CC BY
2УДК 62-1/-9 ГорбуновМ.С., Цурихин С.Н.
Горбунов М.С.
магистрант кафедры машин и технологии литейного производства Волгоградский государственный технический университет
(г. Волгоград, Россия)
Цурихин С.Н.
к.т.н., доцент кафедры машин и технологии литейного производства Волгоградский государственный технический университет
(г. Волгоград, Россия)
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ПРОШИВНЫХ ОПРАВОК
Аннотация: в статье рассматриваются способы повышения износостойкости прошивных оправок, используемых в процессах обработки металлов. Износостойкость оправок является ключевым фактором, влияющим на их эффективность и эксплуатационную стойкость, которая влияет на производительность и в конечном итоге на себестоимость выпускаемой продукции.
Ключевые слова: оправка, повышение износостойкости, способы.
Оправка — это металлургический инструмент для формирования внутренних отверстий в заготовке. Современное техническое развитие повысило спрос на изнашиваемые металлургические инструменты, в частности, оправки трубопрошивного стана. Циклическое температурно-силовое воздействие (ЦТСВ) на оправки приводит к быстрому износу наиболее нагруженной их части — носка (рисунок 1).
Оправки прошивного стана имеют низкую технологическую надежность, которая определяется, преимущественно, сопротивлением металла носка оправки пластической деформации. Практически везде присутствуют две
основные проблемы, с которыми необходимо бороться при работе с бесшовными трубами: внутренние плены и трещины, возникающие в результате прокатки или металлургического происхождения. Образование этих дефектов чаще всего связано с разрушением металла перед носком оправки при прошивке заготовок, специфическими условиями деформации металла в осевой зоне [1].
а)
б)
Рис.1. Общий вид износа оправок: а) деформация носика оправки, б) истирание носика и налипание прокатываемого металла по боковой поверхности оправки.
Чтобы повысить износостойкость оправок, одним из эффективных методов является плакирование обработанной поверхности жаропрочным материалом или применение металлизации носков оправок. С помощью такого подхода можно увеличить производительность в 1,7-2,0 раза, а с учетом зачисток налипших частиц металла до 5 раз, что позволяет совершить 3000 -3500 проходов.
Довольно широко распространенным методом повышения износостойкости прошивных оправок на предприятиях является дуговая механизированная наплавка под флюсом, позволяющая эффективно нагревать и плавить металлические материалы. Кроме того, в процессе наплавки под флюсом применяется четыре основных метода легирования наплавленных металлов: используются сварочная проволока, порошковая проволока, керамический флюс
или проводится укладка легированной присадки. Важно отметить, что качество наплавленного металла, форма валиков и глубина их проплавления напрямую зависят от выбранного режима наплавки. При использовании метода наплавки под флюсом достигается поверхностно однородный слой металла, который не содержит трещин и пор, а также обладает гладкой поверхностью и плавным переходом от одного валика к другому. Имеются существенные недостатки: значительный нагрев изделия, невозможность сварки во всех пространственных положениях, тяжелые условия осуществления работы, повышенный расход расплавленного металла и флюса [2].
Применение плазменной наплавки для повышения износостойкости прошивных оправок имеет схожий механизм формирования плакирующего слоя, используемые материалы, как и при дуговой наплавке. Недостаток данного способа это: относительно низкая производительность, требуется сложное оборудование, большая стоимость наполнителя и высокая стоимость переработанных деталей [3].
Электрошлаковая наплавка является процессом, при котором для плавления основного и присадочного металла применяется шлаковая ванна, разогретая с помощью проходящего через нее электрическим током. Данным способом можно получить наплавленные слои с любым заданным химическим составом на плоских деталях и телах вращения. Использование такого способа предполагает следующие недостатки: использование большой погонной энергия процесса, что обуславливает, перегрев основного металла в зоне термического влияния, сложность и уникальность оборудования, невозможность получения слоев малой толщины, большую длительность подготовительных операций [3].
В настоящее время наряду с традиционными способами повышения износостойкости прошивных оправок, нами предложен перспективный способ нанесения износостойкого покрытия горячим методом, который заключается в погружении изделий в расплавленный металл. Основным преимуществом этого способа является его простота и большая производительность, а недостатком -трудность регулирования толщины покрытия.
Проведенные данным способом восстановление оправок показало, что горячий метод является эффективным способом для повышения износостойкости прошивной оправки.
Рис. 2. Нанесения износостойкого слоя на оправку горячим методом.
При данном способе нанесения износостойкого слоя оправка играет роль холодильника, что способствует ускоренному охлаждению массивной части отливки (носику оправки). Выравнивается скорость охлаждения тонких и толстых сечений оправки, а также создается направленное затвердевание.
Согласно методу вписанных окружностей данная литейная технология заливки износостойкого сплава обеспечивает технологичность конструкции (рисунок 2). Способствует получение отливки с минимальным усадочным дефектом [2].
Для выполнения принципа направленного затвердевания толщина стенки оправки должна увеличиваться снизу вверх. В данной технологии нанесения
износостойкого слоя предусмотрены технологические напуски, которые удаляются механическим путем.
Выводы:
Таким образом, одним из путей эффективного использования оправок прошивных станов считается их восстановление, это позволит снизить себестоимость продукции. Эффективным способом восстановления и повышения износостойкости оправки является горячий метод. В котором возможно применение высокоградиентной направленной кристаллизации, позволяющей получать детали и узлы, работающие в условиях высоких температур и силовых нагрузок с более совершенной монокристаллической структурой. Так обеспечивается повышение долговечности прошивных оправок на 20 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Вавилкин Н.М., Бухмиров В.В. Прошивная оправка: научн. изд. М.: МИСИС, 2000. - 128 с.;
2. Степанов В.В. Справочник сварщика: изд. 3-е. М.: Машиностроение, 1974. - 520 с.;
3. Фоминых В.П., Яковлев А.П. Электросварка: изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1976. - 288 с.
Gorbunov M.S., Tsurikhin S.N.
Gorbunov M.S.
Volgograd State Technical University (Volgograd, Russia)
Tsurikhin S.N.
Volgograd State Technical University (Volgograd, Russia)
WAYS TO INCREASE WEAR RESISTANCE OF SEWING MANDRELS
Abstract: the article discusses ways to increase the wear resistance of sewing mandrels used in metalworking processes. The wear resistance of mandrels is a key factor affecting their efficiency and operational durability, which affects productivity and ultimately the cost of production.
Keywords: mandrel, increased wear resistance, methods.
