Применение технологии ротационной обратной гибки-правки при производстве прецизионных кованых прутков из титановых сплавов

В 1940 году Кролл усовершенствовал метод «магнезиального восстановления тетрахлорида титана» для извлечения титана. Титаны, Сыны Земли, начали заниматься промышленным производством в лаборатории. С тех пор промышленное производство титана и титановых сплавов развивалось быстрыми темпами. В последние годы мировая титановая промышленность и технологии обработки титановых материалов становятся все более зрелыми, а производство и потребление титановой губки, деформированных титановых сплавов и обработанных материалов из титановых сплавов достигли очень высокого уровня. Он все более широко используется в аэрокосмической области, производстве военных кораблей, оружия и другой военной продукции, а также имеет огромный потенциал применения в автомобильной, химической и энергетической промышленности.

В связи с потребностями современного промышленного производства разработаны различные виды титановых материалов: титановые прутки, титановые пластины, титановая проволока, титановые ленты, титановые трубы, титановая фольга и др. В их числе производство малогабаритных прутков из титановых сплавов. начал обретать форму. Этот тип полосок имеет небольшой размер и большое количество отсчетов. Как правило, для их производства используются прецизионные ковочные машины, чтобы обеспечить эффективность производства и стабильность продукции. Наша компания располагает станком точной ковки SXP-13, правильным станком JBLR-130 и соответствующим нагревательным оборудованием с годовым объемом производства около 600 тонн прецизионных ковочных прутков.

Теория и разработка рихтовки прутка

Как гласит старая поговорка, «чрезмерная коррекция — это слишком». Однако в области правки металлов сверхкоррекция должна быть сверхкоррекцией. Традиционный простой метод выпрямления обратным изгибом использует эту теорию. Как показано на рисунке 1, мы определяем радиус кривизны исходного состояния изгиба стержня ab как ρ0, обратный радиус изгиба, используемый во время выпрямления, как ρ1, а обратный изгиб достигает состояния a'b'. В это время внешняя сила снимается, и стержень может свободно пружинить. Вернитесь в состояние «а». Если a"b" представляет собой прямую линию, цель выпрямления достигнута. Однако зависимость между величиной обратного изгиба и исходной величиной изгиба нелинейна и зависит от пластичности и формы поперечного сечения материала. Поэтому при правке на реальном производстве часто используется многократная обратная гибка, чтобы уменьшить состояние изгиба прутка и обеспечить его соответствие требованиям.

картина

Рисунок 1 Принципиальная схема метода правки обратным изгибом

На основе простого метода правки обратным изгибом была разработана теория правки обратным изгибом с вращением. Как показано на рисунке 2, правильная машина с наклонными роликами, используемая для правки труб и прутков небольшого размера, использует эту теорию ротационной правки. Поверхность правильного ролика наклонной роликовой правильной машины представляет собой гиперболоидную поверхность, образованную вращением гиперболы вокруг оси. Во время правки пруток вращается вперед под действием трения правящего ролика. После того, как осевые волокна стержня претерпевают большую упруго-пластическую деформацию, способность к отскоку постепенно становится постоянной. Даже если исходное состояние изгиба отличается, поскольку каждое волокно было экструдировано и деформировано от малого к большому, а затем от большего к меньшему много раз, конечная упругость стержня обычно одинакова. Чем больше раз повторяется эта деформация, тем выше упругость. Чем ближе расположены способности, тем лучше будет эффект выпрямления. Исследования показали, что правочный эффект наклонной роликовой правильной машины связан со следующими условиями: количество точек, образующих зону изгиба, не менее четырех, то есть образуются две эффективные зоны правки и обратного изгиба; чем длиннее длина кривой зоны изгиба, тем лучше эффект выпрямления; необходимо соблюдать разумное геометрическое соотношение между углом скоса выпрямляющего ролика, расстоянием между роликами и зазором между роликами.

картина

Рисунок 2. Принципиальная схема вращательного обратного изгиба-правки.

