CC BY
17
МАШИНЫ, АГРЕГАТЫ И ПРОЦЕССЫ
УДК 669.18
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-3-7
СОВРЕМЕННЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИНЖЕКЦИОННЫХ
ПОРОШКОВЫХ ПРОВОЛОК
В.И. Золотухин
Рассмотрены разновидности инжекционных порошковых проволок, применяемых на машиностроительных, литейных и металлургических предприятиях России, автоматические линии и технологические комплексы для производства порошковых проволок, разработанные ООО НПП «Вулкан-ТМ», и успешно эксплуатирующиеся на ряде отечественных предприятий.
Ключевые слова: литейное производство, инжекционная проволока, порошковая проволока, автоматическая линия, технологический комплекс.
В последние годы на отечественных машиностроительных, литейных и металлургических предприятиях и за рубежом активно расширяются области применения и объемы производства инжекционных проволок, как цельнометаллических, так и порошковых.
Порошковая проволока представляет собой тонкостенную трубчатую стальную оболочку круглого, квадратного или прямоугольного сечения, заполненную порошкообразными реагентами. Проволоку получают путём профилирования из плоской ленты и-образного желоба, дозирования в него порошкового наполнителя, замыкания профиля фальцевым замком и калибровки полуфабриката до требуемого диаметра. По мере накопления опыта использования порошковой проволоки конструкция оболочки постоянно изменялась с целью повышения эффективности обработки и улучшения условий эксплуатации [1 - 3]. На рис. 1 показаны некоторые разновидности сечений порошковой проволоки.
а б в г д
Рис. 1. Разновидности сечений порошковой проволоки с фальцевыми замками: а - с замком, утопленным в оболочку; б - со стопорящим порожком и замком, выступающим из оболочки; в - со стопорящим продольным углублением; г - с повышенной плотностью наполнителя; д - со стопорящими углублениями
Для производства инжекционной порошковой проволоки диаметром 11, 14, 16 мм с простым фальцевым замком (см. рис. 1, а) на ООО НПП «Вулкан-ТМ» была разработана автоматическая линия модели ЛПП-01 (рис. 2). Процесс изготовления порошковой проволоки
включает в себя размотку ленты соответствующей полосы, её правку, затем формирование и-образного профиля с одновременной засыпкой наполнителя, формирование трубчатого профиля и замка, загиб замка и вдавливание его в контур оболочки [4].
451 Л
Рис. 2. Автоматическая линия модели ЛПП-01 для производства порошковой проволоки
Очищенная лента с размоточного устройства проходит через профилирующие ролики, приобретая нужный профиль. Основное редуцирование и калибровку проволоки требуемого сечения производят путём волочения в специальной головке. Для обеспечения непрерывности процесса предусматривается сварка концов ленты. Применяется стыковая сварка оплавлением или контактная роликовая. Способ формовки профиля оболочки определяет число клетей линии, качество оболочки и замкового соединения. В зависимости от сложности профиля и его формовки могут применяться до 23 клетей. Дозирование шихты осуществляется вне движущегося профиля. Загрузка порошковых компонентов осуществляется с помощью загрузочных устройств с ленточным транспортером (рис. 3), либо со шлюзовым барабаном (рис. 4).
Опытно-промышленная эксплуатация автоматической линии модели ЛПП-01 позволила создать технологический комплекс модели ЛПП-М для производства металлургической порошковой проволоки диаметром 10.. .18 мм, смотанной в бескаркасные бунты массой до 2000 кг [5].
