пресс оснащен 4 колоннамис предварительным натяжением, соединяющими главный цилиндр и матричную плиту. Колонны имеют предварительное натяжение вдоль всей их длины, сокращающее удлинение и упругую деформацию пресса во время экструзии. 4. Подвижная траверса приводится в движение в направлении прессования при помощи боковых цилиндров. Траверса имеет 2 гнезда для снятия матричного комплекта и одну заглушку, закрывающую выход рабочей втулки во время операции экструзии. 5. Матричная плита представляющаяся собой траверсу, которая движется перпендикулярно оси прессования. Движение осуществляется при помощи гидравлического цилиндра, монтированного на верхнем кронштейне, и контролируется линейным датчиком. Матричная плита имеет 2 гнезда для установки рабочего и контрольного прессштемпеля. 6. Нож предназначен для отделения прессостатка от матрицы по окончании цикла прессования. 7. Загрузчик слитков имеет тип горизонтального «челнока». Слитки передвигаются по рольгангу, подвижная головка движется на линейных опорах по направляющей качения с малым коэффициентом трения. 8. Защитный корпус и контейнер приводятся в движение посредством 4-х цилиндров, соединенных с подвижной траверсой. Внутри защитного корпуса находится система изоляции, состоящая из слоя изоляционного материала, покрытого оболочкой из нержавеющей стали. Нагрев происходит за счет нагревательных элементов, находящихся в непосредственном контакте с контейнером, имеются 4 зоны нагрева и 4 контрольных 20

термопары. Находится контейнер, поддерживаемый и центрируемый четырьмя продольнми крепежными элементами. 9. Система перемещения матриц – устройство, расположенное в непосредственной близости к прессу, обеспечивает возможность рециркуляции матриц (максимально 3 матрицы) на передвижном блоке, укомплектованным блокирующим держателем матричного комплекта. Передвижной блок имеет поперечно направленное перемещение, чтобы облегчить осмотр и замену матриц вручную. 10. Пила холодной резки, предназначенная для резки прессованных заготовок на мерные длины. 11. Правильная косовалковая машина модели SR-63 предназначена для правки круглых прутков. Бухтовая линия выходной части пресса предназначена для приема, намотки в бухту, охлаждения прессуемой заготовки и состоит из следующих частей. 1. Два направляющих канала, которые направляют прессуемую заготовку от пресса к моталкам. 2. Двойные моталки заготовки, каждая из которых оборудована одним рамочным основанием, одним редуктором, одним барабаном, расположенным в основании, одним регулируемым приводным векторным двигателем переменного тока. 3. Конвейерная система, служащая для транспортировки, воздушного охлаждения и накопления бухт с прессованной заготовкой в корзинах. Воздухоохладительная система охлаждает бухты с прессованной заготовкой нисходящим потоком воздуха. Она оснащена вентиляторами с 3-фазовым внешним двигателем переменного тока и защитным устройством, расположенными с обеих сторон от рольгангов. 4. Система освобождения корзин, поднимающая и поворачивающая вниз корзину с заготовкой, опрокидывая ее на несущие руки турникета. Опустевшую корзину система возвращает на рольганг. 5. Турникет с транспортным крюком и накопителем бухт. Накопитель имеет 4 руки, на каждой из которых может помещаться 4 бухты. Описание печи для нагрева слитков «COIM»: Система подачи слитков к печи производится механически и состоит из роликов, сделанных из жаропрочной стали. Печь состоит из следующих основных частей: 1. Устройства загрузки и подачи на накопительное устройство Загрузочное устройство и закрытый стол-накопитель имеют несущую конструкцию, сделанную из конструкционной стали. Данный узел оснащен дозатором, 21

осуществляющим подачу одного слитка за один цикл ввода в печь. Механизм загрузки в печь имеет механико-гидравлическое устройство для проталкивания в печь слитков по длине. 2. Узла регулировки и разгрузки, включающего трубу для вытяжки газов сгорания, узла регенерации воздуха горения с системой восстановления тепла с предварительным нагревом воздуха (теплообменник, изоляция трубы). 3. Пода печи, состоящего из конструкции с огнеупорной изоляционной футеровкой и трубопроводом и роликового основания, сделанного из секций и роликов. 4. Системы камер и труб, служащих для формирования тройной системы регенерации (зона косвенного нагрева). 5. Системы изолированных камер, системы главных горелок и клапанов давления (зона прямого нагрева). 6. Передней крышки печи, состоящей из изолированной дверной рамы печи, двери с пневматическим приводом, открывающаяся и закрывающаяся вертикально, а также уплотняющегося материала по наружному краю печи и внутри. 7. Оптического пирометра, реагирующего на инфракрасное излучение слитка, скомплектованное с предохранительным устройством и экраном. 8. Смесителя воздуха горения с газом и регулирующей системы, которые сделаны из трубопровода, предохранительного и дозирующего клапанов, серводвигателей, механизмов отключения, манометра, переключателей давления газа и воздуха. 9. Системы снабжения пилотной горелки – это независимая цепь с электровентилятором для снабжения воздухом и газом до пилотной горелки. Обратный удар пламени предотвращается минимальным уровнем выходящей из горелки смеси воздуха с газом, показатель которого намного выше, чем объем, необходимый для распространения пламени, и также предварительной очисткой воздуха в смесительной системе до запуска и последующей очисткой при выключении горелок. Смесительная система в каждой зоне снабжена термопарой для защиты зоны при выключении газа, когда температура смеси достигает температуры спонтанного воспламенения. Роликовый конвейер, со стороны выхода для горячих слитков, оснащен системой приводов от двигателя для вывода слитков из печи. Конструкция конвейера обеспечивает передачу нагретого слитка на приемное устройство пресса с сохранением требуемой температуры. Управление печью для нагрева слитков «COIM» Путем нажатия двух клавиш и ввода значений можно произвести включение, выключение печи, а также выполнить ее настройку. Все параметры печи и нагрева 22

задаются с помощью пульта управления и отражаются на мониторе. Для включения печи необходимо нажать клавишу Start Furnace, данная операция включает очистку печи, проверку эффективности системы сгорания топлива, включение пилотной и главной горелок на каждом участке. Для выключения печи необходимо нажать клавишу Stop Furnace, происходит немедленная остановка системы сгорания топлива, включается вентилятор для оптимального охлаждения печи. 23

3 ТЕХНОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕССОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛАТУНИ 3.1 Работа пресса обратного метода прессования На передвижной блок при помощи грузоподъемного механизма помещается предварительно нагретый матричный комплект. Матричная плита, на которой смонтированы контрольный и рабочий прессштемпели, отодвинута в сторону, освобождая место для беспрепятственного помещения слитка в рабочую втулку. Передвижной блок с установленным на него матричным комплектом передвигается к рабочему прессштемпелю и надевает на него матричный комплект. В это же время слиток выкатывается из нагревательной печи на рольганг с приводными роликами и подается на загрузчик слитков. Далее загрузчик слитков перемещается в сторону пресса, останавливается у входа в рабочую втулку, куда гидротолкателем помещается слиток. После загрузки слитка в рабочую втулку загрузчик слитков возвращается обратно в исходное положение. Матричная плита отодвигается в сторону так, что рабочий прессштемпель становиться на уровне входа в рабочую втулку. С обратной стороны контейнера главный поршень и подвижная траверса перемещается вдоль пресса к контейнеру. Поперечный ползун размещается таким образом, что заглушка закрывает выход из рабочей втулки. Далее главный поршень, подвижная траверса и контейнер надвигаются на прессштемпель, происходит процесс экструзии. По окончании процесса экструзии главный поршень и подвижная траверса отодвигаются на некоторое расстояние от контейнера. Контейнер подается немного вперед, чтобы из втулки вышел прессостаток. Ножницы, расположенные вверху корпуса контейнера, опускаются и отделяют прессостаток от торцевой поверхности матричного комплекта, и снова поднимаются вверх в исходное состояние. Далее контейнер надвигается дальше на прессштемпель, чтобы матричный комплект вышел из рабочей втулки. Главный поршень и подвижная траверса пододвигаются к контейнеру, поперечный ползун гнездом, имеющим зажимное устройство, захватывает и снимает с рабочего прессштемпеля матричный комплект. Главный поршень и подвижная траверса, несущая матричный комплект, отодвигаются назад до конца в исходное положение. Передвижной блок перемещается к подвижной траверсе и при помощи вмонтированного в нее гидротолкателя из гнезда поперечного ползуна матричный комплект выгружается на передвижной блок. Одновременно 24

