| Пріоритети: | Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане для виготовлення залізничних коліс. Безперервнолитої злиток розрізають на окремі заготовки і роблять їх сортування за величиною дефектів осьової зони. Якщо величина дефекту перевищує 30 мм, обробляють заготовку. Потім проводять осадку заготовок, що залишилися між верхньою і нижньою плитами преса, осадку в кільці, розгонку з наміткою отвору, прошивку отвору, формування, прокатку і калібрування. Розгін заготовок з величиною дефектів до 10 мм проводять на глухій підпуансонній плиті. Розгін заготовок з величиною дефектів 10-30 мм - на порожнистій підпуансонній плиті. Намітку отвору виробляють діаметром, що становить 0,5-0,6 діаметра отвору, що прошивається. Перед осіданням заготовки нагрівають до 1260-1280 o C. В результаті забезпечується повніше видалення з тіла заготовки запороченого металу. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.
Малюнки до патенту Україна 2139768
Винахід відноситься до обробки металів тиском і може бути використане для виготовлення залізничних коліс з безперервнолитих злитків.
Відомі способи виготовлення цельнокатаних коліс зі злитків, відлитих у виливниці. Як відомо, у процесі розливання металу та його затвердіння йде процес виділення з нього газів та неметалевих включень.
Ці гази та неметалеві включення, що не досягають усадкової раковини, розташовуються в злитку вертикально по його осі. Технологічний процес виготовлення коліс з таких злитків відпрацьований таким чином, що при прошивці їх центрального отвору в перемичку, що видаляється при цьому, потрапляє метал, забруднений газами і неметалевими включеннями під час його затвердіння. Тому в тілі колеса залишається чистий метал, що підвищує його втомну міцність при циклічному навантаженні виробу, яким є колесо [1, стор 26-38].
При відливанні зливка на машині безперервного лиття метал, що твердіє в кристалізаторі, проходить його вертикальний, криволінійний і горизонтальний ділянки. Тому гази і неметалеві включення, що виділяються з металу, піднімаються не по осі зливка, як це має місце у виливниці, а починаючи з криволінійної ділянки, до зовнішньої поверхні, утворюючи як би ексцентриситет між віссю зливка і умовною віссю накопичуваних включень. В цьому випадку прошивка центрального отвору в заготівлі або колесі та видалення перемички за існуючою технологією [1] не тільки не виключає, а й гарантує наявність неметалевих включень у тілі колеса. Відомий спосіб виготовлення залізничних коліс з безперервнолитого злитка, що полягає в тому, що порізку злитка і його ломку на заготовки роблять складенням шийки при співвідношенні 2.0 gt; H/D > 0.9 де H - висота шийки, a D-ee діаметр [2] . Однак при порізці злитка та поломці її на заготовки з обох її торців утворюються нерівні шийки, які ведуть до того, що при встановленні на нижню плиту преса перед осіданням, заготівлі нахиляються, що в процесі їх деформації веде до непередбачуваної зміни положення зони металу з неметалевими включеннями у тілі колеса. Це веде до збереженнянеметалевих включень та осьової пухкості в маточині готового колеса.
Найбільш близьким по технічній сутності і досягається до пропонованого винаходу є спосіб виготовлення залізничних коліс, здійснюваний на Нижнетагильском металургійному комбінаті. Спосіб деформації включає в себе нагрівання заготовок з безперервнолитого зливка, їх осадження на гладких плитах, осадку в кільці, розгін заготовки з наміткою, прошивку заготовки на пресі зусиллям 500 тc, формування на пресі зусиллям 7000 тc, прокатку на колесі 3000 тc. При цьому розгін заготовки з нанесенням намітки здійснюється таким чином, що діаметр намітки дорівнює діаметру отвору, що прошивається [3]. Однак при деформації заготівлі за існуючою схемою запорочена частина заготовки не видаляється з неї, а залишається в готовому виробі, що призводить до відбракування коліс за такими дефектами як маточина маточини, раковина маточини.