Рис. 3. Схема загрузочного устройства с ленточным транспортёром: 1 - бункер; 2 - манжета; 3 - направляющий барабан; 4 - воронка; 5 - жёлоб; 6 - приводной барабан
1 - бункер; 2 - упругие пластины; 3 - барабан; 4 - приёмная воронка; 5 - жёлоб оболочки; 6 - основание; 7 - цепная передача; 8 - редуктор
В состав технологического комплекса входят следующие основные узлы и агрегаты
(рис. 5):
1 - агрегат размотки штрипсов двухпозиционный предназначен для установки, фиксации и размотки рулонов штрипсов;
2 - установка резки и сварки штрипсов служит для обрезки концов штрипсов и арго-но-дуговой сварки предыдущего и последующего рулонов с целью обеспечения непрерывности формообразования проволоки;
3 - пульт управления сваркой предназначен для управления режимами сварки;
4 - агрегат предварительной формовки порошковой проволоки загрузки наполнителя осуществляет формообразование из ленты и-образного желоба, загрузку в него сыпучего наполнителя с последующим уплотнением, закрытие краёв оболочки и формообразование заготовки порошковой проволоки;
5 - пульт управления загрузкой сыпучего наполнителя служит для управления работой узла загрузки наполнителя, контроля заполнения оболочки сыпучим материалом и управления работой приводов комплекса;
6 - агрегат калибровки проволоки придаёт проволоке окончательную форму и редуцирует заготовку до требуемых размеров с одновременным уплотнением сердечника;
7 - укладчик витков проволоки осуществляет порядную раскладку витков порошковой проволоки на катушке;
8 - агрегат намотки порошковой проволоки предназначен для намотки порошковой проволоки на катушку, ошиновки готовых бунтов в шести местах и съёма их с катушки.
Рис. 5. Технологический комплекс модели ЛПП-М для производства порошковой проволоки: 1 - двухпозиционный агрегат размотки штрипсов; 2 - установка резки и сварки штрипсов; 3 - пульт управления сваркой; 4 - агрегат предварительной формовки порошковой проволоки загрузки наполнителя; 5 - пульт управления загрузкой сыпучего наполнителя; 6 - агрегат калибровки проволоки; 7 - укладчик витков проволоки; 8 - агрегат намотки
порошковой проволоки
Отличительными особенностями комплекса являются:
- номинальная скорость прокатки проволоки увеличена до 60 м/мин;
- двухпозиционный агрегат размотки штрипсов позволяет сократить потери времени на установку новых рулонов;
- механизмы роликовой проводки компенсационно-накопительного устройства автоматически останавливают работу комплекса в случае обрыва штрипса или окончания рулона;
- модульное исполнение прокатных клетей позволяет путём смены комплекта прокатных роликов перенастраиваться практически на любую конструкцию порошковой проволоки вплоть до беззамковой;
- сочетание модульной конструкции прокатных клетей и их количества позволяет работать на менее напряжённых режимах формообразования металлической оболочки и достигать значительных степеней редуцирования;
- имеется возможность встраивания в комплекс агрегата непрерывной термической обработки заготовки проволоки перед её калиброванием;
- сыпучий наполнитель подвергается принудительному уплотнению ещё до сведения краёв металлической оболочки за счёт воздействия ряда факторов;
- уплотнение вибрацией, «укатывание» специальным роликом и прочее, что позволяет улучшить качество заполнения оболочки материалом;
- применение частотного электропривода переменного тока позволяет применять плавную регулировку скоростей в широком диапазоне;
- плавное торможение до нуля (без выбега после выключения) и плавный пуск без рывков, автоматическую защиту от механических и тепловых перегрузок при питании из стандартной промышленной сети переменного тока на 380 В;
- ряд специальных нововведений в системе управления комплексом позволяет стабилизировать скорость прокатки проволоки;
- выносной главный пульт управления повышает удобство обслуживания и управления комплексом в целом.
Техническая характеристика комплекса модели ЛПП-М
Наименование параметра Значение параметра
Номинальная скорость прокатки проволоки 60 м/мин
Заправочная скорость 5 м/мин
Скорость обкатки 15 м/мин
Диаметр получаемой порошковой проволоки 10.18 мм
Наибольший внешний диаметр рулона штрипса 1200 мм
Наименьший внутренний диаметр рулона штрипса 250 мм
Наибольший внутренний диаметр рулона штрипса 600 мм
Наибольшая ширина штрипса 75 мм
Максимальная допустимая масса одного рулонаштрипса 600 кг
Толщина штрипса 0,35.0,5 мм
Объём бункера узла загрузки наполнителя 0,28 м3
Размер фракции сыпучего наполнителя 0,15.4 мм
Внешний диаметр бунта порошковой проволоки до 1350 мм
Внутренний диаметр бунта порошковой проволоки 600/800 мм
Ширина бунта порошковой проволоки 800 мм
Допустимая масса бунта порошковой проволоки 2000 кг
Напряжение питания 380 В
Суммарная установленная мощность приводов 37 кВт
Потребляемая мощность в номинальном режиме 15 кВт
Тип электропривода асинхронный, частотно регулируемый
Технологический комплекс эксплуатируется с 2002 г. на АО «Юпитер ЛТД» (г. Кострома) и производит ежемесячно около 200 т порошковой проволоки при двухсменном режиме работы.