контейнер отодвигается назад, освобождая рабочий прессштемпель. Матричная плита отодвигается в сторону, чтобы контрольный прессштемпель встал напротив входа в рабочую втулку, с целью последующей его чистки от прессрубашки. Контейнер надвигается на контрольный прессштемпель, на конце которого прикреплена прессшайба, прессрубашка выталкивается из рабочей втулки и отрезается при помощи ножниц. Контейнер отодвигается назад, освобождая контрольный прессштемпель, и цикл прессования завершается. 3.2 Работа прутковой линии выходной части пресса Роликовый транспортер (рольганг) находится в рабочей позиции – ролики выровнены относительно оси прессования. Ролики вращаются по ходу прессования, достигают скорости прессования, облегчая прохождение прутка по желобу. Когда экструзия завершена, пруток останавливается, ролики опускаются, позволяя отпрессованному прутку лечь на плиту во избежание повреждений горячего металла, конечная часть прутка (прессостаток) обрезается ножом, встроенным в пресс. Когда пруток обрезан, ролики поднимаются и передвигают пруток вперед на неподвижную часть роликового транспортера. Ролики опускаются, пруток кладется на чугунные плиты, затем толкатель сдвигает пруток от рольганга к шаговому поперечному конвейеру. Толкатель возвращается в исходное положение. Мобильные шаговые поперечины передвигают пруток на заданное расстояние, освобождая место для принятия следующего прутка. Пруток будет переведен до конечной части шагового поперечного конвейера, где находится транспортировочная каретка. Стопоры/замки поднимаются и каретка переводит пруток на роликовый пиловочный стол. Во время этой операции ролики пиловочного стола остаются в покое на нижней позиции. Далее ролики поднимаются и поднимают вверх пруток с транспортировочных кареток, которые могут быть возвращены в исходное положение. С поднятыми роликами пруток перемещается вперед до фиксированного исчезающего стопора, размещенного вблизи пильного диска, который выравнивает конец прутка. Пруток зажимается и отрезается его конец на заданную величину. Стопор исчезает и выталкиватель, расположенный вдоль дисковой пилы, сталкивает обрезь и стружку в соответствующий короб. Далее пруток передвигается до подвижного стопора, расположенного на установленной длине резки и происходит резка. Хвостовая обрезь также разгружается в короб при помощи выталкивателя. Сделав резку подвижной стопор поднимается и пруток продвигается вперед на выходной рольганг 25

пилы. Рольганг опускается, пруток ложится на цепной транспортер. Далее осуществляется разгрузка прутка либо в соседний накопительный карман, либо на правильную машину. Накопительный карман предусмотрен с роликовыми ремнями, которые опускают дно кармана по мере его наполнения. В кармане имеется фотоэлемент, который сигнализирует когда карман полный. В это время аппаратчик при помощи соответствующих грузоподъемных механизмов разгружает прутки из кармана и отправляет их в место складирования заготовки. При разгрузке прутков для проведения последующей операции правки прутки с цепного транспортера укладываются на накопительный стан, оборудованный устройством для их разделения. Пруток ложится на ролики, которые передвигают его к входу в правильную машину. Правильная машина производит правку прутка гиперболическими роликами. Как только пруток попадает в правильную машину, для того чтобы не повредить ролики входного канала через биение прутка, возникающее в результате вращательно-переводного движения, ролики опускаются и таким образом пруток скользит по V-образному каналу, который может быть легко заменен в случае износа. Пруток, вышедший из правильной машины, проходит через комплект маслосъемных колец, которые очищает пруток от масла, использующегося в процессе правки прутка. Далее пруток с помощью вертикальных зажимных роликов передвигается на разгрузочный стан и направляется в накопительный карман. В кармане имеется фотоэлемент, который сигнализирует когда карман полный. В это время рабочий при помощи соответствующих грузоподъемных механизмов берет прутки из кармана и отправляет их в место складирования заготовки. Роликовый транспортер (рольганг) находится в рабочей позиции – ролики выровнены относительно оси прессования. Ролики летучих ножниц вращаются и достигают скорости прессования. Пруток продвигается вперед и при достижении им заданной длины летучим ножницам подается соответствующий сигнал и производится резка. Когда резка произведена ролики, находящиеся перед ножницами, продолжают толкать вперед пруток на установленной скорости прессования. В это время ролики, расположенные за летучими ножницами, увеличивают скорость, чтобы произвести быстрое передвижение отрезанного прутка к шаговому поперечному конвейеру. Данное передвижение отрезанного прутка должно совершаться до прихода следующего отрезанного прутка. Как только ряд всех раскроенных прутков разместится на шаговом поперечном конвейере цикл продолжается. 26

3.3 Работа бухтовой линии выходной части пресса Прессование в бухту может проводиться в один или два ручья. До момента прессования необходимо выбрать надлежащий конвейерный желоб. В случае экструзии в два ручья работают обе намоточно-размоточные моталки. В случае экструзии в один ручей работает вторая моталка. Направляющий желоб находится в соосном расположении с прессом, корзины закреплены на плитах моталок, а контрконусы опущены внутрь корзин. Скорость моталок синхронизируется со скоростью экструзии. В последующем, для равномерного укладывания витков и хорошего формирования бухты, скорость моталок меняется по отношению к скорости экструзии. В конце прессования намоточноразмоточные моталки и пресс останавливаются. После обрезки прессостатка, встроенным в пресс ножом, моталки начинают вращаться для извлечения части заготовки, оставшейся между прессом и моталкой. Далее поднимаются, при помощи пневматического управления, контрконусы и при помощи подвижной части цепного конвейера - корзины содержащие бухты. После этого корзины передвигаются вперед. В случае прессования в один ручей конвейер переводит корзины на 2м, в два ручья – на 4м. В конце идущей линии имеются 4 направляющих ролика, которые освобождают корзину с цепей конвейера и надлежащая транспортная каретка двигает одновременно 1 или 2 корзины на возвратный цепной транспортер. В это же время конвейер, размещенный в зоне моталок, располагающий 1 или 2 пустыми корзинами передвигает их с возвратного цепного конвейера на намоточно-размоточные моталки. Мобильный конвейер опускается, ставя корзины на поддоны намоточно-размоточных моталок, оборудованных магнитными и штыревыми откатками, которые блокируют корзины на поддонах. Разгрузочная зона бухт с корзин находится в промежуточном положении возвратного конвейера. Корзина, которую нужно освободить, поднимается роликом и переводится с помощью транспортной каретки на бухтовое опрокидывающее устройство. Защитный штырь обеспечивает закрытие корзины к поверхности бухтового опрокидывающего устройства. Транспортная каретка двигается обратно и покидает зону бухтового опрокидывающего устройства. Только после этого подается команда опрокинуть корзину. Рычаг бухтового опрокидывающего устройства поворачивается на 110º и разгружает бухту на 4 вращающиеся крестовины. Бухтовое опрокидывающее устройство с пустой корзиной идет обратно в начальную позицию, защитный штырь исчезает, транспортная каретка подбирает пустую корзину и двигает ее на возвратный цепной конвейер. После поворота крестовины на 180º бухта берется крючком поднимающего конвейера и ставится на руки 27

