CC BY
45
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
УДК 621.771.07
Огарков H.H., Залетов Ю.Д., Ласьков С.А., Звягина Е.Ю., Пожидаев Ю.А.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДРОБЕМЕТНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО ЛИСТА
Выполнен анализ шероховатости автолиста, прокатанного по существующей технологии в ЛПЦ-5 ОАО «ММК» ввалках, насеченных дробью. Результаты замеров представлены на рис. 1.
Согласно рис. 1 имеет место сильный разброс значений как по Рс, так и по Ка.
Несмотря на такой разброс значений Рс и Ка, плотность пиков уменьшается с увеличением параметра Ка. Такая тенденция к уменьшению плотности пиков с увеличением высотных параметров шерож-ватости справедлива при насечке дробью одной фракции. Для получения объективной картины по значениям Рс и Ка выполнен дисперсионный анализ.
Дисперсионный анализ показывает, что при сред-
Pc,
1,6 1,7 1,1 Ка, мкм
Рис. 1. Соотношение плотности пиков и параметра Ra на автолисте дрессированного в валках после ДМО по существующей технологии
-о
«а
280
740
490-500
тж/мл
95
300
Я
Рис,
2. След от факела дроби на листе металла после обработки по существующей
технологии
нем значении параметра Ка = 0,93 мкм среднее квадратичное отклонение составляет 0,393 мкм, коэффициент вариации 0,422, что свидетельствует о явно выраженной нестабильности параметров шероховатости по поверхности автолиста. Такая нестабильность параметров шероховатости является следствием неоднородной плотности факела дроби, воздействующего на поверхность насекаемого валка.
С целью распределения плотности факела дроби по насекаемой поверхности был выполнен эксперимент по воздействию факела дроби на лист металла размером 2400х 1100х 1,8 мм, установленный на ролики вместо прокатного валка.
Обработка дробью поверхности листа выполнялась при следующих режимах
- число оборотов дробеметного колеса 2100 об/мин;
- время насекания 8 с.
Распределение плотности факела дроби при насекании поверхности по существующей технологии иллюстрируется рис. 2.
Согласно полученным данным, поперечное сечение факела дроби на уровне роликов имеет размеры 1580х 190 мм. Это сечение факела можно условно разбить на три зоны, размерами 350х70 мм в центре, 780х 100 мм в средней части, 1580х 190 мм по краям. Наибольшая плэтность факела имеет место в центральной части, а наименьшая на периферии. На центральную, наиболее плэтную часть факела дроби приждится 8%, на среднюю - 18% и на наименее плотную, периферийную зону - 74%. Неравномерность распределения плэт-ности факела дроби наблюдается как внутри зон, так и между ними с образованием ярко выраженныхграниц.
Внутри центральной зоны имеется пятно с максимальной плотностью насечки, центр которого смещен относительно оси дробеметного колеса по направлению его вращения на 95 мм.
Наличие ярко выраженных трех зон и неравномерности распределения плотно -сти дроби внутри них не обеспечивает равномерной плотности насечки бочки валка, а соответственно и равномерности шероховато -сти по поверхности авто лис та в различных местах.
Äüägä а ёаТ аЗо Ä I I
Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2010. № 2.
41
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
Равномерного распределения шерожватости по насекаемой поверхности валка можно добиться за счет формирования факела дроби с меньшим количеством зон и с более равномерным распределением плотности факела дроби внутри зон.
С этой целью авторами работы было предложено установить металлические шторы в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения дробеметного колеса. Шторы представляют собой металлические пластины из стали 30 размерами 500х 170x10 мм, которые прикреплялись к швеллерам дробеметной камеры болтами М12. Установка штор обеспечивает формирование факела дроби с меньшей площадью и большей плотностью ударов дроби. Большая плотность факела дроби способствует формированию шероховатости насекаемой поверхности валка с большим числом пиков на единицу длины шероховатости.
Предварительные исследования показали, что скорость дроби после соударения со шторой меняет не только направление, но и величину. Изменение направления и уменьшение скорости дроби после соударения со шторой зависит от условий трения между дробью и поверхностью шторы, а также от угла атаки. Исследования показали, что угол отскока дроби от шторы незначительно отличается от угла атаки. Уменьшение скорости дроби после соударения со шторой зависит от коэффициента трения и угла атаки. Чрезмерное снижение скорости дроби после соударения со шторой создает экранирующий эффект для других дробинок, которые направлены непосредственно на поверхность валка. С целью определения рационального расположения штор выполнены расчеты и определены зависимости между углом атаки, условиями трения и потерей скорости дроби после соударения со шторой.
Расчет предусматривает возможность скольжения и перекатывания дроби по поверхности шторы в момент их соударения. Рассмотрены три случая:
- отскакивание дроби происходит за время предварительного смещения контактирующих тел;
- отскакивание дроби происходит в условиях предварительного смещения и скольжения;
- отскакивание дроби происждит в условиях абсолютного скольжения.
Процесс соударения дроби с металлической шторой при наличии трения основан на взаимосвязи тангенциального и нормального импульсов при ударе.
Использование импульсного метода дает возможность описать кинематические и фрикционные характеристики процесса соударения дроби о штору с учётом скольжения и перекатывания дроби по ней.