В настоящее время на НПП «Вулкан-ТМ» разработана и успешно эксплуатируется на ряде отечественных предприятий технологический комплекс модели ЛПП-2М с улучшенными техническими показателями, в частности:
- скорость прокатки проволоки увеличена до 100 м/мин;
- обеспечена возможность изготовления многокомпонентной проволоки;
- реализован непрерывный контроль за процессом засыпки сыпучего наполнителя.
Для осуществления контроля за процессом засыпки сыпучего наполнителя через дозаторы предусмотрены три контрольные точки с установленными лазерными датчиками. Первый, по ходу ленты, контролирует уровень наполнителя после засыпки из первого бункера, второй -после засыпки из следующего (по ходу ленты) бункера (в случае производства двухкомпонент-ной порошковой проволоки), третий датчик контролирует общий уровень наполнителя на выходе из узла засыпки. В случае фиксации нарушения в работе дозаторов (пропусков засыпки) датчики дают сигнал для остановки агрегата наполнения до устранения неполадок узла дозирования. Сообщение об ошибке появляется на пульте управления.
6
При производстве порошковой проволоки диаметром 10 мм с наполнителем - магнием и пассивирующим материалом с коэффициентом заполнения 0,43 расчетная производительность технологического комплекса модели ЛПП-2М составит до 2500 т продукции в год.
Список литературы
1. Чураков С.В. Порошковая проволока: конструкция и технология производства // Заготовительные производства в машиностроении. 2003. №. 5. С. 41-45.
2. Патент 40716 РФ. Порошковая проволока / Золотухин В.И., Соломин Н.П., Чураков С.В. Заявка № 2004114135/22; заявл. 11.05.2004; опубл. 27.09.2004.
3. Патент 169359 РФ. Комбинированная инжекционная проволока / Неретин А.А., Ка-раханянц А.М.; заявка № 2015153314; заявл. 14.12.2015; опубл. 15.03.2017.
4. Золотухин В. И., Головко А. Г., Провоторов Д. А. Современное оборудование для производства порошковой проволоки и новые технические решения по ее вводу в расплав металла // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2015. №. 8. С. 79-84.
5. Протасов А.В., Сивак Б.А., Золотухин В.И. Технологические комплексы для обработки расплавленных металлов инжекционной проволокой: монография. Старый Оскол: ТНТ, 2020. 376 с.
Золотухин Владимир Иванович, д-р техн. наук, профессор, генеральный директор, sekretar@vulkantm.com, Россия, Тула, ОООНПП«Вулкан-ТМ»
MODERN AUTOMATIC LINES AND TECHNOLOGICAL COMPLEXES FOR THE PRODUCTION OF INJECTION POWDER WIRES
V.I. Zolotukhin
The varieties of injection powder wires used in machine-building, foundry and metallurgical enterprises of Russia, automatic lines and technological complexes for the production ofpowder wires developed by scientific and production company «Vulkan-TM» are considered, and successfully operated at a number of domestic enterprises.
Key words: foundry, injection wire, powder wire, automatic line, technological complex.
Zolotukhin Vladimir Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, general director, sekretar@vulkantm.com, Russia, Tula, NPP «Vulkan-TM»
УДК 621.314.58
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-3-7-14
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ПРИ РАБОТЕ НА ЖЕСТКИЙ УПОР
В.С. Сальников, Г.В. Шадский
Рассмотрены результаты моделирования динамики электромеханического привода технологических машин, использующего циклические схемы касания рабочего органа с жестким упором, на примере копировально-прошивочных станков. Формализованы условия адекватного определения координат и минимизации усилий контактирования в точках касания.
Ключевые слова: моделирование, динамика электромеханического привода, жесткий упор, рабочий орган, усилие контактирования, гидродинамический режим.
Одной из актуальных задач в области приводов технологических машин различного назначения является задача отработки ситуации столкновения рабочего органа с жестким упором. Их касание, как правило, определяется по величине усилия или сопротивления
7