бухтового накопителя. Эта операция повторяется до заполнения руки бухтового накопителя (вместимость руки – 4 бухты). С полной рукой бухтовой накопитель поворачивается на 90º. Бухтовой накопитель готов принять новые бухты и позволяет разгрузить ранее сформированные бухты в места складирования заготовки. 3.4 Технологические правила 1 Температура нагрева слитков перед прессованием (640-780) °С. 2 Технологические параметры прессования прутков заготовки приведены в методике расчета. 3 Прессование производится с рубашкой, толщиной до 2-х мм, прессостатком толщиной (30± 5) мм. 4 С целью исключения прилипания прессрубашки к боковой поверхности матрицедержателя и опорного кольца и более легкого ее удаления боковая поверхность матрицедержателя и опорного кольца смазывается смазкой DAG-1559, при ее отсутствии допускается применение смеси графита и минерального масла. Торцевая поверхность опорного кольца и матрицы не смазывается. 5 Прессование изделий размерами 25-28мм производится в матрицы из твердого сплава (ВК8). Прессование размеров 28-80мм в матрицы из стали 3Х2В8Ф. 6 Бухтовая заготовка размерами 12,1– 33,5 мм прессуется в один ручей; размером 5,0-12,0 мм вдва ручья. Прутки в отрезках размером 25 - 80 мм прессуются в один ручей. Максимальная длина раскроенных прутков 23 000 мм. Технологическая карата прессования приведена в таблице 10 [4]. Таблица 10-Технологическая карта прессования латуни № Наименование п/ операции и п оборудования 1 Нагрев слитков. Газовая нагревательная печь «COIM» Инв..№ 428270. Основные технологические характеристики операции и оборудования Температура нагрева слитков (650-670)0С. Контроль температуры осуществляется оптическим пирометром с выводом показаний на дисплей компьютера. 28 Размеры на операции, мм до после Прилож ение А Прило жение А

Продолжение таблицы10 2 1. Подготовка к прессованию: А.Втулка контейнера Ø(260+2) мм, должна быть подогрета до температуры (350- 380) °С. В.Матричный узел перед прессованием должен быть подогрет до температуры (450500)°С. Матричный узел для прессования включает в себя: матрицедержатель одноочковый, опорное кольцо, матрицы из твердого сплава ВК8-ОМ или матрицы стальные марки 3Х2В8Ф, размеры матриц указаны в приложении А. С.Графитовый желоб должен быть отчищен от продуктов прессования (оксидная пыль, наросты,), в случае наличия на поверхности графитовых пластин наростов цинка или свинца, необходимо их зачистить наждачной Прессование. Горизонтальный бумагой. пресс «Presezzi» D,Рабочая зона и выходная распушка матрицы должны быть очищены от наростов для экструзии прутков методом и налипов наждачной бумагой или алмазной пастой. обратного Прило 2.Процесс прессования: прессования жение усилием 30 Мн., А. Первый оператор пресса выставляет А указаны технологические параметры, рабочее давление масла в которые в приложении А системе 260 барB. В торой оператор пресса собирает Инв. № 428269 предварительно подогретый матричный узел, ТИ 3.1-02 осуществляет замер матрицы штангенциркулем. После чего наносит на рабочую зону матрицы смазку гудрон+графит. Боковую поверхность матрицедержателя и опорного кольца смазывает смазкой Томфлон ЛПС-500. Торцевая поверхность опорного кольца и матрицы не смазывается. C. После первого отпрессованного слитка первый оператор пресса осуществляет замер отпрессованного прутка микрометрами с диапазоном измерения 0-25 м, 25-50, 50-75 мм. 29 Прило жение А

Окончание таблицы 10 Резка и правка. Дисковая пила. 3 Обрезка переднего и задних конца, резка на мерные длины. Прило жение А Прило жение А 4 Приёмка ОУК. Пакетирование. Приемка ОУК согласно требованиям ГОСТ 6688 и СТО 09-54. Прило жение А Прило жение А 5 Сдача на склад. Тракторная тележка. Прило жение А Прило жение А Регламент технологического обслуживания пресса «PRESEZZI» изложен в табл. 11 [4]. Таблица 11- Регламент технологического обслуживания пресса PRESEZZI» Вид Периодич обслуж ность ивания Описание недопустимых значений контролируемых параметров Осмотр Ежесменрабоче но й втулки Отсутствие полной прессрубашки толщиной не менее 1 мм: Причины: 1. Нарушена центровка пресса; 2. Износ рабочей втулки. Осмотр Каждая 5- 1. Наличие на опорном опорно я кольце остатков го прессовка прессрубашки: диаметр кольца опорного кольца не позволяет снять полную прессрубашку; 2. Деформация края опорного кольца. Осмотр Каждая 5- 1.Наличие на контро я контрольной прессшайбе льной прессовка остатков прессрубашки: прессш Диаметр контрольной айбы шайбы не 30 Мероприятие по устранению выявленных несоответствий Ответ ствен ный Произвести: Пресс 1. Центровку пресса; овщи 2. Разворот контейнера или к замену рабочей втулки (по указанию мастера или начальника цеха) Произвести замену опорного Пресс кольца (диаметр опорного овщи кольца должен быть 257,5 мм). к Для получения более толстой прессрубашки допускается использование опорного кольца диаметром 256,5 мм. 1. По согласованию с Пресс мастером по инструменту ц. овщи №3 или инженером- к технологом ТО заменить контрольную прессшайбу на

Окончание таблицы 11 диаметр контрольной больший диаметр. шайбы не позволяет 2. Заменить контрольную полностью очистить прессшайбу. рабочую втулку от остатков прессрубашки. 2. Деформация края контрольной прессшайбы; 1. Выявление трещин, Произвести замену матрицы. сколов на рабочей установ поверхности матрицы; 2. Перекос матрицы в -кой обойме при посадке; матриц 3. Износ полированной ы в поверхности рабочего пояска и выходной опорное распушки матрицы; кольцо Осмотр Перед Прессо матри- вщик цы При изготовлении прессованных прутков в отрезках и бухтовой заготовки возможны виды брака, указанные в табл. 12 [4]. Таблица 12- Брак, его причины и меры устранения № п/ Вид брака Причины брака Меры устранения п 1 Брак по Несоответствие размера очка Подбор матриц в соответствии с диаметру матрицы размеру таблицами приложения А. При прутка. прессуемого изделия. Размер установке новой матрицы после Прутки, очка матрицы выполнен без 2-ой, 3-ей прессовки проверять заготовка не учета на усадку горячего диаметр прутка. удовлетворяют металла. Отсутствие требованиям контроля за размером НД (ГОСТ, ТУ, диаметра прутка DIN EN, СТП.) аппаратчиком во время прессования. 31