Завданням винаходу є більш повне видалення запороченого металу з осьовою пухкістю і неметалевими включеннями з тіла заготовки в процесі деформації на пресопрокатної лінії.
Поставлене завдання вирішується тим, що змінюється технологія намітки та прошивки осьової зони. При деформуванні заготовки виробляють намітку отвору рівного 0,5 - 0,6 діаметра отвору. Ця операція виконується на глухій підпуансонній плиті для заготовок з величиною дефектів осьової зони до 10 мм і на підпуансонній порожнистій плиті для заготовок з величиною дефектів осьової зони 10-30 мм. А температуру нагріву заготовки під деформацію підтримують лише на рівні 1260 - 1280 o C.
Сутність винаходу пояснюється кресленнями, на яких показано: Фіг. 1 - схема деформації заготівлі з попередньоюнаміткою отвору перед прошивкою; фіг. 2 - схема деформації заготовки з використанням глухої та порожнистої підпуансонних плит; Спосіб полягає в наступному.
Розрізані штучні заготовки нагріваються у кільцевій печі. З печі заготовки 1 почергово краном подають на нижню обтискну плиту, преса зусиллям 3000 тс, де здійснюють осадку між верхньою 2 і нижньою 3 плитами. Потім проводять обтиснення заготовки в калібрувальному кільці 4 до повного заповнення. Заготівля заповнює кільце, після чого кільце з заготовкою, що знаходиться в ньому, переміщують на прошивний стіл. Кільце з заготівлею укладають на підпуансонну плиту прошивного столу і центрують за посадковим місцем калібрувального кільця. Під вісь преса повертають пуансон 5, який закріплений на одній із колон преса і здійснюють перерозподіл металу між центральною та периферійною частинами заготівлі (розгін) і виробляють намітку отвору. Цю операцію виконують на глухій підпуансонній плиті 6 для заготовок з величиною дефектів осьової зони до 10 мм і на підпуансонній порожнистій плиті 7 для заготовок з величиною дефектів осьової зони 10-30 мм. При цьому температуру заготовок під час осаду підтримують на рівні 1260-1280 o C.
Після цього заготовка виводиться з-під осі преса і передавальним механізмом переміщається на прес 500 тс, де проводиться прошивка отвору 8 в заготовці.
При існуючій схемі виготовлення коліс (технологія прототипу) розмір отвору, що намічається, дорівнює діаметру прошиваемого отвору.
При цьому найбільш забруднена осьова зона металу переміщається в маточину і навіть диск колеса. Проведені експерименти з деформування заготовок з отворами різного діаметру, що імітували садибну раковину, показали, що при осаді вказаний отвірзаповнюється навколозбіжними шарами металу, які потім видаляються при прошивці. При такій схемі садинна раковина є корисною, а її діаметр, при центральному розташуванні осі може дорівнювати діаметру отвору, що прошивається. При деформуванні заготовок з безперервнолитого зливка з великим розвитком осьової запороченої зони діаметр намітки повинен бути значно менше діаметра отвору, що прошивається. Експериментально встановлено, що найбільш оптимальним розміром отвору, що намічається, є 0,5-0,6 діаметра прошиваемого отвору. Пропонований інтервал температур 1260-1280 o C перед осіданням забезпечує для коліс незначну асиметрію течії та зосередження осьової зони у видавці та видалення у відходи при подальшому прошиванні. При осаді та подальшому розгоні металу в обсязі сформованої по центру перемички зосереджується вся неякісна зона вихідних заготовок, яка потім прошивається видавкою діаметром 160-170 мм. Нагрів заготовок перед осадом до температури вище 1280 o C небажано через збільшення шлюбу по окалині, зниження температури нагріву менше 1260 o C недоцільно внаслідок зниження гарячої пластичності металу заготовок погіршення показників по геометрії колеса.