Решение задачи о взаимодействии дроби с массивной металлической шторой дает следующее выражение для коэффициента трения за время соударения дроби о штору:
^ = УрС^К) - ^СО^) (1)
V 8т(а0) + У1 в1и(а1)
где У0 - скорость дроби до удара о штору; а0 - угол 42---------
между вектором скорости дроби до удара и поверхностью шторы; У1 - скорость дроби после удара о штору; а1 - угол между вектором скорости дроби после удара о штору и поверхностью шторы.
Для приближенной оценки зависимости между и1 /vс и коэффициентом трения принимаем а0 = а1. С учетом принятого уравнение принимает вид
00 - и,
I = -1 (2)
Ч) + Ц и0 -ц
или а- агй§ —-т. (3)
1 ("с +4)
Значения коэффициента трения при соударении дроби со стальной шторой в условиях предварительного смещения составляет 0,096; в условиях предварительного смещения и частичного скольжения -0,125; в условиях скольжения - 0,105.
Потеря скорости дроби после отскока от шторы на 10% и более вызывает экранирующее действие по отношению к дроби, непосредственно направленной на поверхность валка. Согласно расчетам потери скорости дроби менее 10% соответствуют углам атаки менее 23-28° в зависимости от характера взаимодействия дроби со шторой.
Применительно к существующей конструкции дробеметной установки «Виллибратор» таким значениям углов атаки соответствует вертикальное расположение штор длиной 500 мм и расстоянием между ними 600 мм (рис. 3).
Рис. 3 показывает, что значения углов атаки дроби по отношению к поверхности шторы, установленные по ходу вращения дробеметного колеса, изменяются в пределах 8°50' и 28° 19', что соответствует соотношению и1 /vс от 0,97 до 0,88. Это обеспечивает допус-
«Виллибратор» Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2010. № 2.
120 Q »
У/л
920
Рис. 4. След от факела дроби на листе металла после обработки дробью со шторами
40 Ч 11111111
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4
Яа, мкм
Рис. 5. Соотношение плотности пиков и параметра иа на автолисте, дрессированного в валках после ДМО факелом дроби повышенной плотности
тимое экранирующее действие отскакивающей от штор дроби. На этом же рисунке видно, что теоретически длина пятна контакта факела дроби с насекаемой поверхностью уменьшается с 1580 до 1005 мм.
Экспериментально полученное пятно, соответствующее форме факела дроби при обработке полосы с установленными шторами, приведено на рис. 4.
След от факела состоит из двух зон: основной с размерами 920х 100 мм, характеризуемой относительно равномерной плотностью факела дроби, и примыкающей к ней вспомогательной с размерами 120x80 мм, с менее равномерной плотностью факела дроби. На основную зону с наиболее плотной насечкой приходится 90,5%, а на вспомогательную зону с менее плотной насечкой - 9,5%.
Установка штор в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения дробеметного колеса, уменьшила площадь следа на металлической полосе от факела дроби примерно в 3 раза, по сравнению с площадью следа без установки штор. Уменьшение площади в 3
раза эквивалентно увеличению плотности факела дроби на такую же величину.
Наряду с уменьшением площади контакта факела дроби с насекаемой поверхностью произошло перераспределение площадей зон с плотной и менее плотной насечкой. Наибольшее увеличение плотности насечки наблюдается в центральной части. Площадь с плотной насечкой увеличилась с 8 до 90,5% в общей площади пятна контакта.
Для проведения промышленного эксперимента были обработаны 2 рабочих валка дрессировочного стана 2500 факелом дроби повышенной плотности на следующих режимах:
- число оборотов дробеметного колеса - 1700 об/мин;
- скорость тележки - 1 м/мин;
- число оборотов валка - 10 об/мин;
- число прождов - 4.
Данными валками была подвергнута дрессировке опытная партия металла. Результаты измерения параметров шерожватости приведены на рис. 5.
Из рис. 5 следует, что в этом случае имеет место меньший разброс значений как по Рс, так и по Яа. Аналогично сохраняется тенденция к уменьшению плотности пиков с увеличением параметра Яа.
Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют об улучшении параметров шероховатости металла, прокатанного в валках, насеченных факелом дроби повышенной плотности. Среднее значение плотности пиков по сравнению с плотностью пиков металла, дрессированного по обычной технологии, увеличилось в 1,22 раза. Коэффициент вариации уменьшился с 0,316 до 0,198, что свидетельствует о большей стабильности параметра Рс, замеренного в различных точках шероховатой поверхности металла.
Среднее значение параметра Яа уменьшилось с 0,93 до 0,86 мкм, а коэффициент вариации с 0,422 до 0,232. Уменьшение Яа и коэффициента вариации в 1,8 раза свидетельствует также о большей равномерности распределения шерожватости по поверхности дрессированного металла.
По результатам испытаний предложено выполнить обработку валков дрессировочного стана по измененной технологии и внести изменения в технологическую инструкцию по подготовке прокатных валков.
УДК 621.753 Сергеев C.B.
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ВРАЩАЮЩИМИСЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫМИ ПРОНИКАТЕЛЯМИ
В производственных условиях заданные параметры точности размера, формы и координатного
* Работа выполнена при финансовой подарржкв РФФИ (проекгы№ 07-01-96052-р_урал_аи№ 08-08-00517-а).
Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2010. № 2.---
расположения осей отверстий обеспечиваются нестабильно. Указанные трудности объясняются недостаточной изученностью таких динамических факторов, как продольные и поперечные вибрации инструмента,
синхронизационные эффекты и т.д. Нет также обос-----------43