Продолжение таблицы 12 Риски Лопнувшая матрица. Налипы Сменить или зачистить матрицу. на рабочем пояске матрицы. При быстром выходе из строя матрицы по возможности снизить давление прессования, выбрать подходящий по выходному 2 размеру матрицедержатель. Своевременно контролировать качество поверхности прессизделия. 3 Поперечные Перегрев слитков. Завышена Не допускать перегрева слитков. трещины скорость прессования. Прессование производить на скорости, не вызывающей образования трещин. Забоины 4 Грубые дефекты на Зачистить места, приводящие к поверхности премного канала, забоинам. Заменить поврежденные транспортирующих роликов, графитовые пластины на новые. контрконусов и корзин Пузыри 5 Обильное попадание смазки Смазывать только боковую на торцевую (рабочую) поверхность матрицедержателя. поверхность матрицедержателя. 6 7 Налипы и Завышенная скорость Снизить скорость прессования. наперстки на прессования металла. Следить за правильным нагревом поверхности Завышенная температура слитков. В работу брать матрицу с бухтовой нагрева слитков. Мал большим выходным конусом. заготовки выходной конус матрицы. Поверхностна Неудовлетворительное Не брать в работу слитки, я качество поверхности имеющие грубые поверхностные прессутяжина слитков. Наличие остатков дефекты. прессрубашки в рабочей Своевременно и качественно втулке, вследствие ее прочищать рабочую втулку, путем некачественной прочистки по подбора контрольной прессшайбы длине. соответствующего диаметра. 32

4.ТЕМПЕРАТУРНО - СКОРОСТНЫЕ УСЛОВИЯ ПРЕССОВАНИЯ Характерной особенностью прессования сплавов на основе меди являются сложные температурные изменения в системе «прессуемый металл - прессовый инструмент». При прессовании медных сплавов температура рабочего инструмента значительно (на 300-500 °С) ниже температуры слитка. Это приводит к интенсивному охлаждению слитка в контейнере, особенно в начальной стадии процесса – при прессовке. В процессе прессования вследствие деформации металла выделяется большое количество тепла, повышающее температуру металла в очаге деформации по сравнению с температурой нагрева заготовки перед прессованием. Поэтому даже при нагреве заготовок в допустимом температурном интервале можно не получить качественных изделий из-за нарушения скоростного режима прессования. Температура металла при прессовании и скорость истечения являются главными технологическими параметрами процесса. Обычно оба эти параметра объединяют в одно понятие – тнмпературно–скоростной режим, который определяет структуру, свойства и качество прессизделий. Строгое соблюдение температурно–скоростного режима является основой получения изделий высокого качества. Оптимальные температурно-скоростные режимы определяют на основании практического опыта работы. При прессовании горячепрессованных прутков диаметром 40 мм из латуни марки Л63 принята скорость прессования 𝜐ист = 25 мм/с [4], при температуре прессования 660680 °С. 33

5.ВЫБОР СЛИТКА ДЛЯ ПРЕССОВАНИЯ Выбор размера заготовки ограничен диаметром рабочей втулки контейнера 260 мм и длиной рабочей втулки контейнера 1620 мм. Слитки диаметром 250±3 мм и длиной согласно оптимальному раскрою (750, 900, 1200, 1500 мм) с допуском ±10 мм получают на разливочном миксере BORA 15К 250, предназначенном для отливки латунных слитков. Длина слитка выбирается в зависимости от того, какой длины требуется отпрессованная заготовка . Длину заготовки при экструзии профилей постоянного сечения определяют по формуле [6] L= где lпф – длина [(lпф + lпр )mlко ]nFпф + hпо μр , Fзаг готового профиля; lпр – припуск на длину ; m– кратность профилей в прессовке; lко – длина концевой обрезки; n – число каналов в матрице; hпо – высота прессостатка; μр – коэффициент распрессовки; Fзаг , Fпф – площади сечения заготовки и готового профиля; при lпф = 49 490 мм; lпр = 60 мм; m = 1; lко = 120 мм; n=1; hпо = 30 мм; μр = 1,08; Fзаг = 49087 мм2 ; Fпф = 268,8 мм2 имеем: 𝐿= [(24 745 − 60) · 2 + 120] · 1 · 1256 + 30 · 1,08 = 1320 мм. 49087 34

6. РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИОННЫХ И СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРЕССОВАНИЯ Усилие прессования обратным методом рассчитаем по формуле И.Л. Перлина [6] Pпр = RM + PM + Рn, где RM - усилие, необходимое для осуществления основной деформации без учета внешнего трения, т.е. усилие, требующееся для преодоления сопротивления металла деформации, МН; PM - усилие, необходимое для преодоления сил трения, возникающих на боковой поверхности обжимающей части очага деформации, МН; Рn - усилие , необходимое для преодоления сил трения, возникающих на поверхности калибрующего пояска матрицы, МН. Определим первую составляющую усилия прессования RM RM = 0,785∗ 𝜀 ∗ cos2(𝛼⁄2) 𝐷к 2 ∗ 𝜎𝑠 , где e - степень деформации; Dк - диаметр контейнера, мм; α - угол наклона образующей матрицы к оси прессования, град; 𝜎𝑠 - сопротивление деформации, среднее в пределах очага деформации, МПа. Степень деформации 𝐹  = ln = ln 𝐹к , 1 где l - коэффициент вытяжки; Fк - площадь поперечного сечения распрессованного слитка, мм2; F1 - площадь поперечного сечения полученного прутка, мм2; 35

Площадь поперечного сечения распрессованного слитка равна Fк = 𝜋2602 4 = 53066 мм2. Площадь поперечного сечения полученного прутка равна F1 = 𝜋402 4 = 1256 мм2 Тогда =42,25. Определим степень деформации по формуле  = ln( 53066 1256 ) = 3,7436. Сопротивление деформации, среднее в пределах очага деформации, определим по выражению s = √𝜎𝑠0 ∗ 𝜎𝑠1, где 𝜎𝑠0 - сопротивление деформации в начале очага деформации, МПа; σs1 - сопротивление деформации в конце очага деформации, МПа. Рассчитаем скорость деформации при прессовании 2о  = D−d ∗ −1 tg , где о - скорость прессования; D - диаметр слитка; d - диаметр прутка. Изделие прессуется через плоскую матрицу, угол естественного течения металла составляет α =60°. Определим скорость прессования по следующей формуле 36

о = ист  ; где 𝜐ист - скорость истечения металла. 25 о = 42,25 = 0,59 мм/с; 2∗0,59  = 250−40 ∗ 42,25−1 tg60 = 0,13 с-1. Процесс прессования ведется при температуре 660 ± 20 °С, исходя из полученных данных мы можем найти сопротивление деформации латуни Л63 по кривым деформационного упрочнения (рисунок 2). 𝜎𝑠0 = 52 МПа. Сопротивление деформации в конце обжимающей части очага деформации определим по выражению σs1 = 𝜎𝑠0 * С, где С - коэффициент упрочнения при зарекристализационной температуре. При =42,25 находим методом интерполяции с=1,414[6]; 𝜎𝑠1 = 52*1,414=73,53МПа. Определим сопротивление деформации, среднее в пределах очага деформации s = √52 ∗ 73,53 = 61,84МПа С учетом полученных данных рассчитаем RM 0,785∗ ε 0,785∗ 3,7436 ∗ cos2(65⁄2) RM = cos2(α⁄2) ∗ Dк2 ∗ σs = 2602 ∗ 61,84 =17,272 МН Вторую составляющую усилия прессования определим по выражению PM = 0,785∗ 𝜀 sin 𝛼 ∗ µМЗDк2𝜎𝑠 где µМЗ - коэффициент трения в очаге деформации, µМЗ = 0,5 [6]. Получаем PM = 0,785∗ 𝜀 sin 𝛼 ∗ µМЗDк2𝜎𝑠 = 0,785∗ 3,7436 sin 65 ∗ 0,5 ∗ 2602 * 61,84 = 6,775 МН. Определим третью составляющую усилия прессования по формуле 37

