CC BY
16
рому износу и выходу из строя облицовки намоточных барабанов; существующий механизм охлаждения алюминиевой катанки не обеспечивает стабильности механических свойств по ее длине в пределах одной и той же плавки. Установлено, что факторами, определяющими конечный уровень механических свойств катанки, являются:
- степень рафинирования и модифицирования металла плавки;
- уровень металла и его температура в поплавковой камере перед подачей в кристаллизатор;
- стабильность температуры литой заготовки после выхода ее из кристаллизатора;
- расход проточной воды, которая подается на колесо кристаллизатора и в узел охлаждения катанки;
- расход эмульсии на каждой клети прокатного стана;
- конструкция узла охлаждения катанки.
Для стабилизации механических свойств катанки рекомендуется:
- осуществлять тщательный контроль полноты и качества рафинирующей обработки жидкого металла каждой плавки;
- следить за состоянием желобов, по которым жидкий металл транспортируется в кристаллизатор с целью предотвращения попадания в металл нежелательных включений;
- следить за температурой заготовки перед входом ее в прокатный стан;
- оптимизировать расход эмульсии на каждой клети прокатного стана;
- реконструировать узел охлаждения катанки с учетом внесенных предложений;
- оптимизировать условий охлаждения катанки в новом узле;
- снизить температуру катанки перед ее намоткой в бухты.
Выводы
В ходе проведенных исследований установлено, что механическая прочность алюминиевой катанки зависит от условий ее охлаждения после прокатного стана. Управляя охлаждением можно производить алюминиевую катанку требуемой марки. С этой целью рекомендуется изменить конструкцию узла охлаждения и применять в качестве охлаждающей жидкости -эмульсол.
Перечень ссылок
1. Техническая документация технологической линии по производству алюминиевой катанки «Continuous Properzi S.P.A.». - 1992. - 155 с.
Одержано 20.12.2007
Розглянуто процес охолодження алюмШевог катанки тсля прокатного стану. Визначено технологiчнi фактори, як впливають на iiмеханiчнi властивостi. Для забезпеченнярiвномiрного охолодження запропонована нова конструкцiя вузла охолодження.
The process of aluminum rolled wire cooling after the rolling mill is considered. Technology factors which influence its mechanical properties are defined. For ensuring of uniform cooling the new construction of the cooling node is offered.
УДК 621.983.4.
Канд. техн. наук В. I. Дубина, В. В. Широкобоков Нацюнальний техшчний ушверситет, м. Запорiжжя
ТЕПЛОВИЙ ЕФЕКТ ПРИ ЗВОРОТНОМУ ВИТИСКАНН1 ПОРОЖНИСТИХ ВИРОБ1В
Розглядаеться визначення температури металу в процеС холодного витискання. Виконано аналiз iснуючих датчитв замiру температури та запропоновано оптимальний. Проведет експериментальнi вимiри температури при витисканнi порожнистих стаканiв.
Бшьшють процеав холодного штампування ме-талiв вимагае значних витрат мехашчно! енергп при високих значениях питомих навантажень i виконуеть-ся на машинах з рiзним характером прикладання зу-силля i швидкосп деформування. Як вщомо, мехашч-на робота деформацп в основному перетворюеться в
теплову енерпю. Вщношення шлькосп енергп AD, що перетворилася в тепло, до енергп А, сприйнято! де-формованим тшом, називають виходом тепла:
П =■
A
D A
(1)
© В. I. Дубина, В. В. Широкобоков, 2008
ISSN 1607-6885 Hoei Mamepia.nu i технологи в металурги та машинобудувант №2, 2008
47
За даними Бахметьева Е.Ф. i Ровшського Б.М. [1], вихщ тепла при лшшному стисканнi для дюралюмь шю становить 79 %. На mдставi експериментiв, про-ведених Губк1ним С.1. [2] з використанням магнiю, за-лiза, алюмiнiю, мiдi i сплавiв цих металiв, вихiд тепла становить п = 0,85 + 0,9 . Тепло, що е результатом ро-боти пластично! деформацп, може залежно вiд умов деформацп розсшватися в навколишньому середо-вищi, але й може залишатися в деформованому тiлi.
Витискання на кривошипних пресах являе собою швидкоплинний процес (соп, десятi частки секунди), i осшльки все тепло, що виднеться в процеа деформацп, залишаеться в тш, що деформуеться, цей процес назвати можна адiабатичним.
Температурний ефект деформування тим бiльший, чим бiльша к1льк1сть тепла видiляеться в одинищ об' ему тiла, що деформуеться, i чим бiльше його залишаеться в тш. Температурний ефект тша, що деформуеться, визначаеться не тiльки к1льк1стю тепла, що видши-лось у результатi роботи пластично! деформацп, але й кшьюстю тепла, що видiлилось при контактному терл, якщо останне мае мюце при пластичнiй деформацi!. Таким чином, температурний ефект у процеа деформацп може досягати дуже високих значень. Бахметьев Е.Ф. и Ровшський Б.М. [1] експериментально встано-вили тдвищення температури дюралюмшевого зраз-ка дiаметром 11,1 i висотою 11,1 мм при ударi його бойком масою 50 кг iз висоти 3 м (стутнь деформацi! е = 89 %) з 15 ° до 317 °С.
Використовуваш Бахметьевим Е.Ф. [1], Прозоро-вим Л.В. [3], Шофманом Л. А. [4] термофарби для ви-мiру температури заготовки не дають можливостi по-будувати графiк змiни температури металу в процесi його деформування. Термофарби е високо шерцшни-ми датчиками. Калориметрiрування дозволяе визначи-ти усереднену температуру обсягу металу що дефор-муеться.
Температурний ефект залежно ввд умов може вик-ликати так1 наслiдки:
1. Зм^ властивостей металу, що деформуеться, зокрема його пластичшсть i опiр деформуванню. Як правило, тепловий ефект знижуе опiр деформуванню.
2. Змiну структури металу, що деформуеться.
3. Зм^ виду процесу деформування: наприклад холодна деформащя може перейти в неповну холодну (напiвгарячу).
4. Змiну в'язкосп змащувальних мастил, а отже, i змiну умов змащення i тертя.
5. Пiдвищення температури заготовки й шструмен-ту може впливати на точшсть розмiрiв штампування i стшшсть iнструменту.
Внаслiдок цього в деяких випадках обробки металiв тиском (особливо при зворотному витисканнi велико-габаритних деталей) необхiдно враховувати вплив теплового ефекту, що дозволить правильно вибирати оп-тимальш швидкостi деформування, вiдповiдне устат-кування для забезпечення найбiльш випдних умов
деформування металу, роботи шструменту i виду зас-тосовуваного технолопчного змащення.
Тепловидiлення знижуе вплив ступеня деформуван-ня на середне питоме зусилля витискання, тобто за певних умов зусилля витискання може не тшьки не збшьшитися зi зростанням ступеня деформацi!, але навиъ знизитися або залишитися незмшним. Теоре-тичне визначення к1льк1сно! сторони теплового ефек-ту i побудова температурного поля в обласп деформацп при зворотному витисканш дозволить достовiр-но побудувати графiк зусиль деформацп при витисканш великогабаритних порожнистих деталей. Тому перед авторами стояла складна задача - експериментально визначити зм^ температури в процеа витискання i знайти таш датчики, що дозволили б за-фжсувати цю змiну.
Визначення температури за допомогою термопар i використання високошерцшно! рееструвально! апара-тури не дозволяло досить точно визначати температуру металу в процеа його деформування.
Для експериментального дослщження тепловидь лення при зворотному витисканш був розроблений спешальний штамп (рис. 1).
При його розробш виходили з необхщносп одно-часного вимiру зусиль, дiючих на пуансон, за допомогою тензодатчишв, наклеених на втулку (месдозу) 13 i температури тiла, що деформуеться, за допомогою ви-мiрювального елемента (термютора). Датчик 2 для вимiру температури тдтискуеться гумовою пiдклад-кою 1 i гайкою 18, що дозволяе тд час прямого i зво-ротного робочого ходу пуансона забезпечити пос-тшний контакт датчика зi стшкою видавленого порож-нього виробу.
Термiстори являли собою напiвпровiдниковi датчики, що змiнюють свiй опiр залежно вiд змши темпе-ратури.
Важливою особливiстю термiсторiв е мала тепло-ва iнерцiйнiсть, що дозволяе використовувати !х для вишру дуже швидких змiн температур в iнтервалi 0,03 -0,3 с. Дiапазон вимiрюваних температур лежить у ме-
Рис. 1. Штамп для витискання
жах вiд 30° до 250 °С. Завдяки високому власному опору, допускаються дистанцшш вимiри. Усе це ро-бить !х придатними для дослiдження теплового ефек-ту деформацп при зворотному витисканнi.
При експериментальному визначеннi температури поверхнi деформованого металу зазначеними термь сторами було використано вимiрювальну схему, яка являла собою скомпенсований чотириплечовий мют. При зiткненнi робочого термютора з нагрiтим видав-леним стаканом його електричний опiр швидко змен-шуеться. Цим порушуеться баланс вимiрювального моста. Дисбаланс моста прямо пропорцшний темпе-ратурi стакана, що видавлюеться. Посилення вихщно-го струму здшснюеться багатокаскадним тдсилюва-чем, потiм сигнал подаеться в електронно-променевий осцилограф типу М-502А з фотокамерою «Polaroid».
Типовi осцилограми процесу витискання порожнис-тих стаканiв зi свинцю (дiаметр заготовки 18 мм, ступшь деформацп е = 84 % i е = 94 %) представленi на рис. 2.
На екраш осцилографа можна помiтити, що крива температури продовжуе рости i пiсля розвантаження преса при зворотному ходi повзуна. Це зв'язано з тим, що температура металу розподметься нерiвномiрно при деформацп металу. Максимальна температура в осередку деформацй знаходиться в зош максимальних деформацiй. При холодному витисканш зона максимальних деформацiй знаходиться поблизу кaлiбрувaль-ного пояска пуансона. Датчик же знаходиться вище ввд ще! зони на 6 мм.
З осцилограм випливае, що залежно вiд змiни сту-пеня деформацп при однш i тiй же швидкосп дефор-мування температура металу в процеа деформацп по-мгтно збiльшувaлaся (рис. 3).
1 z
Г \......
J \ ,
J_
—Ч \
J \
At V
60
JO 15
О
Рис. 2. Теплов1 осцилограми процесу витискання порожнистих стакашв 18 мм з1 свинцю:
а - стутнь деформацй = 94 %; б - стутнь деформацй = 84 %; 1 - крива змши зусилля деформацй; 2 - крива змши температури
2_, У/
/ Yi
// //
* // / г
80
85
90
95
-%
Рис. 3. Графж змши температури деформ1вного металу залежно вщ змши ступеня деформацй. Матер1ал - свинець
1 - теоретична крива; 2 - експериментальна крива
ISSN 1607-6885 Нов1 матер1али i технологи в металурги та машинобудуванш №2, 2008
49
nopiBHHHHfl графЫв на рис. 3 показуе, що теоретична крива 1 змши температури металу, що деформуеться, залежно ввд змiни ступеня деформацп для свинцевих заготовок, побудована за формулами, наве-деними в [5], i експериментальна крива 2, отримана авторами (i3 застосуванням термiсторiв), цiлком задо-вiльно узгоджуються, маючи розходження менш нiж 10 % при ступеш деформацiï е = 94 %.
Зростання температури тша, що деформуеться, вщбуваетъся в процеа деформацп в основному у по-чатковш стадiï деформування, поки осередок пластично! деформацп не досягне свого граничного значення, поим процес стабшзуетъся i ступiнь пiдвищення темпе-ратури металу трохи зменшуеться, незважаючи на три-вале впровадження пуансона в заготовки (див. рис. 2).
Висновок
Для процесу холодного витискання порожнiх ве-ликогабаритних виробiв знайденi так1 датчики, що дозволили зафжсувати змiну температури при швид-костях деформування 0,1-0,5 м/с i швидкостях дефор-
мацп 10-4 -г102 с-1 та експериментально виконано замiр температури, що дозволяе тдтвердити правильнiсть отриманих теоретичних залежностей, наведених авторами в попередшх роботах.
Перелiк посилань
1. Бахметьев Е.Ф. и др. О природе структурных изменений во время деформации металлов при повышенной температуре // Сб. статей. - М.: Цветметиздат, 1938. -114 с.
2. Губкин С.М. Теория обработки металлов давлением. -М.: Металлоиздат, 1974. - 456 с.
3. Прозоров Л.В. Холодное выдавливание тонкостенных изделий. «Новые исследования в области кузнечной технологии», Кн 39, М.: ЦНИНТМАШ, 1950. - 120 с.
4. Шофман Л. А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1964. - 256 с.
5. Дубина В.1., Явтушенко О.В. Визначення температури деформацп при зворотному видавлюванш // Нов1 мате-р1али 1 технологи в металургй та машинобудуванш. -2006. - № 1. - С. 59-62.
Одержано 14.01.2008
Рассматривается определение температуры металла в процессе холодного выдавливания. Выполнен анализ существующих датчиков замера температуры и предложен оптимальный. Проведены экспериментальные измерения температуры при выдавливании полых стаканов.
Determination of metal temperature in the process of cool extrusion is considered. The analysis of existed sensing elements of temperature measurement is done and optimal one is suggested. Experimental temperature measurement of cored glass extrusion were conducted.