Исследования и совершенствованиепрецизионный кованый стержень из титанового сплаватехнология выпрямления
метод эксперимента
Это испытание разделено на две группы: первое испытание фокусируется на взаимосвязи между эффектом выпрямления прецизионных кованых стержней из титанового сплава одинаковых характеристик и разных марок и углом скоса правильных роликов, а второе испытание исследует влияние длины кривизны на выпрямление. прецизионных кованых прутков из титанового сплава. эффект. Выпрямленный стержень оценивается с использованием корректирующей платформы и щупа: если кривизна стержня после коррекции не превышает 3 мм/1000 мм, он считается квалифицированным, а если кривизна стержня не превышает 1 мм/ 1000мм, то будет отмечено как отлично. Испытательным оборудованием является правильная машина JBLR-130 (2-2-2) компании Baoji Titanium Industry Company, а испытательными материалами являются прецизионные кованые прутки из титанового сплава TA2, TC4 и Ti55511 диаметром 45 мм.
В первом тесте были выбраны прецизионные кованые прутки TA2, TC4 и Ti55511 диаметром 45 мм. Правильная машина отрегулировала три набора зазоров между валками и углы скоса правильных валков (зазор между валками φ44 ~ φ44,5 мм, угол скоса правильных валков 37,0 градусов; зазор между валками φ44,5- φ45 мм, скос правильных валков угол 37,2 градуса, зазор между валками φ43,5 ~ φ44 мм, угол скоса выпрямляющего ролика 36,8 градуса) для выпрямления и записи эффекта выпрямления. Во втором испытании для однократной правки были выбраны прецизионные кованые прутки ТС4 диаметром 45 мм. В соответствии с последовательностью подачи три пары правильных роликов правильной машины 2-2-2 определяются как правильный ролик 1, правильный ролик 2 и правильный ролик 3. В ходе испытания угол скоса правильного ролика 1 и правильного ролика 3 определяется в соответствии с последовательностью подачи. Ролик 2 принимает оптимальные данные в испытании 1, а угол скоса и зазор между валками правильного ролика 3 увеличиваются соответствующим образом, чтобы увеличить радиус кривизны второй правящей зоны обратного изгиба. Запись эффекта выпрямления.
Тестовые данные
⑴Первые данные первого испытания: зазор между валками φ44 ~ φ44,5 мм, угол скоса выпрямляющего валка 37,0 градусов.
⑵Вторые данные первого испытания: зазор между валками φ44,5 ~ φ45 мм, угол скоса выпрямляющего валка 37,2 градуса.
⑶Третьи данные теста 1: зазор между валками φ43,5 ~ φ44 мм, угол скоса выпрямляющего валка 36,8 градуса.
⑷ Для второго теста угол правильного ролика 1 и правильного ролика 2 выбран равным 37,0 градусов, что обеспечивает наилучший эффект выпрямления в первом тесте, а угол правильного ролика 3 соответственно увеличен для тест.
Экспериментальный анализ
Благодаря статистическому анализу данных трех испытаний в Эксперименте 1 можно увидеть, что эффект правки прецизионных кованых прутков различных марок из титанового сплава тесно связан с зазором между валками и скосом правильных валков правильной машины. После анализа скоса правящего ролика угол является доминирующим фактором, влияющим на эффект правки, в то время как зазор между валками больше влияет на качество поверхности выпрямленного прутка. В ходе испытаний мы обнаружили, что эффект правки связан со спиральной кривой, образующейся при прохождении заготовки через правильную машину. От ТА2 до ТС4 и до Ti55511 по мере ухудшения пластичности материала твердость увеличивается. Для достижения требуемого выпрямления. На кривых кривых угол скоса выпрямления необходимо уменьшить. Поэтому, даже если заготовки имеют одинаковые характеристики, для достижения хорошего эффекта правки необходимо учитывать влияние пластичности и твердости самой заготовки. Из данных Эксперимента 2 мы видим, что соответствующее увеличение угла скоса правильного ролика 3 увеличивает радиус обратного изгиба второй правящей зоны обратного изгиба и соответственно увеличивает длину кривой зоны обратного изгиба, что может улучшить правку. . Эффект. Однако, когда угол скоса правильного ролика 3 превышает определенный предельный угол, качество правки резко упадет. Анализируемая причина заключается в том, что когда угол скоса правильного ролика 3 чрезмерно увеличивается, не может быть сформирована эффективная выпрямляющая область обратного изгиба, и эффект выпрямления не может быть гарантирован. .
в заключение
⑴ При правке прецизионных кованых прутков из титанового сплава не существует строгой линейной зависимости между углом скоса правильного ролика и диаметром прутка. Учитывая влияние пластичности и твердости материала на линию обратного изгиба правки, для марок с плохой пластичностью и высокой твердостью необходимо соответствующим образом уменьшить угол скоса правящего ролика, чтобы обеспечить необходимую линию обратного изгиба для правки. ⑵ Для машины для правки труб и стержней типа (2-2-2) необходимо соответствующим образом увеличить угол скоса правильного ролика, чтобы увеличить радиус обратного изгиба и улучшить эффект выпрямления. Однако когда угол слишком велик, эффективная зона выпрямления и повторного изгиба не может быть сформирована, и эффект выпрямления резко падает.

—— Статья выбрана из журнала «Ковка и штамповка экспресс», выпуск 5, 2023 г.