𝑃𝑛 = 𝐹𝑘 𝐹 ∗ 𝜇𝑆𝑛 ∗ 𝜎𝑆1 , 𝐹1 𝑛 где 𝐹𝑛 - площадь калибрующего пояска матрицы, мм; µ𝑠𝑛 – коэффициент трения по сопротивлению деформации на калибрующем пояске матрицы, µ𝑠𝑛 =0,25 [6]. Определим площадь калибрующего пояска канала матрицы 𝐹𝑛 = 𝜋 ∗ 𝑑𝑛 ∗ 𝐿𝑛 , где 𝑑𝑛 - диаметр калибрующего пояска канала матрицы, мм; 𝐿𝑛 – длина калибрующего пояска канала матрицы, мм. Так как 𝑑𝑛 = 40 мм, а 𝐿𝑛 = 6 мм, то площадь калибрующего пояска канала матрицы равна 𝐹𝑛 = 𝜋 ∗ 40 ∗ 6 = 753,6 мм2 . Рассчитаем усилие, необходимое для преодоления сил трения, возникающих на поверхности калибрующего пояска матрицы 𝑃𝑛 = 53066 ∗ 753,6 ∗ 0,25 ∗ 73,53 = 0,586МН. 1256 Определим общее усилие прессования 𝑃пр = 17,272 + 6,775 + 0,586 = 24,633 МН. Напряжение действующие на зеркале матрицы, при прессовании Pпр Pз.м. = Fз.м., где 𝐹з.м. - площадь зеркала матрицы. Fз.м. = 𝜋257,52 4 – F1; 𝐹з.м. = 52050,4 – 1256 = 50794,4 мм2; p= 24633000 50794,4 = 484,9 МПа Вывод: расчеты показали, что потребное усилие прессования меньше номинального усилия, пресса равного 30 МН. 38

7. ВЫХОД ГОДНОГО И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Выход годного рассчитывается по формуле 1000 ВГ = К *100%, где Кз – заправочный коэффициент, показывающий, какое количество металла необходимо для получения одной тонны годного. Рассчитаем выход годного по предлагаемой технологии с учетом того , что Кз = 1153,4 ВГ = 1000 1153,4 *100% = 86,7%. Часовую производительность пресса определим по формуле [1 ] Где Тц - длительность цикла прессования, с; r - плотность сплава, г/см3; F - сечение слитка, см2; Lcл - длина слитка, см; Lпр.ост –длина прессостатка, см. Так как Тц = 600 c [4], r = 8,85 г/см3 [4 ], F = 490,625 см2, Lcл = 132 см, Lпр.ост = 3см, то часовая производительность пресса равна 3600 Pчас = 600∗1000* 8,85 * 490,625 * (132 – 3) = 3360,73 кг/ч Часовая производительность пресса обеспечивает выполнение производственной программы. 39

8. ПРОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА 8.1. Расчет на прочность главного цилиндра Главный цилиндр однослойный, изготовленный из кованой стали, который состоит из трех основных частей: поперечной балки, цилиндра и плиты основания, сваренных вместе с полным проплавлением. Характеристика главного цилиндра приведена в табл. 13 [2]. Таблица 13 - Характеристика главного цилиндра Техническая характеристика Единица измерения Номинальное усилие пресса Величина МН 30 Характеристика главного цилиндра: Количество шт. 1 Рабочее давление масла МПа 26 мм 1100 Диаметр плунжера Однослойный цилиндр допустимо рассматривать как толстостенную трубу, на которую изнутри действует высокое давление жидкости, снаружи– атмосферное давление воздуха, и рассчитывать по формулам Ляме [3]. Радиальные напряжения 𝜎𝑟 = 𝑝2 𝑅в2 – 𝑝1 𝑅н2 (𝑝2 – 𝑝1 )𝑅н2 𝑅в2 – 2 2 2 , 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟 (𝑅н – 𝑅в ) тангенциальные напряжения 𝜎𝜏 = 𝑝2 𝑅в2 – 𝑝1 𝑅н2 (𝑝2 – 𝑝1 )𝑅н2 𝑅в2 + 2 2 2 , 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟 (𝑅н – 𝑅в ) где 𝑝2 – давление жидкости в цилиндре, МПа; p1 = 0,1 МПа – атмосферное давление; Rн – наружный радиус цилиндра, м; Rв – внутренний радиус цилиндра, м; r – текущий радиус стенки цилиндра, м. Если принять допущение, что давление p1 отсутствует, так как оно пренебрежимо мало по сравнению с давлением жидкости в цилиндре, то выражения для определения σr и στ можно записать в следующем виде[3]: 40

𝜎𝑟 = 𝑝2 𝑅в2 𝑅н2 𝑝2 𝑅в2 𝑅н2 (1– ) , 𝜎 = (1 + ). 𝑟 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 Изменяя величину текущего радиуса r, можно определить величину напряжений на внутренней и наружной стенках цилиндра. Осевые напряжения 𝑝2 𝑅в2 𝜎𝑧 = 2 2 . 𝑅н – 𝑅в Радиальные напряжения 𝜎𝑟 = 𝑝2 𝑅в2 𝑅н2 (1– ). 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 Тангенциальные напряжения 𝜎𝜏 = 𝑝2 𝑅в2 𝑅н2 (1 + ). 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 По энергетической теории прочности эквивалентное напряжение определяется по уравнению 𝜎э = 1 √2 √(𝜎𝜏 – 𝜎𝑧 )2 + (𝜎𝜏 – 𝜎𝑟 )2 + (𝜎𝜏 – 𝜎𝜏 )2 . При рабочих давлениях менее 50 МПа расчет можно упростить, определив эквивалентное напряжение на внутренней поверхности цилиндра по формуле [3]: э  3Rн2 р Rн2  Rв2 . Примем внутренний диаметр цилиндра 1000 мм, а наружный 1200 мм, получим э  3  1,2 2  32 2 1,2  1,0 2  181 МПа. Для кованого цилиндра из стали марки Ст3 примем 02= 450 МПа, тогда при рекомендуемом коэффициенте запаса прочности n  2,2 допускаемое напряжение будет равно   450 /2,2  205 МПа. Таким образом, главный цилиндр удовлетворяет условию прочности. 41

8.2Расчет главного плунжера на прочность Главный плунжер изготовлен из отбеленного чугуна, имеет твердость по Виккерсу 450–500, скользит по обезвоженной сплошной бронзовой втулке. Давление поддерживается при помощи V – образной уплотнительной прокладки. Плунжеры сплошные работают только на сжатие и, следовательно, рассчитываются по формуле Р 𝜎= , 𝐹 где σ – напряжение сжатия, возникающее в плунжере, МПа; P– максимальное передаваемое плунжером усилие, МН; F– площадь поперечного сечения плунжера, . От давления жидкости возникают сжимающие осевые, а также радиальные и тангенциальные напряжения, которые можно определить по формулам: осевые сжимающие напряжения 𝑅в2 𝑝 𝜎𝑧 =– 2 2 ; 𝑅н – 𝑅в радиальные напряжения 𝑝𝑅н2 𝑅в2 (1– ); 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 𝜎𝑟 =– тангенциальные напряжения 𝜎𝜏 =– 𝑝𝑅н2 𝑅в2 (1 + ), 𝑅н2 – 𝑅в2 𝑟2 где𝑅н – наружный радиус плунжера в м; 𝑅в – внутренний радиус плунжера в м; r – текущий радиус плунжера; p– максимальное давление рабочей жидкости в цилиндре, МПа. Опасные напряжения возникают на внутренней поверхности плунжера при r =𝑅в . Далее рассчитывается эквивалентное напряжение по энергетической теории прочности 𝜎э = 1 √2 √(𝜎𝜏 – 𝜎𝑧 )2 + (𝜎𝜏 – 𝜎𝑟 )2 + (𝜎𝜏 – 𝜎𝜏 )2 . Допускаемый коэффициент запаса прочности относительно предела текучести следует принимать [n] = 1,5. 42