Приклад У колесопрокатному цеху Нижньотагільського металургійного комбінату при виготовленні дослідної партії 220 штук залізничних коліс використовували штучні заготівлі масою 4755 кг, розрізані на пилах Вагнера з безперервнолитого зливка діаметром 430 мм.
Після розрізання заготовки оглядали і проводили розсортування за величиною дефектів осьової зони: 1) діаметр осьової пористості або довжина тріщини осьової зони до 10 мм; 2) діаметр осьової пористості або довжина тріщини осьової зони 10-30 мм.
При осьовій пористості понад 30 ммзаготівлі відбраковували. Потім заготовки нагрівали групами протягом 4,5-5,5 годин. З печі заготовки подавали краном на підлогу і проводили осадку на гладких плитах на пресі зусиллям 3000 тс. Осаду заготівлі проводили на 40-50% з метою видалення окалини. Потім проводили обтискання заготовки в калібрувальному кільці до його повного заповнення і здійснювали розгонку з пуансоном наміткою з діаметром намітки 100 мм.
Цю операцію виконували на глухій підпуансонній плиті для заготовок з величиною дефектів осьової зони до 10 мм і на підпуансонній порожній плиті для заготовок з величиною дефектів осьової зони 10-30 мм. Перед осадом температуру заготовок підтримували лише на рівні 1260-1280 o C.
При нанесенні намітки обсяг металу, що витісняється, становив 628 куб. см (за технологією прототипу 1282 куб. см), а маса металу, що видаляється при прошивці отвору діаметром 170 мм на пресі 500 тс збільшується до 11,5 кг (5 кг по прототипу) (див. фіг. 3).
Використання запропонованого технічного рішення порівняно з прокаткою коліс за технологією прототипу дозволило знизити брак коліс за такими дефектами; - складка маточини - в 1,2-1,3 рази; - рвань маточини - в 2,0-2,2 рази; зменшився брак заготовок за дефектами осьової зони 15%.
Дані про якість порівняльних партій дослідних коліс та вироблених за прийнятою технологією свідчить про те, що запропонована винаходом технологія дозволяє вирішити поставлене завдання, а саме забезпечити видалення запороченої зони із заготовок коліс.
Порівняльний аналіз технічного рішення, що заявляється, і прототипу показує, що запропоноване технічне рішення деформування заготовок на пресопрокатній лінії відрізняється від існуючих раніше способів, що підтверджує відповідність критерію "Новизна".
Аналіз патентів та науково-технічної літератури не виявив використання запропонованих способів, що і відрізняє нове рішення від його прототипу і дозволяє зробити висновок про його відповідність до ознаки "винахідницький рівень".
Використана литература: 1. Г. А. Бібік, А.М. Іоффе та ін. Виробництво залізничних коліс, М. Металургія, 1982 р. с. 26-38.
2. В.Я. Генкін. Безперервнолиті круглі заготівлі, М. Металургія, 1984 с. 87-105.
3. Виробництво цілісних коліс Технологічна інструкція. ТІ-102-П. СП-14-93. ВАТ "НТМК".
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб виготовлення залізничних коліс з безперервнолитого злитка, що включає розрізку злитка на заготовки, осадку заготовок між верхньою і нижньою плитами преса, їх осадження в кільці, розгін з наміткою отвору, прошивку отвору, а також формування, прокатку і калібрування після розрізки проводять сортування заготовок за величиною дефектів осьової зони і відбраковування заготовок з дефектом, величина якого перевищує 30 мм, розгін заготовок з величиною дефектів осьової зони до 10 мм проводять на глухій підпуансонній плиті, розгонку заготовок з величиною дефектів осьової зони 10 на порожнистій підпуансонній плиті, а намітку отвору здійснюють діаметром, що становить 0,5-0,6 діаметра отвору.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що перед осадом заготовки нагрівають до 1260-1280 o C.