Для нашего случая получим на внутренней поверхности плунжера: – осевые напряжения z   1,12  32 2 1,1  0,9  – 105,6 МПа, 2 – радиальные напряжения r   32  1,12 2 1,1  0,9 2 (1  1,12 0,9 2 )  22,2 МПа, – тангенциальные напряжения    32  1,12 2 1,1  0,9 2 (1  1,12 0,9 2 )  – 233,4 МПа. Эквивалентное напряжение составит  э  1/ 2 (233,4  (105,6))2  ((105,6)  22,2) 2  (22,2  (233,4) 2  196,6 МПа. Для отбеленного чугуна, имеющего 02= 300 МПа, при рекомендуемом коэффициенте запаса прочности   300 /1,5  200 n  1,5 допускаемое напряжение будет равно МПа. Таким образом, главный плунжер удовлетворяет условию прочности. 8.3.Расчет колонн на прочность Пресс оснащен 4 колоннами, соединяющими главный цилиндр и матричную плиту, имеющими предварительное натяжение вдоль всей их длины, сокращающее удлинение и упругую деформацию пресса во время экструзии[2]. В колоннах действуют напряжения растяжения, которые определяются в зависимости от конструктивной схемы растяжения. Растягивающее усилиеРр , действующее на одну колонну четырёхколонного пресса номинальным усилиемP = 30 МН, определяется по формуле[3]: Рр  Р 30   7,5 МН. 4 4 Величина растягивающих напряжений в колонне диаметром равна 43 d к  300 мм будет

р  4 Рр d к2  4  7,5   0,3 2 =106,2 МПа. Для колонны из стали 12ХН3А с временным сопротивлением в  700 МПа при рекомендуемом коэффициенте запаса прочности [n] =5 допускаемое напряжение равно   в /n =700/5=140 МПа. Таким образом, условие прочности для колонны выполняется. 8.4.Расчет на прочность технологического инструмента Комплект прессового инструмента включает основной (пресс–штемпели, пресс– шайбы, матрицы, матрицедержатели и контейнеры) и вспомогательный инструмент (переходные патроны, подкладные кольца, установочные конуса, прижимные устройства и пр.). При прессовании сплавов на основе меди и ее сплавов инструмент работает в тяжелых условиях. Разогрев поверхностных слоев в процессе выдавливания достигает 600 – 720С, а перепад температуры по сечению инструмента 400–500С [1]. Рассмотрим элементы прессового инструмента. Контейнер является приемником слитка, нагретого при прессовании сплавов до 660 – 720С. В процессе выдавливания он воспринимает полное давление металла со стороны прессуемого металла в условиях интенсивного трения при высокой температуре. Пресс-штемпель передает усилие от главного цилиндра к прессуемому металлу, т.е. в процессе выдавливания он воспринимает полную нагрузку от давления прессования. Основное назначение рабочих пресс-шайб – исключение непосредственного контакта прессштемпеля с нагретой заготовкой. Пресс-шайбы, воспринимая в процессе деформации полноSyntax Warning: Invalid Font Weight е давление прессования, подвергаются циклическому температурному нагружению, поэтому их изготавливают из поковок легированных сталей. Контрольные шайбы предназначены для удаления пресс-рубашки и очистки втулки контейнера от остатков металла и окалины. Матрица – наиболее ответственная и наиболее изнашивающаяся деталь сборки прессового инструмента. Она формирует контур пресс-изделия, определяет точность его размеров и качество поверхности[3]. 44

8.5.Расчёт на прочность контейнера Контейнер пресса служит для приема слитков, нагретых до температуры прессования; он воспринимает во время прессования давление, необходимое для деформации слитка и получения изделия заданного профиля. Контейнер – один из наиболее нагруженных узлов инструментальной наладки пресса. Поэтому его прочность обусловливает температурно-скоростные условия процесса, лимитирует величины коэффициентов вытяжки и размеры слитка [7]. Размеры втулок двухслойного контейнера горизонтального гидравлического усилием 30 МН приведены на рисунке 3. Рисунок 3- Схема многослойного контейнера горизонтального гидравлического пресса усилием 30 МН Материал втулок: рабочей – сталь марки 4Х2В с 5ХНМ с  02 =1050 МПа, наружной –  02 =700 МПа. Усилие прессования Р примем равным 30 МН. Рассчитываем давление металла на внутреннюю поверхность контейнера по формуле: рк  (0,6  0,9) 4P d к2 . После подстановки получим: 45

рк  (0,6  0,9) Примем 4  30   0,2632  367550 МПа. рк  400 МПа. Выбираем величину относительного натяга для скрепления внутренней и наружной втулок  2     0.0012 .  d с 1 Для обеспечения горячего натяга втулку нагревают до температуры ∆𝑡 = 2𝛿 𝑑𝑐 1 · 𝛼 + (100 ÷ 150). Определяем температуру нагрева втулки для обеспечения сборки с выбранным натягом при коэффициенте температурного расширения  =12.510–6 1/град: – температура нагрева наружной втулки для посадки ее на внутреннюю втулку  t 1  0.0012  1  (100  150)  196  246 о С .  6 12.5  10 Видно, что расчетное значение температуры нагрева втулки не превышает предельных значений 500–550 °С. Рассчитаем контактные давления на поверхностях сопряжения втулок после их горячей сборки, приняв модуль упругости материала всех втулок одинаковыми, равным 2,15105 МПа. При посадке наружной втулки на внутреннюю (i=1, d1  0,263м, d 2  0,450м, d с1  0,260м) получим (0,4502 – 0,2602 ) · (0,2602 – 0,0252 ) 2 · 2,15 · 105 · 2,15 · 105 ( ) 𝑞1 = · 0,0012 · . 2,15 · 105 + 2,15 · 105 2 · 0,2602 · (0,4502 – 0,0252 ) Рассчитываем напряжения на поверхностях каждой втулки контейнера по формулам 2  d 2n  n p вi d вi  1  ,      d 2x  i 1d 2n  d 2 вi рв 2  d 2n  n p вi d вi ,  r  1  2   2  d x  i 1d n  d 2 вi рв где d n – наружный диаметр контейнера; p вi – величина i-го внутреннего давления, действующего на диаметре d вi . 46 скрепленного

Затем для каждого диаметра d x определяют суммарные тангенциальные  р н и радиальные  рr н напряжения от действия всех наружных давлений p нj при условии, что все внутренние давления p вi =0. 2 0 p нj d 2нj  d ,  р н  1  12   2 2   d x  j n 1 d нj d1 2 0 p нj d 2нj  d ,  рr н  1  12   2 2   d x  j n 1 d нj d1 где d1 – внутренний диаметр контейнера; p нj – величина j–го наружного давления, действующего на диаметре d нj . Для внутренней втулки ( i=1, j=2 ) и ее внутренней поверхности при d x =0,26 м напряжения от действия внутреннего давления при р в1  рк , d n =0,45 м, d в1 =0,26 м, р нj  0 составит: – тангенциальные 0,552 Р 40·0,0252 𝜎𝜏 в = (1+0,0252) 0,552−0,0252 = 486 · 0,083 = 40,3 МПа, – радиальные Р 𝜎𝑟 в = (1– 0,452 40·0,0252 0,025 0,452−0,0252 2) Напряжения от действия наружных давлений = −40 МПа. р н1  q1 и р н 2  q 2 ( d н1 =0,26 м, d н 2 =0,45 м, d1 =0,025 м) при р вi  0: –радиальные 0,0252 Р 85·0,262 15,5·0,552 𝜎𝑟 в = (1–0,0252) · (0,262−0,0252 + 0,552−0,0252 ) = 0 МПа, –тангенциальные 0,0252 Р 85·0,262 15,5·0,452 𝜎𝜏 в = (1+0,0252) · (0,262 −0,0252 + 0,452−0,0252 ) = 179 МПа. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле     pв   pн и  r   pr в   pr н . Получим 𝜎𝜏 = 40,3 + 179)= 219,3 МПа, 𝜎𝑟 = −40 + 0 = −40 МПа. 47

а эквивалентные напряжения на данной поверхности определяются по формуле  экв  2 2   r   r . После подстановки получим следующие значения: 𝜎экв = √219,32 + (−40)2 − 219,3 · (−40) = 101 МПа. На внешней поверхности при d x =0,45 м напряжения от действия внутреннего давления р в1  р к ( d n =0,55 м, d в1 =0,26 м) при р нj  0: – тангенциальные Р 0,552 40·0,0252 𝜎𝜏 в = (1+0,0262) 0,552−0,0252 = 5,5 · 0,062 = 37 МПа, – радиальные Р 0,552 40·0,0252 𝜎𝑟 в = (1– 0,0262) 0,552−0,0252 =– 3,5 · 0,062 = −35 МПа. Напряжения от действия наружных давлений р н1  q1 и р н 2  q 2 ( d н1 =0,55 м, d н 2 =0,45 м, d1 =0,26 м) при р вi  0: – тангенциальные Р 0,0252 85·0,262 15,5·0,452 Р 0,0252 85·0,262 15,5·0,452 𝜎𝜏 н = (1+0,0262) · (0,262−0,0252 + 0,452 −0,0252) = 249 МПа, – радиальные 𝜎𝑟 н = (1– 0,0262 ) · (0,262 −0,0252 + 0,452 −0,0252) = 9,75 МПа. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле 𝜎𝜏 = 37 + 249= 286 МПа, 𝜎𝑟 = −35 + 9,75 = −25,25 МПа. Эквивалентные напряжения на данной поверхности определяется по формуле  экв  2 2   r   r . После подстановки получим следующие значения: 𝜎экв = √2862 + (−25,25)2 − 286 · (−25,25) = 187 МПа. Аналогичным образом рассчитали и внешнюю втулку. Результаты расчетов показаны на эпюре (рис. 4) Определяем для каждой втулки контейнера коэффициент запаса прочности ni   02 i  экв.max.i 48 .

Получим: – рабочая втулка n1  – наружная втулка n1  1050  5,6, 187 1050  10,4. 101 Так как расчетные значения коэффициентов запаса прочности превышают рекомендуемые n = 1,32,0, условие прочности выполняется для всех втулок контейнера. Графической иллюстрацией результатов расчета эквивалентных напряжений является эпюра их распределения по толщине втулок контейнера, приведенная на рис 2. Вид эпюры позволяет сделать вывод о равномерности нагрузки на втулки и наметить, при необходимости, пути выравнивания напряжений: изменить величину натягов между втулками и диаметры втулок[7]. 𝜎экв , МПа Рисунок 4- Эпюра распределения 𝜎экв по толщине втулок контейнера 49

8.6.Расчёт на прочность пресс-штемпеля Прессштемпель изображен на рисунке 5. Рисунок 5- Прессштемпель Усилие прессования Р=30 МН. Материал пресс-штемпеля – сталь марки 3Х2В8 с условным пределом текучести  02  1400 МПа [7]. Рассчитываем площадь F и момент инерции J min поперечного сечения полого пресс–штемпеля по формулам  D2 , F 4   D4  d4 J min  64 . Получим при диаметре пресс-штемпеля 𝐷н = 260; 𝐷в = 140 мм и его длине Lп  1175 мм: F= 𝜋·0,262 Jmin = 4 − 𝜋·0,142 4 = 0,038м2 , π·(0,264−0,144) 64 = 0,0002м4 . Определяем радиус инерции сечения по формуле i min  J min F . Гибкость пресс-штемпеля определяем по формуле 50

  Lп i min . При коэффициенте приведения длины пресс-штемпеля  =2.0 и рабочей длине пресс-штемпеля Lп =1,175 м гибкость составит: 𝜆= 2 · 1,175 = 31. 0,076 Поскольку  100, рассчитываем пресс-штемпель на прочность от сжатия силой прессования. Если сила прессования приложена вдоль центральной продольной оси прессштемпеля, рассчитываем напряжения сжатия по формуле Р 𝜎1 = . 𝐹 Получим 𝜎1 = 30 = 789 МПа. 0,038 Допускаемый коэффициент запаса прочности относительно предела текучести следует принимать таким же, как для цилиндра [n] = 2,2…2,5. Определяем величину допускаемого напряжения на сжатие, приняв коэффициент запаса прочности n=1,2: [𝜎1 ] = 𝜎0,2 𝑛 , где𝜎0,2– условный предел текучести материала пресс-штемпеля. Получим [𝜎] = 1400 1,2 ≈ 1167 МПа Из работы [3]находим методом интерполяции значение коэффициента уменьшения допускаемого напряжения  [7]. При  =31  =0,89. При этом допускаемое напряжение с учетом гибкости пресс-штемпеля составит: φ[σ]=0,89·1167=1083 МПа Таким образом, условие прочности пресс-штемпеля выполняется: 1     . 51

8.7.Расчёт на прочность пресс-шайбы Пресс-шайбы рассчитывают на сжатие от усилия прессования Р. Напряжения сжатия определяют по формуле[3]:  сж  Р F пш , где F пш – площадь поверхности контакта пресс-шайбы с металлом. Условие прочности проверяем, принимая рекомендуемый коэффициент запаса прочности  n  =1,05–1,10 с учетом условного предела текучести материала пресс-шайбы при температуре прессования: n= σn σ ≥ [n], n = σ0,2 σ ≥ [n] или n = После подстановки получим 1000 n= 566 = 1,7. Условие прочности выполняется. 8.8.Расчёт на прочность матрицы[7] Матрица изображена на рисунке 6. Рисунок 6-Матрица 52 τ0,2 τ ≥ [n].

Рассчитываем одноканальную матрицу с каналом, имеющим диаметр сечения готового изделия. Допускаемый коэффициент запаса прочности относительно предела текучести следует принимать таким же, как для цилиндра [n] = 2,2…2,5. марки 3Х2В8 с  02 Материал матрицы – сталь диаметр контейнера D к  1400 МПа. Внутренний  263 мм. Усилие прессования Р= 30 МН. Определим давление на пресс–шайбу q , приняв ее внешний диаметр равным внутреннему диаметру контейнера q= 𝑃 . 0,785·𝐷к2 Рассчитываем равнодействующую силу, действующую на матрицу Рм  q  2 2 D  d  , 4 где D и d – внешний и внутренний диаметры матрицы. Определяем радиусы окружностей приложения силы Р м со стороны опорной поверхности и зеркала матрицы: 𝑅1 =0,3( 𝐷2 +𝐷𝑑1 +𝑑12 𝐷+𝑑1 ) 0,2522 + 0,252 ∙ (2 ∙ 0,018) + (2 ∙ 0,0098)2 R1 = 0,3 ∙ ( ) = 0,14 м, 0,252 + (2 ∙ 0,0098) R1=0,14 м 𝑟1 =0,3( r1 = 0,3 ∙ ( 𝐷2 +𝐷𝑑+𝑑2 𝐷+𝑑1 ), 0,2522 + 0,252 ∙ (2 ∙ 0,018) + (2 ∙ 0,0096)2 ) = 0,07 м. 0,252 + (2 ∙ 0,0096) Тогда изгибающий момент, воспринимаемый матрицей, составит М Р м  R1  r1 2 , и после подстановки данных получим M= 6,74(0,14−0,07) 2𝜋 =0,06 МН∙м. Максимальные напряжения изгиба в матрице рассчитываем по формуле σизг.max = 53 12М D h2 dln d .

Получим 𝜎из.𝑚𝑎𝑥 = 12 ∙ 0,06 𝑙𝑛0,26 0,0512 ∙ 0,025 ∙ 0,025 = 1106 МПа. Коэффициент запаса прочности, будет равен  n  в  n ,  1400 n=1106 = 1,26. При рекомендуемом значении  n   1,2–1,3, условие прочности выполняется. Определим напряжения смятия на поверхности контакта матрицы и опорного кольца:  см  Рм F оп . Поскольку подкладное кольцо изготовлено из стали марки 5ХНМ с σ0,2 =1090 МПа, коэффициент запаса прочности будет равен n = рекомендуемого значения  n   1,1–1,2. выполняется[7]. 54 1090 576 Следовательно, = 1,89, что больше условие прочности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данной работе представлена общая информация об ОАО «КУЗОЦМ», сортаменте выпускаемой продукции. Описана технология и особенности производства прессованных латунных прутков на ОАО «КУЗОЦМ». Дано описание оборудования и технических характеристик основного оборудования, температурно-скоростные параметры процесса прессования латуни. Описан анализ брака, причины появления и способы устранения. Выбран температурно-скоростной режим прессования латунного прутка из сплава Л63 диаметром 40мм при прессовании на прессе обратного прессования в условиях ОАО «КУЗОЦМ», рассчитано усилие прессование, выход годного, производительность пресса, а так же 55

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Жолобов В.В., Зверев Г.И. Оборудование гидропрессовых цехов. М.: Машиностроение, 1974. 455 с. 2. Жолобов В.В., Зверев Г.И. Инструмент для горячего прессования металлов. М.: Машиностроение, 1964. 407 с. 3. СТП УГТУ-УПИ 1-96. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовах (работ) проектов. Екатеринбург: УГТУ, 1996. 32 с. 4. Материалы производственной практики в ОАО «КУЗОЦМ». Каменск-Уральский, 2018. 5. Смирягин А.П., Смирягина Н.А., Белова А.В. Промышленные цветные металлы и сплавы. Справочник. М.: Металлургия, 1974. 488 с. 6. Богоявленский К.Н., Жолобов В.В., Ландихов А.Д. и др. Обработка цветных металлов и сплавов давлением М.: Металлургия, 1973. 480 с. 7. Инатович Ю.В., Логинов Ю.Н. Инструмент для горячего прессования металлов. Учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2002. 224 с. 8. ГОСТ 2060-2006. Прутки из латунных сплавов. М.: Издательство стандартов, 2006. 15 с 9. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. М.: Машиностроение, 2004, 336 с. 10. Перлин И.Л. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1964, 344 с. 11. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: металлургия, 1983, 352 с. 56

ПРИЛОЖЕНИЕ А Т а б л и ц а А.-Технологические параметры прессования прутков в отрезках круглого сечения на прессе «Presezzi». Температ ура, °С 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 Диаме Диамет тр р прутка матриц , ы, мм мм ±0,1 мм 20 20,4 21 21,4 22 22,5 23 23,5 24 24,5 25 25,6 26 26,6 27 27,7 28 28,7 29 29,7 30 30,8 31 31,8 32 32,8 33 33,8 34 34,8 35 35,8 36 36,9 37 37,9 38 39 39 40 40 41 Раскрой слитка, мм диаметр длина ±10 мм 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 770 810 930 970 1050 1350 1390 1320 1410 1220 1300 1390 1120 1340 1260 1330 1400 1130 1190 1250 1320 Кол-во отверстий в матрице 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Длина отпрес сованного изделия, мм 113 381 108 419 114 038 108 989 108 639 129 648 108 037 108 621 108 062 86 841 86 616 86 878 65 314 73 843 65 306 65 142 64 896 49 304 49 299 49 230 49 490 Длина прутка, мм 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 Раскрой на прессе кол-во длина, раскроев, мм шт 22 676 5 21 683 5 22 807 5 21 797 5 21 727 5 21 608 6 21 607 5 21 724 5 21 612 5 21 710 4 21 654 4 21 719 4 21 771 3 24 614 3 21 768 3 21 714 3 21 632 3 24 652 2 24 649 2 24 615 2 24 745 2 Кол-во прутков с 1 слитка, шт Скорость прессо вания, мм/сек 38 36 38 36 36 42 35 35 35 28 28 28 21 24 21 22 21 16 16 16 16 10 10 12 12 14 17 17 17 18 18 19 19 20 20 20 20 22 22 22 22 22

Продолжение Т а б л и ц а А.-Технологические параметры прессования прутков в отрезках круглого сечения на прессе «Presezzi». 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 42 43 44 45 46 47,1 48,1 49,1 50,1 51,2 52,2 53,3 54,3 55,3 56,3 57,4 58,4 59,4 60,4 61,4 62,4 63,4 64,4 65,5 66,5 67,5 68,5 69,5 70,5 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 1380 1450 1340 1400 1460 1320 1370 1430 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1250 1290 1340 1380 1430 1300 1340 1390 1430 1280 1320 1360 1400 1440 1250 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 49 301 49 422 43 491 43 443 43 356 37 421 37 238 37 305 24 781 24 784 24 768 24 734 24 685 24 623 24 753 24 661 24 750 24 636 24 691 21 654 21 611 21 719 21 655 18 731 18 741 18 743 18 735 18 721 15 727 58 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 24 650 24 711 21 745 21 721 21 678 18 710 18 619 18 652 24 781 24 784 24 768 24 734 24 685 24 623 24 753 24 661 24 750 24 636 24 691 21 654 21 611 21 719 21 655 18 731 18 741 18 743 18 735 18 721 15 727 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 16 14 14 14 12 12 12 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 7 7 7 7 6 6 6 6 6 5 22 22 23 23 23 23 23 23 23 23 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 25 25 25 25 25 25 25 25 25

Продолжение Т а б л и ц а А.-Технологические параметры прессования прутков в отрезках круглого сечения на прессе «Presezzi». 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 650-670 70 71 72 73 74 75 71,5 72,5 73,5 74,6 75,6 76,6 250 250 250 250 250 250 1280 1320 1350 1390 1430 1470 1 1 1 1 1 1 15 628 15 708 15 630 15 667 15 695 15 717 59 3000 3000 3000 3000 3000 3000 15 628 15 708 15 630 15 667 15 695 15 717 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 25 25 25 25 25 25

Приложение Б- Горизонтальный гидравлический пресс «Presezzi» 60

Приложение В-Спецификация

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв