Entre los rollos en la dirección de la flecha. Durante el paso entre los rodillos, la altura de la pieza de trabajo H disminuye a h, y la longitud aumenta. Valor H-h se llama el valor absoluto de la compresión , y la relación ( H - h )/ H * 100% — índice de compresión , o compresión relativa .
proceso rodando" ancho="293" altura="250">
laminación metal" ancho="353" altura="375">
a - hoja, b - perfiles
Varios stands interconectados equipados con dispositivos auxiliares especiales forman taller de laminación.
Los laminadores, según los productos fabricados, son de laminación de chapas (producción de chapas), de laminación de perfiles (producción de vigas, barras, flejes), de laminación de tubos (producción de tubos), de raíles y vigas y especiales.
Los trenes de laminación de gran capacidad diseñados para el preestampado de lingotes grandes se denominan trenes de desbastado y desbastado. Bloomings con diámetro de hilera de 840 a 1150 milímetro permiten obtener productos en forma de lingotes reducidos con una sección transversal de 140 x 140 a 450x450 milímetro Tales lingotes reducidos de sección cuadrada (blooms) pesan hasta 10-12 toneladas y más.
Sábana alquiler difiere:
perfiles enrollado" ancho="650" altura="198">
Arroz. 3. Los principales tipos de perfiles laminados: a - acero cuadrado, b- acero redondo, nbsp; en- tiras de acero, nbsp; GRAMO - triangular, deshonrada, semicircular, segmentada, d - ángulo de acero desigual y equilátero, e - canales, w - I-beam de acero, e - acero en T, y - rieles, para - acero zeta, l - columna de acero
Rodando sin castillo.
La forma mostrada en la fig. 4, metal líquido laminado, que de la cuchara 1 a través de la cuneta 2 enviado al embudo 4 entre dos rodillos giratorios 3, enfriado con agua.
Laminación de tuberías.
Una rama especial de laminación es producción de tuberías que son ampliamente utilizados en ingeniería mecánica, construcción de edificios, perforación de exploración, tuberías de agua, petróleo y gas, etc.
gran necesidad economía nacional En la producción de tubos, se provocó la invención de los molinos de ultra alta velocidad. Las unidades de soldadura de tuberías de horno que operan en las plantas metalúrgicas de Chelyabinsk y Taganrog tienen la velocidad más alta del mundo. Cada minuto
Hay una transición a una nueva etapa cualitativa de desarrollo. Esto se debe a muchos factores: desde la creación, implementación y desarrollo de tecnologías avanzadas, incluso en la fabricación de acero, hasta un cambio en el concepto mismo en relación con la producción de laminación. Uno de los factores más importantes de este desarrollo en la industria de laminación es la capacidad de ejercer un control absoluto sobre el proceso de temperatura-deformación durante la laminación en los trenes de última generación. Esta tendencia es más pronunciada en los trenes de laminación diseñados para la producción de alambrón y calidades pequeñas. Intentemos evaluar las razones de esto, teniendo en cuenta las oportunidades que brinda el uso de nuevos enfoques en la tecnología de laminación de alambrón. En el proceso de laminación en caliente, se lleva a cabo un tratamiento termomecánico de metales (TMT) a alta temperatura. Sin embargo, TMT, por regla general, se entiende no solo como la esencia física del proceso, sino también como un efecto complejo intencional en la estructura de una aleación metálica mediante un conjunto de operaciones de deformación, calentamiento y enfriamiento, como resultado de que se forma la estructura final de la aleación metálica y, en consecuencia, sus propiedades. Hay una gran cantidad de variedades de procesamiento termomecánico de acero. Se pueden dividir en los siguientes grupos:
- Modos de procesamiento termomecánico, en los que la deformación se lleva a cabo en estado austenítico. Este grupo incluye los métodos de endurecimiento más conocidos y estudiados: tratamiento termomecánico a alta temperatura (HTMT) y tratamiento termomecánico a baja temperatura (LTMT).
- Procesamiento termomecánico con deformación durante la transformación de austenita sobreenfriada.
Modos de procesamiento termomecánico asociados a la deformación realizada tras la transformación de la austenita en martensita o bainita. Un ejemplo de dicho tratamiento es el método de endurecimiento asociado con el envejecimiento por deformación de la martensita. Para endurecer el acero, se pueden usar varias combinaciones de modos de tratamiento termomecánico, por ejemplo, HTMT con LTMT, HTMT con envejecimiento por deformación de martensita, etc. El tratamiento termomecánico suele ser la operación final en la fabricación de piezas. Pero también se puede utilizar como una operación preliminar, lo que asegura la formación de una estructura favorable durante el final tratamiento térmico incluyendo temple para martensita y revenido. Tradicionalmente, al considerar el problema de lograr las propiedades requeridas en productos terminados de una aleación de metal, se utiliza la influencia de los elementos químicos en las propiedades del metal y el tratamiento térmico. Al mismo tiempo, la formación de una estructura durante el calentamiento, y especialmente durante el laminado, permaneció durante mucho tiempo como una "caja negra". Pero son estos procesos los que influyen en la formación de estructura en el producto terminado. En la práctica, los tecnólogos solían obtener las propiedades mecánicas necesarias; en los productos laminados terminados, solo se usaban tales mecanismos en la fabricación de aceros como aleación y tratamiento térmico. Como ejemplo, citemos las desventajas de usar métodos tradicionales para fabricar productos laminados terminados a partir de grados de acero comunes. En esta clase de aceros, la estructura consiste en ferrita con una pequeña fracción conocida de perlita. Si se desea obtener estructuras menos intensivas en metal y productos de acero con mayor fiabilidad a bajos costes de fabricación, se plantea el problema de aumentar la resistencia de los productos laminados obtenidos en estado laminado en caliente. Si solo se utiliza un aumento en la proporción de perlita al aumentar el contenido de carbono para aumentar la resistencia, entonces esta posibilidad es limitada, ya que con un aumento en la resistencia debido al aumento en el contenido de carbono, la ductilidad, tenacidad y soldabilidad del acero disminuyen bruscamente, lo que conduce al rechazo de este producto laminado, ya que junto con la resistencia en el laminado, también es necesario garantizar las propiedades anteriores del metal. La producción de productos laminados a partir de aceros de alta aleación conduce a un fuerte aumento en el costo de los productos terminados debido al alto precio de los elementos de aleación y al deterioro de la procesabilidad del procesamiento (limpieza adicional, etc.). El tratamiento térmico adicional después del laminado, como el templado + revenido, le permite obtener un aumento en la resistencia y las propiedades plásticas del acero, pero este efecto solo se puede obtener para grados de acero de baja aleación. Al mismo tiempo, también hay un aumento en el costo de los productos de acero terminados. El primer paso para aprovechar el estado especial del acero laminado en caliente obtenido durante el proceso de deformación fue el uso de instalaciones de enfriamiento acelerado después del laminado, especialmente el uso de refrigeración por agua. El uso de esta tecnología directamente en las líneas de laminación permitió reducir el efecto del flujo completo de los procesos de recristalización que antes formaban la estructura y las propiedades mecánicas del producto laminado terminado.
El siguiente paso para mejorar las propiedades mecánicas fue el uso del llamado proceso de laminado controlado utilizando los principios del procesamiento termomecánico. Consideremos con más detalle el uso de estos principios en el proceso TMT. Dependiendo de cómo llevar a cabo el laminado y el calentamiento, en primer lugar, depende la efectividad de la influencia de la composición química y el tratamiento térmico en las propiedades finales del metal laminado. La composición química tiene una gran influencia en los cambios en la estructura y durante la TMT, y su efecto en las propiedades mecánicas debe considerarse desde el punto de vista de todas las etapas del procesamiento de metales: desde el calentamiento hasta el enfriamiento. El tratamiento térmico del calentamiento por laminación solo fija el estado de la estructura obtenida en el tren de laminación, y aunque existen muchas opciones para su implementación con la obtención de varios conjuntos de propiedades, el aumento de sus valores está limitado por esta estructura durante el proceso de laminación. . El tratamiento térmico fuera del tren de laminación, con el aumento del coste de la energía, se está volviendo cada vez menos práctico. Varios modos de procesamiento termomecánico pueden proporcionar, junto con propiedades de alta resistencia, mayor plasticidad y viscosidad. A menudo, el uso de TMT permite obtener un conjunto de propiedades mecánicas que no se pueden lograr mediante el tratamiento térmico convencional y la aleación convencional. Al cambiar las condiciones de deformación durante la TMT, es posible controlar la densidad y la naturaleza de la distribución de los defectos en la estructura cristalina, lo que permite controlar la estructura y las propiedades del acero en un amplio rango. Son estas razones las que fueron la base para un desarrollo tan rápido y el interés de los fabricantes de productos metálicos en el proceso TMT. Cabe señalar que el desarrollo del proceso TMT en la producción de alambrón es prometedor. Esto se debe a las peculiaridades de producción y dimensiones geométricas (altas tasas de deformación y una sección transversal particularmente pequeña, a diferencia de otros tipos de productos metálicos obtenidos por laminación en caliente). El hecho es que solo cuando se lamina alambrón para una amplia gama de calidades es posible implementar y controlar los procesos de endurecimiento por trabajo en caliente y recristalización que, debido a la falta de altas velocidades de deformación en la producción de otros tipos de productos laminados, no es factible en una línea de laminación, o es posible cuando se imponen ciertas restricciones (grado de grado limitado, generalmente acero de grado austenítico o bajas temperaturas de laminación). Esto le permite controlar las propiedades de resistencia de los productos laminados en caliente y un alto grado de deformación en combinación con la composición química y el tratamiento térmico es plástico. Otro factor muy importante desde el punto de vista del procesamiento termomecánico se puede atribuir a las características del laminado del alambrón: el tiempo entre deformaciones puede alcanzar valores muy pequeños, especialmente en las últimas cajas, hasta 0,0005 s. Para preservar la estructura obtenida en el proceso TMT, el método de enfriamiento posterior al laminado es de gran importancia. En este caso, surgen dos problemas: transportar el producto laminado al dispositivo de enfriamiento y enfriar el metal en toda la sección transversal para asegurar la uniformidad de la estructura y, en consecuencia, las propiedades en la sección transversal del producto laminado terminado. Una pequeña sección transversal de alambrón (diámetro de hasta 8 mm) nos permitirá considerarlo como un cuerpo térmicamente delgado.
Por lo tanto, habiendo obtenido la estructura necesaria en el laminador, podemos fijarlo en toda la sección transversal y en toda su longitud, lo que mejora la uniformidad de las propiedades y la calidad de los productos laminados en caliente. Si es necesario, cambiando la intensidad del enfriamiento después del laminado, también es posible lograr una estructura diferente en las capas transversales y obtener ciertas propiedades. Dado que la tasa de eliminación de calor en una sección más grande de las capas internas es limitada, es problemático, ya veces incluso imposible, mantener las ventajas de la estructura inducida durante la laminación. Al realizar un experimento en un tren de laminación, el punto más importante es tener en cuenta los factores que más influyen en la estructura. Para ello, es necesario realizar una modelización matemática del proceso de laminación, que permita determinar los valores de los parámetros que afectan a la estructura. Para la posterior valoración de su influencia sobre la estructura, se utilizan datos ya conocidos como:
- el efecto de la temperatura y la exposición en el horno sobre el crecimiento del grano en la pieza de trabajo;
- influencia del tamaño de grano y la temperatura del metal en las transformaciones de austenita;
- cambio en la estructura de la austenita trabajada en caliente durante la exposición posterior a la deformación;
- formación de estructuras en caliente
laminación.
Para determinar el efecto de los parámetros de laminación en la estructura del metal trabajado en caliente, es necesario crear un modelo termocinético del molino de alambre en el que se lleva a cabo el experimento. En base a lo cual, en función de la velocidad de fin de laminación y las temperaturas intermedias en la línea de molienda, se determinan los siguientes valores: velocidad de deformación; temperatura de deformación; tiempo entre deformaciones. En proceso de laminación controlada. régimen de temperatura es uno de los factores más importantes para determinar la estructura y las propiedades finales en la producción de alambrón. Hay varias formas de controlar directamente la temperatura del producto laminado durante el laminado: cambiando la temperatura de calentamiento, regulando la velocidad de laminado, enfriando entre cajas y calentando el material laminado. Muy a menudo, las dos primeras palancas de influencia se utilizan para influir en la temperatura del rollo durante el laminado. Para aplicar refrigeración y calefacción entre stands, se requiere una instalación
equipamiento adicional. Además, se requiere una evaluación preliminar de las posibilidades de enfriamiento (a velocidades de laminación superiores a 30 m/sy una distancia entre bancos de no más de 1 m, el tiempo para proporcionar la eliminación de calor necesaria es limitado). También es una gran tarea conocer el efecto de los campos de temperatura de los productos laminados durante el laminado para un cierto surtido de grados sobre la estructura del metal, en particular
por tamaño de grano. Al utilizar el control sobre la temperatura de laminación, se debe tener en cuenta que el rango de control posible tiene ciertas limitaciones. Los parámetros de energía y potencia del laminador, las fuerzas que actúan sobre los rodillos (arandelas) y otros detalles de los soportes de trabajo, la precisión de las dimensiones del perfil, la forma y calidad de la superficie del producto laminado terminado, la durabilidad de los rodillos de laminación y la estabilidad de todo el proceso tecnológico dependen del régimen térmico. Al mismo tiempo, está directamente relacionado con los modos de compresión, velocidades y tensiones. La mayoría de los trenes de laminación no miden directamente la temperatura del rodillo intermedio en toda la longitud del tren. Esto se debe tanto al alto costo de la instalación como a las condiciones de operación de los instrumentos, que muchas veces no permiten una determinación precisa de la temperatura del metal, y pueden provocar la rotura del equipo de medición en caso de una desviación de emergencia del metal de la línea de laminación. Además, cuando se utiliza el enfriamiento por interdeformación, incluso la determinación de la temperatura de la superficie del rodillo no brinda una imagen precisa de la temperatura promedio de masa del metal, que, a su vez, es la más importante para evaluar los parámetros anteriores. La temperatura durante la laminación del metal no se distribuye uniformemente en la sección transversal, y dado que no es posible determinar esta distribución por medición directa, es recomendable recurrir al cálculo de las características térmicas. El régimen térmico se calcula teniendo en cuenta el balance térmico, que depende de todos los tipos de intercambio de calor que se producen durante la laminación en caliente: pérdida de calor por conducción térmica en contacto con las arandelas y refrigeración por agua, convección y radiación. El gran problema La determinación de la transferencia de calor durante el laminado es el establecimiento de patrones de cambios de temperatura en cualquier punto del laminado durante el tiempo que transcurre desde el calentamiento hasta la obtención del alambrón terminado. El cambio de temperatura del producto laminado durante el laminado está asociado con la ocurrencia de todo tipo de procesos térmicos: conductividad térmica, convección y radiación. Además, cada uno de los tipos de transferencia de calor hace su propia contribución, que no siempre es posible determinar con precisión. La deformación del metal por laminación desde la posición de transferencia de calor consta de un gran número de diferentes etapas (ciclos). En cada una de esas etapas, ciertos procesos operan con condiciones peculiares únicamente a este sitio. El efecto resultante de la transferencia de calor compleja depende no solo de la intensidad de los tipos específicos de transferencia, sino también de las características de su interacción (en serie o en paralelo, estacionaria o no estacionaria). A diferencia del régimen estacionario, en el que el campo de temperatura no cambia con el tiempo, el proceso de laminación térmica se caracteriza por ser no estacionario. En este caso, el campo de temperatura del rollo es una función del tiempo. Un proceso no estacionario está asociado con un cambio de entalpía con el tiempo. En este caso, la intensidad de la eliminación de calor no es constante en el tiempo. Resolver el problema de la conducción de calor no estacionaria significa encontrar las dependencias de los cambios de temperatura y la cantidad de calor transferido a lo largo del tiempo para
cualquier punto del cuerpo. Cada uno de los procesos de transferencia de calor no estacionaria se describe mediante un sistema de ecuaciones diferenciales. Sin embargo, estas ecuaciones describen un conjunto innumerable de procesos de transferencia de calor derivados de la consideración de una sección elemental en un cuerpo físico. Para resolver un problema específico asociado con un cambio en la temperatura de un metal durante el laminado, es necesario considerar el flujo de calor en cada etapa y dar una descripción matemática completa de todas las características particulares inherentes a este caso. Para ello, es necesario resolver un sistema de ecuaciones diferenciales al determinar las siguientes condiciones de contorno:
- Condiciones geométricas que caracterizan la forma y dimensiones del rollo.
- Condiciones físicas que caracterizan las propiedades físicas del soporte y del rollo.
- Condiciones de contorno que caracterizan las características del proceso.
en los bordes del cuerpo.
- Condiciones temporales que caracterizan las características del proceso.
a tiempo.
La solución de este sistema de ecuaciones permitirá obtener una descripción del campo de temperatura del producto laminado en cualquier sección del tren de laminación en cualquier momento. Este problema de determinar los campos de temperatura a lo largo de la sección transversal del rodillo en cualquier momento del laminado se resolvió para el molino de alambre de sección fina 300 No3 de OJSC MMK. Como ejemplo
muestra un diagrama en la Figura 1 de la distribución de temperatura sobre la sección transversal
rollo intermedio. El uso de los resultados de este modelo hizo posible evaluar el régimen de temperatura-deformación existente
rodando, y cambiando los principales factores de rodadura - para predecir y obtener el modo requerido desde el punto de vista de la formación de la estructura necesaria. Con el fin de obtener un nuevo nivel de propiedades en el alambrón destinado al refuerzo, se llevaron a cabo estudios en OJSC MMK en el molino 250#2 utilizando un modelo de temperatura-deformación y una unidad de refrigeración por agua recién instalada. La instalación en 2004 de una nueva línea de refrigeración por agua en el molino 250#2 (fabricado por NPP Inzhmet) hizo posible Estudios experimentales para obtener armaduras termomecánicamente templadas de pequeños diámetros. La obtención de la armadura templada termomecánicamente en el molino 250No2 consistió en realizar el proceso de templado de la capa superficial del alambrón en la línea de enfriamiento por agua ubicada después de la caja de acabado No16 en el flujo del tren de laminación. Además, una bobinadora coloca el material laminado en forma de bobinas en un transportador de malla, después de lo cual se recoge en un colector de bobinas en rollos que pesan hasta 300 kg. El enfriamiento se realiza con la ayuda de una tobera de alta presión y en tubos sucesivos, en cuya entrada y salida se interrumpe el enfriamiento del alambrón mediante dispositivos de corte. La longitud de la zona de refrigeración activa depende del diámetro del alambrón laminado y puede ser ≈ 7,2 m y ≈ 9,7 m.
El endurecimiento termomecánico del alambrón se puede dividir en tres etapas. En la primera etapa, el alambrón que sale de la caja de acabado No. 16 ingresa a la línea de termoendurecimiento, donde se somete a un enfriamiento intensivo con agua. Este proceso debería proporcionar un enfriamiento de la superficie del alambrón a una velocidad superior a la velocidad de enfriamiento crítica necesaria para obtener una estructura de martensita en la capa superficial del alambrón. Sin embargo, en este caso, la tecnología del proceso de endurecimiento por calor debe proporcionar tal temperatura en las capas centrales del alambrón, a la cual se conserva la estructura austenítica durante el enfriamiento. Este proceso se puede dividir en una segunda etapa, la cual permitirá, al continuar enfriándose a una velocidad de menor velocidad crítica, obtener una estructura de ferrita-perlita en el núcleo del alambrón, lo que asegurará una alta plasticidad del producto resultante. refuerzo (Fig. 2). En la tercera etapa, la alta temperatura de las capas centrales del alambrón después del final de la operación de enfriamiento intensivo contribuirá al autotemplado de la capa superficial endurecida. Este proceso, a su vez, también permite aumentar la plasticidad de la capa superficial manteniendo su alta resistencia.
El metal ubicado entre la superficie y la capa central tiene una velocidad de enfriamiento intermedia, lo que conduce a una capa con estructura bainítica. Como resultado de dicho enfriamiento, resulta que el alambrón en sección transversal consta de dos zonas en forma de anillo: con una estructura martensítica y bainítica y una ferrita-perlita en el centro
partes. Como resultado del laminado experimental en el molino 250#2, se obtuvo alambrón con la estructura indicada (Fig. 3).
Investigación de la estructura de secciones delgadas de alambrón templado termomecánicamente
mostró en los productos laminados resultantes, por regla general, la presencia de una o más capas endurecidas en forma de media luna. Esto, aparentemente, se debe al hecho de que el enfriamiento lo realiza una sola boquilla en un ciclo de enfriamiento. Bajo tales condiciones, si surge una situación de lavado “accidental” de cualquier área de metal laminado en una sola cámara de enfriamiento, no hay posibilidad de ciclos de enfriamiento adicionales que permitan un enfriamiento más uniforme del alambrón sobre la sección. El enfriamiento adicional del alambrón en un transportador de malla sin soplado de aire direccional también conduce a un campo de temperatura irregular tanto en la sección transversal como a lo largo de la bobina del alambrón. También de la experiencia de
el laminado reveló un cambio en la temperatura del alambrón después del enfriamiento con agua a lo largo de la bobina (cambio de temperatura para una bobina
∆Т=30—50 °С). Dado que el tiempo y las condiciones de enfriamiento son los mismos en toda la longitud de la bobina, se concluyó que la razón de esta diferencia de temperatura es el calentamiento desigual a lo largo de las palanquillas en el horno de calentamiento del tren de laminación.
La medición de la temperatura de la palanquilla a la salida del horno y después del grupo de desbaste (el cambio de temperatura fue ∆T=50–80 °C) confirmó posteriormente esta suposición. Los factores enumerados anteriormente conducen en última instancia a una gran falta de uniformidad de los componentes estructurales a lo largo de los productos laminados, lo que provoca directamente una dispersión significativa (hasta 50–80 N/mm2) de las propiedades mecánicas dentro del lote. Una estructura de este tipo en el alambrón de grados ordinarios de acero con bajo contenido de carbono hace posible obtener un conjunto único de propiedades mecánicas: alto límite elástico con buena ductilidad, lo que no siempre es posible incluso en alambrón de algunos grados de acero de baja aleación con estándar rodando y enfriándose en el aire (Fig. 4). La obtención del alambrón anterior requiere una adherencia precisa a la tecnología de refuerzo térmico. El ajuste de la línea de enfriamiento por agua depende de muchos factores: el grado de acero, las propiedades mecánicas requeridas, el diámetro del alambrón, la composición del equipo de la línea de enfriamiento, el ajuste de la boquilla de alta presión, la velocidad de laminación, el caudal y la presión del agua (Fig. 5).
Para determinar los parámetros tecnológicos, según los factores enumerados, se realizaron estudios experimentales con la medición de la temperatura de autotemplado. De las bobinas de alambrón obtenidas durante el laminado experimental se tomaron muestras para pruebas mecanicas y análisis metalográfico de la microestructura resultante. Los resultados obtenidos muestran que existe un rango bastante amplio de cambios en las propiedades mecánicas. Al mismo tiempo, se observa la misma tendencia que con un aumento en el contenido de carbono en los grados de acero al carbono: con un aumento en las propiedades de resistencia, disminuyen las propiedades plásticas (Fig. 5).
Con base en el surtido de marcas, el nivel de propiedades mecánicas y el diámetro nominal, es posible obtener el régimen tecnológico óptimo que satisfaga las necesidades de los consumidores. Una de las aplicaciones más prometedoras de la termomecánica
refuerzo templado de diámetros pequeños es usarlo para
Ligamentos de armadura de jaula en losas de hormigón armado de alta resistencia. El alcance de este refuerzo puede ser en el futuro otras diversas estructuras de hormigón armado, cimentaciones, etc. Hoy, esto puede asegurar la mejora de la documentación técnica y reglamentaria (GOST, TU, etc.) y el estudio de las posibilidades de uso de este nuevo tipo de producto. La investigación realizada permitió determinar los principales parámetros del proceso de temple termomecánico de alambrón de pequeños diámetros. Posteriormente, durante la puesta en marcha del molino 170 de OJSC MMK, tras adaptar los resultados obtenidos a las condiciones de laminación del nuevo molino, se dominará esta gama en producción en serie.
CONCLUSIONES
- Considerados los procesos que ocurren durante la deformación del metal en estado caliente. Se determinan los factores que más influyen en la formación de la estructura metálica después de la deformación.
- Se muestran las perspectivas de desarrollo del proceso TMT en la producción de alambrón, teniendo en cuenta sus dimensiones geométricas y características de producción: una sección transversal particularmente pequeña y altas velocidades de deformación, a diferencia de otros tipos de productos metálicos obtenidos por laminación en caliente.
- Se muestran los resultados del uso de una herramienta de este tipo como modelado de temperatura para obtener las propiedades mecánicas necesarias del alambrón durante la laminación en caliente, teniendo en cuenta las capacidades tecnológicas existentes del laminador, así como desde el punto de vista del efecto. de deformación plástica en caliente y composición química de la estructura.
- Se dan los resultados de la aplicación del uso de tratamiento termomecánico durante la laminación sobre la estructura del alambrón terminado.
El equipo principal de los talleres de laminación son los trenes de laminación. La pieza de trabajo en la industria de laminación se llama tira.
El diseño del equipo tecnológico del tren de laminación depende del tipo de producto. En la fig. 3.23 muestra un diagrama de la producción de productos largos. La pieza de trabajo inicial en este caso es un lingote de acero que pesa hasta 60 toneladas. El lingote se calienta en los pozos de calentamiento 1 y se alimenta a un transportador de lingotes, que trae y coloca el lingote 2 en la mesa de rodillos receptora del desbastado 3. Después del laminado en el blooming se obtiene un producto semiacabado de sección cuadrada (de 140x140 a 400x400 mm ), denominado bloom 4. El bloom, desplazándose a lo largo de la mesa de rodillos, pasa por la máquina quitafuegos, donde se limpian los defectos superficiales, y se alimenta a las cizallas, donde se corta en espacios en blanco dimensionales. A continuación, el tocho entra (a veces después de un calentamiento adicional) al laminador de palanquillas 5, donde se lamina en tochos con una sección transversal de 50x50 a 150x150 mm, y luego directamente al tren de laminación de perfiles. Para obtener el perfil requerido, la palanquilla pasa por una serie de cajas con rodillos calibrados. En la fig. La figura 3.23 muestra una disposición semicontinua de las cajas de un laminador de perfiles. En el primer grupo (6, 7, 8) la palanquilla se lamina de forma continua, es decir, se encuentra en ellos simultáneamente, y en el segundo grupo (9, 10) se realiza un rodamiento secuencial.
En los laminadores de perfiles, la palanquilla pasa sucesivamente por una serie de calibres. El desarrollo de un sistema de calibres secuenciales requerido para obtener un perfil particular es una tarea compleja. El número de calibres depende de la complejidad del perfil y la diferencia en las dimensiones de la sección transversal entre la pieza de trabajo inicial y el producto final. Entonces, para obtener rieles, es necesario pasar la tira a través de un sistema de nueve calibres (Fig. 3.24).
Arroz. 3.23. Esquema de producción de productos largos:
1 - pozo de calentamiento, 2 - lingote, 3 - floración, 4 - floración, 5 - molino de palanquilla, 6,7,8,9,10 - soportes de laminación
Los productos laminados resultantes del perfil requerido se cortan a una longitud predeterminada, se enfrían, se enderezan en frío, se tratan térmicamente y se eliminan los defectos superficiales.
La tecnología para la producción de chapa es similar. El lingote calentado de sección transversal rectangular se procesa en los molinos de reducción y palanquilla. Además, la tira se lamina en cajas de laminados múltiples de trenes de laminación de láminas.
Arroz. 3.24. Calibres para rieles rodantes
Los molinos de tubos se utilizan para la producción de tubos soldados y sin costura. El laminado de tubos sin costura incluye dos etapas: obtención de un manguito hueco a partir de productos laminados redondos y de un manguito hueco de un tubo terminado. Los manguitos huecos se obtienen en un molino de perforación y, para tuberías de gran diámetro, mediante fundición centrífuga. El molino perforador (Fig. 3.25) funciona según el principio tornillo transversal laminación. Tiene dos rodillos de trabajo en forma de barril ubicados en un ángulo de 4 ... 6 ° entre sí. Los rollos giran en una dirección. Para sujetar la pieza de trabajo entre los rodillos de trabajo, existen líneas de guía o rodillos inactivos. Cuando los rodillos de trabajo giran, la pieza de trabajo se introduce en la zona de deformación. A medida que avanza el tocho, disminuye el espacio entre los rodillos y aumenta la velocidad circunferencial en su superficie. Esto conduce a la torsión de la pieza de trabajo, una disminución de su diámetro y la aparición de grandes tensiones internas en el metal. El metal en el centro de la pieza de trabajo se afloja y se perfora con relativa facilidad con un mandril.
Para obtener una tubería terminada a partir de una manga hueca, se lamina en un molino peregrino (Fig. 3.26, a). Los rodillos de trabajo 3 del molino peregrino giran en diferentes direcciones a la misma velocidad. En este caso, la dirección de rotación de los rodillos es opuesta a la dirección de avance de la pieza de trabajo 1. El perfil de los rodillos es variable, por lo que la sección transversal del calibre, que tiene forma de círculo , cambia continuamente con cada revolución de los rodillos. En el tamaño máximo del calibre, la pieza de trabajo con el mandril 2 avanza hacia los rodillos según la cantidad de avance. Los rollos de calibre Zev 3 capturan parte de la manga y la comprimen con su parte de trabajo (Fig. 3.26, b). Después de que los rodillos hayan dado una vuelta completa y vuelto a su posición original, el mandril con la pieza de trabajo se gira 90 ° y se introduce de nuevo en los rodillos para la reducción. El proceso continúa hasta que se enrolla toda la manga. Además, los tubos se procesan en una máquina especial para eliminar la ovalidad y la variación de la pared, y luego se laminan en un molino para obtener las dimensiones finales.
Hay otras formas de laminar tubos, en particular, un molino de tubos automático.
Los tubos soldados, cuyo diámetro alcanza los 2500 mm, son mucho más baratos que los sin costura, pero menos resistentes y duraderos. Para la fabricación de tubos soldados, se utilizan tiras planas laminadas en caliente (tiras) enrolladas en el rollo 1 (Fig. 3.27). Para asegurar la continuidad del proceso, se suelda el extremo anterior de la tira al extremo posterior del rollo anterior.
Arroz. 3.27. Esquema para la producción de tuberías por soldadura en horno continuo:
1 - rollo de palanquilla, 2 - máquina enderezadora, 3 - horno de calentamiento, 4 - máquina de formación y soldadura, 5.6 - soportes de prensado
El proceso consiste en enrollar la palanquilla en un tubo, soldar, dimensionar, terminar y enderezar. Los extremos de las tiras se alimentan al lugar de soldadura por medio de los rodillos de tracción de la máquina enderezadora 2. La tira continua pasa a través de un horno de calentamiento tipo túnel 3, donde se calienta a una temperatura de 1320 ... 1400 ºC Al salir del horno, se eliminan las incrustaciones de la superficie de la tira (con aire comprimido). Directamente detrás del horno, se instala un molino de soldadura y formación de soportes múltiples 4, en los soportes de los cuales la tira se pliega en un círculo completo de acuerdo con el esquema que se muestra en la fig. 3.28. Luego los bordes se comprimen y se sueldan. En los soportes posteriores 5.6, la tubería se comprime al tamaño requerido. Para la soldadura de tuberías, se utiliza horno, calefacción eléctrica y de gas de los bordes de la tira. En realidad, el proceso de soldadura de los bordes de la palanquilla tubular formada es un proceso de soldadura por forja, que consiste en utilizar la capacidad de adhesión interatómica de superficies comprimibles de metales calentados a alta temperatura. Los tubos de gran diámetro se fabrican principalmente mediante soldadura automática por arco sumergido.
En la actualidad, también se ha generalizado el método de fabricación de tubos mediante el enrollado de una tira en espiral.
Las tecnologías para fabricar tipos especiales de productos laminados son diversas. El más utilizado es el laminado de perfiles periódicos, que se utilizan como pieza en bruto para la estampación posterior y como pieza en bruto para el mecanizado final. Los perfiles periódicos se producen principalmente por laminación helicoidal transversal y transversal. También se utilizan molinos especiales, uno de cuyos esquemas se muestra en la Fig. 3.29. Aquí, la pieza de trabajo es deformada por tres rodillos que giran en la misma dirección. Los rollos se acercan o se separan a medida que se mueve la línea de copia, cambiando el diámetro de la pieza de trabajo enrollada a lo largo.
En los trenes de laminación de hélices cruzadas, también se fabrican espacios en blanco de bolas y rodillos esféricos de rodamientos (Fig. 3.30). Los rollos 2 y 4 aquí giran en la misma dirección. Las corrientes de los rollos que forman los calibres de la forma correspondiente se hacen a lo largo de una línea helicoidal. El tocho 1 durante el laminado recibe un movimiento de rotación y traslación. Se mantiene en la zona de deformación con ayuda de los topes de centrado 3.
PRENSADO
El prensado es un tipo de tratamiento a presión de metales que le permite producir una variedad de perfiles de metales ferrosos y no ferrosos de sección transversal constante a lo largo (Fig. 3.31). Durante el prensado, el metal de la pieza de trabajo se deforma con la ayuda de herramientas, que consisten en una matriz, un punzón y un recipiente (Fig. 3.32). El prensado consiste en forzar con la ayuda de un punzón 1 a través de un orificio en la matriz 4 de la pieza de trabajo 3 ubicada en una cavidad cerrada (recipiente) 2. La forma y las dimensiones del perfil prensado están determinadas por la configuración del orificio de la matriz.
El prensado también se llama extrusión. El proceso de prensado, realizado de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig. 3.32 se llama directa. En este caso, la dirección de salida del metal por el orificio de la matriz coincide con la dirección de movimiento del punzón.
Durante el prensado inverso (Fig. 3.33), el metal de la pieza de trabajo 3 fluye en la dirección opuesta al movimiento del punzón 5. Para hacer esto, la matriz 4 se instala al final del punzón hueco y la pieza de trabajo 3 se coloca en un contenedor ciego 2, se bloquea con una arandela de empuje 1 y permanece estacionario durante el prensado. El rozamiento del metal sobre la superficie del recipiente se reduce, y por tanto el prensado inverso, también llamado contraprensado, requiere menos esfuerzo.
Al presionar, no solo se hacen perfiles macizos, sino también huecos (Fig. 3.34) . En este caso, la pieza de trabajo 4, colocada en el contenedor 2, primero se cose con una aguja 6 , pasando por el punzón hueco 1 . Con un mayor movimiento del punzón 1, el metal se exprime en forma de tubo a través del espacio anular entre las paredes del orificio en la matriz 5 y la aguja 6.
Recientemente, se ha utilizado el método hidráulico de prensado, que también se denomina hidroextrusión (Fig. 3.35). La pieza de trabajo 5, colocada en el recipiente 3, encaja firmemente en el cono de la matriz 7. El recipiente se cierra con una tapa 1 con un obturador 2 y se sella con juntas 8. El líquido 6 se inyecta en el recipiente a través del orificio 4 debajo alta presión, que aprieta la pieza de trabajo a través de la matriz. EN este caso el metal de la pieza de trabajo está en un estado de compresión total por el líquido y se deforma con pérdidas mínimas por fricción. Este método permite el procesamiento de aleaciones muy frágiles.
La pieza de trabajo inicial durante el prensado suele ser un lingote o un producto laminado. Para mejorar la calidad de la superficie del producto y reducir la cantidad de fricción, la pieza de trabajo primero se enciende en la máquina y, después de calentar, la superficie se limpia de escamas.
Durante el prensado, el metal se somete a una compresión desigual en todos los sentidos. Con tal esquema de deformación, el metal es más plástico. El grado de deformación durante el prensado se caracteriza por la relación de elongación. Se define como la relación entre el área de la sección transversal de la pieza de trabajo y el área de la sección transversal del perfil prensado. La extracción durante el prensado es de 10 ... 50. Por prensado se procesan tanto aleaciones dúctiles como de baja ductilidad: cobre, aluminio, magnesio, titanio, aceros al carbono y aleados, etc. Los primeros de ellos se deforman sin calentar, los segundos en estado caliente.
El surtido de perfiles prensados es muy diverso. Entre otras cosas, alambre con un diámetro de 5 ... 10 mm, varillas con un diámetro de 3 ... 250 mm, tuberías con un diámetro de 20 ... 400 mm con un espesor de pared de 1,5 ... 12 mm , de esta manera se fabrican perfiles con un estante con un espesor de 2 ... 2,5 mm y dimensiones lineales de secciones transversales hasta 200 mm.
Entre las principales ventajas que distinguen al proceso de prensado se encuentran las siguientes.
1) La precisión de los productos es mayor que en el laminado, lo que permite su uso sin más mecanizado.
2) Alta productividad del proceso (la velocidad de extrusión del producto desde el orificio de la matriz en algunos casos puede alcanzar los 20 m/s).
3) La posibilidad de obtener perfiles complejos que no pueden obtenerse mediante otros tipos de conformado de metales.
4) El prensado puede procesar aleaciones que, debido a su baja ductilidad, son imposibles o difíciles de deformar por otros tipos de tratamiento a presión.
5) Flexibilidad del proceso y facilidad de cambio a la fabricación de otro perfil, porque esto requiere solamente el reemplazo de la matriz.
6) Calidad de la superficie suficientemente alta durante el prensado en frío, lo que permite rechazar las operaciones de acabado.
Presionar también tiene desventajas.
1) la presencia de desechos metálicos, ya que no se puede exprimir todo del contenedor y permanece en él el llamado residuo de prensa que, después del prensado, se corta del perfil resultante. La masa del residuo de la prensa suele ser del 8 al 12%, pero en algunos casos puede ser muy grande. Entonces, al prensar tubos de gran diámetro, la masa del residuo de la prensa puede alcanzar el 40% de la masa del tocho original.
2) Gran desgaste de la herramienta, ya que trabaja en condiciones extremadamente difíciles, experimentando, además de altas presiones, la acción de altas temperaturas.
3) El alto costo de la herramienta de prensado, porque Está hecho de aceros para herramientas de alta calidad y aleaciones resistentes al calor.
DIBUJO
El estirado es un tipo de procesamiento de metal por presión, en el que se da forma a la pieza de trabajo 2 tirando de ella a través de un orificio que se estrecha gradualmente en una herramienta especial llamada troquel de estirado 1 (Fig. 3.36). Esto reduce el área de la sección transversal de la pieza de trabajo y aumenta su longitud. El producto adquiere un perfil correspondiente a la configuración del orificio de la matriz.
El estirado se utiliza para procesar piezas en bruto laminadas y prensadas de acero, metales no ferrosos y sus aleaciones, tanto en caliente como en frío. Como resultado, se obtienen una gran variedad de perfiles (Fig. 3.37). A diferencia del prensado por estirado, es imposible obtener un perfil hueco (tubo) a partir de un tocho de sección transversal sólida. En este caso, es necesario tener un espacio en blanco hueco. Al dibujar tuberías de acuerdo con el esquema que se muestra en la fig. 3.36 (es decir, usando solo la matriz), no es posible cambiar el grosor de la pared del producto. Si es necesario deformar la pared del tocho hueco, se coloca una herramienta adicional en su interior: un mandril. Los mandriles son móviles (no deformables y deformables) (Fig. 3.38 a, b), fijos (Fig. 3.38 c) y autoalineables (Fig. 3.38 d). El uso de mandriles también mejora la calidad de la superficie interna de la tubería.
Una característica del proceso de estirado es la aplicación de una fuerza de tracción constante a la parte de la pieza de trabajo extraída del troquel. Para evitar que se rompa, es necesario crear condiciones bajo las cuales la pieza en bruto cambie de forma solo en la zona de deformación ubicada dentro del troquel. Debe excluirse la deformación plástica del extremo frontal del producto. Esto se logra mediante el diseño del orificio de la matriz, la elección de las dimensiones de la pieza de trabajo y la selección del lubricante. Para que la pieza de trabajo no se rompa, es necesario asegurarse de que las tensiones de tracción en ella no superen los 0,6 σ V (resistencia a la tracción) del material de la pieza de trabajo. Cuantitativamente, la deformación durante el dibujo se puede estimar por el factor de elongación, la relación entre el área de la sección transversal inicial y la final.
Debido al hecho de que la deformación plástica al final del producto que sale de la matriz de estirado es inaceptable, el valor del coeficiente de elongación es limitado y, cuando se procesa en frío, no debe exceder 1.05 ... 1.5 en una sola pasada. Debido a la baja relación de elongación, normalmente, para obtener las dimensiones requeridas de los perfiles, el proceso de trefilado se repite muchas veces a través de una serie de orificios que disminuyen gradualmente, y para restaurar la plasticidad, el metal endurecido por trefilado se somete a una recristalización intermedia. recocido después de una o dos transiciones.
La gama de productos elaborados por dibujo es muy diversa. Este es un alambre con un diámetro de 0.002 ... 10 mm, perfiles de varias formas, cuyos ejemplos se muestran en la fig. 3.37, barras con un diámetro de 3 ... 150 mm, tuberías con un diámetro de capilar a 500 mm y un espesor de pared de 0,1 ... 10 mm, llaves segmentadas, prismáticas y perfiladas, rodillos ranurados.
Las herramientas para dibujar son matrices y mandriles de dibujo. Se fabrican con aceros para herramientas, aleaciones metalocerámicas y mineralocerámicas y diamantes técnicos (para trefilado de alambre de diámetro inferior a 0,2 mm).
El estirado se lleva a cabo en trefiladoras. Son intermitentes y continuos. De los molinos discontinuos, los molinos de cadena son los más comunes (Fig. 3.39). El extremo de la pieza de trabajo 7 pasa a través del orificio en la matriz 8 y es capturado por las tenazas 6 , que están fijados en el carro 5. El movimiento del carro a lo largo del marco 1 ocurre cuando el gancho 2 se engancha en el eje de la cadena de placa sin fin 3, accionada por un motor eléctrico . Cuando el producto sale del troquel, la tensión entre el gancho y la cadena disminuye y el contrapeso 4 levanta el gancho y lo desconecta de la cadena.
Los molinos discontinuos son fáciles de configurar y operar, sin embargo, la longitud de la pieza de trabajo procesada aquí es pequeña (6 ... 7 metros) y la velocidad del proceso es baja: 10 ... 20 m / min.
Los molinos continuos son más rápidos y permiten procesar piezas de trabajo de decenas de miles de metros de largo.
De los molinos continuos, los molinos de tambor son los más comunes (Fig. 3.40). Dichos molinos procesan la pieza de trabajo 1 enrollada en una bobina. La bobina se coloca en la mesa de desbobinado 2, el extremo frontal de la pieza de trabajo se pasa a través del troquel de dibujo 3 y se fija en el tambor 4, que es impulsado por el motor eléctrico 6 a través del accionamiento 5. El molino se enciende y el Se lleva a cabo el proceso de estirado y el producto también se enrolla en la bobina en el tambor. Esto asegura la compacidad del material procesado, lo cual es muy importante durante el transporte, almacenamiento y tratamiento térmico. Además, se reducen los desechos del proceso y la velocidad del proceso aumenta a un promedio de 10 m/s (molinos de tambor conocidos para trefilar alambre delgado, que realizan el proceso a una velocidad de hasta 40 m/s). Además de los molinos de un solo tambor, existen estructuras de varios tambores (Fig. 3.41). También se les llama molinos de embutición múltiple. Aquí, la pieza de trabajo 4 pasa secuencialmente a través de varios (hasta 20) troqueles de dibujo 5. Después de pasar por los orificios de cada troquel, la pieza de trabajo se enrolla en tambores de tracción intermedios 3 y luego en un tambor receptor (no se muestra en el diagrama) . La velocidad de rotación de cada tambor subsiguiente aumenta en proporción al alargamiento de la pieza de trabajo.
El proceso tecnológico del dibujo incluye las siguientes operaciones principales.
1) Tratamiento térmico preliminar - recocido de recristalización, para aumentar la ductilidad del metal.
2) Limpiar la pieza de trabajo de la cascarilla (el metal se decapa en soluciones ácidas y luego se lava sucesivamente con agua fría y caliente).
3) Cubrir la superficie de la pieza de trabajo con una capa delgada de óxido de hierro hidratado o cobre, fosfato o cal para mantener el lubricante en la superficie metálica.
4) Afilado de los extremos de la pieza de trabajo para la conveniencia de pasarla por el orificio y agarrar las pinzas del banco de dibujo.
5) Embutición en una o más pasadas, según el grado de deformación requerido.
6) Tratamiento térmico interoperativo para la eliminación del endurecimiento (después del tratamiento térmico - limpieza de la pieza de trabajo y aplicación de una capa sublubricante).
7) Acabado de productos terminados.
El proceso de dibujo tiene las siguientes ventajas.
1) Alta precisión de las dimensiones geométricas del producto, determinadas únicamente por las dimensiones del orificio de la matriz (tolerancia 0,02 mm).
2) Alta calidad superficial acorde con el rectificado durante el mecanizado.
3) Alto rendimiento. La velocidad de trefilado en molinos continuos alcanza los 10 m/s, y para alambre delgado, 40 ... 50 m/s.
4) Aumentar la resistencia del producto debido al endurecimiento por trabajo durante el trabajo en frío.
5) Bajo costo de herramientas y equipos.
6) La posibilidad de obtener perfiles largos (decenas de miles de metros), que no se pueden obtener de otra forma.
7) Pequeños residuos tecnológicos de metal.
Defectos del proceso.
1) La gama de productos obtenidos por embutición es limitada, al igual que las dimensiones de los perfiles.
2) El procesamiento del acero requiere un recocido repetido y un decapado de la superficie para eliminar las incrustaciones.
FORJAR
La forja es una de las formas más importantes de obtener espacios en blanco en la ingeniería mecánica. Estos espacios en blanco se llaman forjas forjadas, o simplemente forjas. La forja produce varias formas y tamaños de piezas forjadas que pesan desde 0,1 kg hasta 300 toneladas. Durante el procesamiento posterior en máquinas de corte de metales, los productos terminados se obtienen a partir de piezas forjadas. Los espacios en blanco iniciales para la forja son lingotes de metal y productos laminados. Una característica de la forja es el calentamiento de la pieza de trabajo antes de que se deforme.
La forja consiste en dar forma a un tocho calentado por las superficies de trabajo de una herramienta universal (taladro) con el libre flujo de metal hacia los lados. La forja cambia la configuración de la pieza de trabajo debido al impacto repetido y sucesivo de los percutores en sus secciones individuales, como resultado de lo cual la pieza de trabajo, al deformarse, adquiere gradualmente una forma y un tamaño determinados.
El impacto en la pieza de trabajo puede ser un golpe si se procesa en un martillo o estático, cuando se procesa en una prensa.
Para realizar las operaciones de forjado se utilizan las principales herramientas tecnológicas, de apoyo (auxiliares) y de control y medición. La herramienta principal incluye percutores (planos y cortados), hachas, laminados, cosidos, mandriles, troqueles de respaldo, etc. La herramienta de apoyo son alicates, cartuchos, grúas giratorias de consola, manipuladores de forja. El control de las dimensiones de las forjas se realiza mediante reglas, calibradores, grapas, plantillas, etc. Las herramientas utilizadas para la forja se consideran universales porque son adecuadas para la fabricación de piezas forjadas de varias configuraciones.
Aunque la forja es inferior a la forja en caliente en términos de productividad y precisión de las piezas forjadas, tiene su propio alcance racional. Esto es, en primer lugar, la producción de pequeñas series de piezas forjadas de peso pequeño y mediano (100 ... 200 kg), cuando la producción de troqueles caros para la forja en caliente no es económicamente factible. En tales casos, la forja en martillos con una herramienta universal: los percutores son más económicos. Las piezas forjadas grandes (especialmente las que pesan decenas y cientos de toneladas) solo se pueden producir forjando en prensas hidráulicas. En la producción total de piezas forjadas producidas en nuestro país, un promedio del 30% corresponde a las piezas forjadas y el 70% a las estampadas. Sin embargo, por ejemplo, en ingeniería pesada, el número de piezas forjadas alcanza el 70%.
OPERACIONES BÁSICAS DE FORJA
La forja puede ser maquinada en martillos y prensas y manual. La forja manual se utiliza para la fabricación de productos artísticos, y también se utiliza en el negocio de reparación de pequeñas obras.
El proceso de forja consiste en alternar en una determinada secuencia operaciones principales y auxiliares.
Una operación es una parte de un proceso tecnológico que se realiza en un lugar de trabajo utilizando un determinado grupo de herramientas e incluye una secuencia de acciones en una pieza de trabajo para obtener piezas forjadas de la forma requerida y las propiedades especificadas. Una operación consiste en una serie de transiciones. La transición es una parte de la operación, durante la cual una sección de la pieza de trabajo se procesa con la misma herramienta en el mismo lugar de trabajo.
Así, cada operación está determinada por la naturaleza de la deformación y la herramienta utilizada. Las principales operaciones de forja incluyen: recalcado, brochado, perforación, corte, doblado, torsión, soldadura, estampado en troqueles de respaldo.
Reclutar - una operación que consiste en aumentar el área de la sección transversal de la pieza de trabajo mientras se reduce su altura (Fig. 3.42). El tiro es producido por percutores o losas sedimentarias. Para obtener una forja de alta calidad, se recomienda elegir el tocho cilíndrico inicial con una relación entre su altura h zag y el diámetro d zag no superior a 2,5, para evitar una posible curvatura longitudinal del producto. Los extremos de la pieza de trabajo deben ser uniformes y paralelos. El tipo de precipitación es aterrizaje, en el que el metal se altera solo en una parte de la longitud de la pieza de trabajo 1 debido al uso de una herramienta de respaldo 2, como resultado de lo cual se forma un engrosamiento local de la forja (Fig. 3.43).
brocha - una operación que consiste en reducir el área de la sección transversal de la pieza de trabajo o parte de ella alargando la pieza de trabajo. El brochado se lleva a cabo mediante golpes o compresiones sucesivas de secciones separadas de la pieza de trabajo adyacentes entre sí cuando se alimenta a lo largo de su eje (Fig. 3.44). La suma de un cierto número de golpes o reducciones realizadas secuencialmente hasta un determinado espesor de la pieza se denomina pasada. Dos compresiones sucesivas con un canting intermedio (rotación) de la pieza forjada de 90 ° se denominan transición.
El brochado se realiza con percutores planos o recortados. Forja en troqueles cortados (Fig. 3.45 ) permite evitar fisuras de forja (especialmente en el caso del brochado de piezas en bruto axisimétricas) al forjar aceros y aleaciones de baja ductilidad y obtener dimensiones más precisas de la forja.
La deformación durante la brocha se expresa por el valor de la forja y se caracteriza por la relación del área de la sección transversal de la pieza de trabajo inicial F H al área de la sección transversal final F K .
Cuanto mayor sea la forja, mejor será la estructura del metal y mayores serán sus propiedades mecánicas. Por lo tanto, la brocha se usa no solo para obtener piezas forjadas de la forma requerida, sino también para mejorar la calidad del metal.
Hay varios tipos de estiramiento.
overclocking - la operación de aumentar el ancho de una parte de la pieza de trabajo reduciendo su espesor en este lugar (Fig. 3.46) .
brocha de mandril - la operación de reducir el grosor de la pared de la pieza de trabajo con un agujero con un aumento concomitante en la longitud de la forja (Fig. 3.47) . El brochado se realiza en percutores de corte (o de corte inferior). 3 y plano superior 2) sobre un mandril ligeramente cónico 1. Para facilitar la extracción del mandril del forjado, se forja hacia el extremo de expansión del mandril.
Rodando sobre el mandril - la operación de reducir el espesor de la pared del blanco anular con un aumento en sus diámetros exterior e interior (Fig. 3.48) . La pieza en bruto anular 1 descansa con su superficie interior sobre un mandril cilíndrico 2, que se instala con sus extremos en soportes (lunetas) 3, y se deforma entre el mandril y un percutor plano largo y estrecho. 4. Después de cada impacto o presión, la pieza de trabajo gira con respecto al mandril. Al rodar sobre el mandril, el ancho del anillo aumenta ligeramente.
firmware - la operación de obtener cavidades pasantes o ciegas en la pieza de trabajo desplazando el metal de la zona de su contacto con la herramienta (Fig. 3.49). El firmware es una operación independiente que sirve para formar rebajes o agujeros en una operación de forja o preparación para el posterior estirado o laminado de una pieza de trabajo en un mandril. La herramienta para tapajuntas es tapajuntas, sólida y hueca (Fig. 3.50). Los orificios con un diámetro de hasta 500 mm se perforan con costura sólida utilizando un anillo de respaldo, y los orificios de mayor diámetro se cosen con costura hueca. El diámetro de la costura no debe ser más de 1/2-1/3 del diámetro exterior de la pieza de trabajo. Con un diámetro mayor de la perforación, la forma de la forja se distorsiona significativamente. En forjas altas, primero se perfora un agujero en un lado (aproximadamente 3/4 de la profundidad), y luego se completa la misma perforación en el otro lado, girando la forja 180 0 . Con la perforación a través de piezas forjadas delgadas 1, se utilizan anillos de respaldo 2. La perforación va acompañada de un desperdicio de parte del metal 3, que se llama nutria (Fig. 3.51).
cortando- la operación de separación completa de una parte de la pieza a lo largo de un contorno abierto mediante la introducción de una herramienta de deformación en la pieza (Fig. 3.52). Las herramientas de corte son hachas y cinceles rectos y con figuras (Fig. 3.53). El corte con hachas se lleva a cabo para eliminar las partes rentables e inferiores del lingote, el exceso de metal en los extremos de las piezas forjadas o para dividir una palanquilla larga en partes más cortas. Una variación del corte es una muesca, que sirve para formar salientes y hombros en la forja.
Doblado - la operación de formar o cambiar ángulos entre partes de la pieza de trabajo o dar a la pieza de trabajo una forma curva a lo largo de un contorno dado (Fig. 3.54) . El doblado se lleva a cabo utilizando varios soportes, revestimientos, accesorios y troqueles de respaldo. Esta operación produce cuadrados, ménsulas, ganchos, ménsulas, etc. Al elegir la pieza de trabajo original, se debe tener en cuenta la distorsión de la forma original y la disminución del área de la sección transversal de la forja en la zona de flexión, llamada apretando Para compensar el apriete en la zona de flexión, la pieza de trabajo adquiere dimensiones transversales aumentadas. Al doblar, es posible la formación de pliegues a lo largo del contorno interior y grietas a lo largo del contorno exterior. Para evitar este fenómeno, se selecciona un radio de redondeo apropiado para un ángulo de flexión dado.
torciendo - una operación durante la cual una parte de la pieza de trabajo gira en relación con la otra en un ángulo dado alrededor del eje longitudinal (Fig. 3.55). La torsión se utiliza en la fabricación de cigüeñales, taladros, etc. Cuando se utilizan llaves, llaves inglesas, cabrestantes, vigas de grúa.
soldadura - la operación de formar una conexión permanente por deformación plástica conjunta de piezas de trabajo precalentadas (Fig. 3.56) .
Estampado en troqueles de respaldo- operación de forjado, que permite producir piezas forjadas de una configuración bastante compleja (Fig. 3.57) . Se utiliza en la producción de lotes pequeños de piezas forjadas, como cabezas de llaves, cabezas de pernos, discos de cubo, bujes con reborde, etc. El troquel de respaldo puede consistir en una o dos partes, en las que hay una cavidad con la configuración de la forja o su sección separada.
En la fabricación de una pieza en particular, las operaciones de forjado se alternan en una secuencia determinada.
Un ejemplo de trabajo realizado por forja libre es la forja de una palanca con un tenedor (Fig. 3.58, a).
El espacio en blanco para forjar es una barra rectangular. La pieza de trabajo calentada se coloca en un rectángulo del tamaño requerido, después de lo cual se corta con prismas triédricos (Fig. 3.58, b).
Arroz. 3.58. La secuencia de forjar una palanca con un tenedor:
a - detalle, b - muesca, c, d, e - brocha y muesca, e - flexión, g - brocha
Estirando los extremos de la pieza de trabajo al grosor de la cabeza, haga muescas nuevas (Fig. 3.58, c) y estire cada extremo al tamaño requerido (Fig. 3.58 , d, e) . Luego, la pieza de trabajo se dobla y, después de colocar un inserto en el medio de la horquilla, se alisa. Luego cortan el extremo del tenedor (Fig. 3.58, e) y lo estiran con un prisma (Fig. 3.58, g ). Después de eso, se termina el extremo de la horquilla para obtener la forma deseada de la forja.
equipo de forja
Las operaciones de forja se realizan en martillos de forja y prensas hidráulicas de forja.
Los martillos son máquinas de impacto en las que la deformación del metal de la pieza se produce debido a la energía cinética de las partes móviles acumulada en el momento del impacto con la pieza. La velocidad de movimiento de la herramienta de trabajo en el momento del impacto es de 3 ... 8 m/s, el tiempo de deformación es de centésimas de segundo. La característica principal del martillo es la masa de piezas móviles (la mayoría de las veces que caen).
Según el tipo de accionamiento, los martillos son neumáticos, vapor-aire, mecánicos, hidráulicos, a gas, explosivos, etc.
Según el principio de funcionamiento, los martillos son de simple y doble acción. Para los martillos de acción simple, el accionamiento sirve solo para levantar las piezas de choque (que caen), y su movimiento hacia abajo se realiza bajo la acción de la gravedad. El accionamiento de los martillos de doble efecto se utiliza tanto para levantar las piezas de impacto como para bajarlas. La energía cinética de las partes que caen de los martillos de doble efecto es, por tanto, mayor que la de los martillos de simple efecto, con las mismas masas.
De los martillos impulsores, el más utilizado neumático. Las partes móviles, o en este caso caídas, son el pistón, su vástago y el percutor superior. En un martillo neumático, el pistón, a cuya varilla está unido el percutor superior, sube y baja con aire comprimido a una presión de 0,2 ... 0,3 MPa. El aire comprimido ingresa al cilindro de trabajo desde un compresor alternativo impulsado por un mecanismo de manivela-deslizador de un motor eléctrico separado. Los cilindros de trabajo y del compresor están ubicados en el mismo marco. Los martillos neumáticos tienen una masa de piezas que caen de 50 ... 1000 kg y se utilizan para forjar piezas forjadas pequeñas (hasta 20 kg).
Los martillos neumáticos son muy utilizados en forjas de pequeñas fábricas y talleres en áreas de forja manual. Esto se debe a su bajo costo, facilidad de mantenimiento y alta confiabilidad. La ventaja de los martillos neumáticos es también el uso de energía eléctrica, en lugar de vapor o aire comprimido, cuyo uso es más costoso y más difícil (como en el caso de utilizar martillos de vapor-aire).
Los martillos neumáticos de forja tienen las siguientes características: la masa de las piezas de impacto es de 50 ... 150 kg, el número de golpes es de 225 ... 95 por minuto, respectivamente. Estos martillos se utilizan para obtener pequeñas piezas forjadas (0,5 ... 20 kg) a partir de productos largos.
Un martillo neumático de doble efecto (Fig. 3.59) está equipado con dos cilindros: compresor 5 y trabajo 2. El pistón del cilindro del compresor 4 recibe movimiento alternativo del mecanismo de manivela-deslizador 6. El aire comprimido en el cilindro del compresor se suministra a través de los canales 3 a la parte superior o inferior del cilindro de trabajo, moviendo respectivamente hacia abajo o hacia arriba el pistón del cilindro de trabajo 1, hecho solidario con la varilla 11. El percutor superior 10 se fija en la varilla una vez.
Apariencia martillo neumático se muestra en la fig. 3.60.
Los principales tipos de martillos de forja son vapor-aire Martillos de doble acción. La masa de las partes que caen de tales martillos es de 1000 ... 8000 kg, y el número de golpes es de 71 ... 34 por minuto, respectivamente. Estos martillos están diseñados para la fabricación de piezas forjadas de peso medio (20 ... 350 kg). Los martillos de vapor y aire funcionan con vapor suministrado a través de la tubería desde la caldera a una presión de 0,7 ... 0,9 MPa, o con aire comprimido, que se suministra desde un compresor a una presión de hasta 0,7 MPa. Según el tipo de lecho, los martillos de vapor-aire son de una o dos columnas. Los martillos de dos columnas están disponibles en los tipos de arco y puente.
rodando - este es el método de procesamiento de deformación plástica más común. Hasta el 90% de todo el acero que se funde y la mayoría de los metales no ferrosos se someten a laminación. El método se originó en el siglo XVIII y, habiendo experimentado un desarrollo significativo, alcanzó un alto nivel de perfección.
La esencia del proceso: la pieza de trabajo se comprime (comprime), pasa al espacio entre los rodillos giratorios, mientras que disminuye en su sección transversal y aumenta en longitud. La forma de la sección transversal se llama perfil.
El proceso de laminación es proporcionado por fuerzas de fricción entre la herramienta giratoria y la pieza de trabajo, debido a que la pieza de trabajo se mueve en el espacio entre los rodillos, mientras que simultáneamente se deforma. En el momento de la captura del metal del lado de cada rollo, dos fuerzas actúan sobre el metal: la fuerza normal y la fuerza de fricción tangencial (Fig. 10.1).
Arroz. 10.1. Esquema de fuerzas que actúan durante la laminación.
El ángulo es el ángulo de agarre, el arco a lo largo del cual el rollo entra en contacto con el metal laminado es el arco de agarre y el volumen de metal entre los arcos de agarre es la zona de deformación.
La posibilidad de rodadura está determinada por la condición de captura del metal por los rodillos o por la relación,
donde: - fuerza de retracción - la proyección de la fuerza de fricción sobre el eje horizontal; - fuerza de flotación - la proyección de la reacción normal de los rodillos sobre el eje horizontal.
Bajo esta condición, la fuerza resultante estará dirigida en la dirección del movimiento del metal.
La condición de captura de metal se puede expresar como:
Expresando la fuerza de fricción en términos de la fuerza normal y el coeficiente de fricción: , y, sustituyendo esta expresión en la condición de captura, obtenemos:
o .
Así, para capturar metal mediante rodillos, es necesario que el coeficiente de fricción entre los rodillos y la pieza sea mayor que la tangente del ángulo de captura.
El coeficiente de fricción se puede aumentar usando muescas en los rodillos.
Al laminar acero = 20 ... 25 0 , al laminar láminas y tiras de metales no ferrosos en caliente -= 12 ... 15 0 , al laminar láminas en frío - = 2 ... 10 0 .
El grado de deformación se caracteriza por indicadores:
- reducción absoluta: (- alturas inicial y final de la pieza);
compresión relativa:
El área de la sección transversal de la pieza de trabajo siempre está disminuyendo. Por lo tanto, para determinar la deformación (especialmente cuando la compresión a través de la sección es diferente), un indicador llamado campana (relación de extracción).
donde: - longitud inicial y área de la sección transversal, - los mismos valores después del laminado.
La campana suele ser de 1,1 ... 1,6 por pasada, pero puede ser más.
Métodos de laminación
Cuando se requiere alta resistencia y ductilidad, se utilizan palanquillas hechas de productos laminados largos o especiales. Durante el proceso de laminación, las palanquillas fundidas se someten a compresión repetida en los rodillos de los trenes de laminación, como resultado de lo cual aumenta la densidad del material debido a la curación de los defectos de fundición, la porosidad y las microfisuras. Esto le dará a los espacios en blanco laminados alta resistencia y hermeticidad con su pequeño espesor.
Hay tres métodos principales de laminación, que tienen una cierta diferencia en la naturaleza de la deformación: longitudinal, transversal, transversal - helicoidal (Fig. 10.2).
Arroz. 10.2. Esquemas de los principales tipos de laminación:
a - longitudinal; b - transversal; c - transversal - tornillo
A longitudinal la deformación por rodadura se lleva a cabo entre rodillos que giran en diferentes direcciones (Fig. 10.2 a). El tocho se introduce en el espacio entre los rodillos debido a las fuerzas de fricción. Este método produce alrededor del 90% de los productos laminados: todos los productos laminados en láminas y perfiles.
balanceo cruzado(Fig. 10.2.b). Los ejes de los rodillos de laminación y la pieza de trabajo son paralelos o se cruzan en un ligero ángulo. Ambos rollos giran en la misma dirección, mientras que el tocho redondo gira en la dirección opuesta.
En el proceso de laminación transversal, el cuerpo procesado se mantiene en los rollos por medio de un dispositivo especial. La compresión de la pieza de trabajo en diámetro y darle la forma de sección transversal deseada se proporciona perfilando los rollos y cambiando la distancia entre ellos. De esta manera, se producen perfiles periódicos especiales, productos que representan cuerpos de revolución: bolas, ejes, engranajes.
Cruz - rodadura helicoidal(Fig. 10.2.c). Los rollos que giran en una dirección se colocan en ángulo entre sí. El metal laminado también recibe movimiento de traslación. Como resultado de la suma de estos movimientos, cada punto de la pieza se mueve a lo largo de una hélice. Se utiliza para obtener piezas en bruto de tubos huecos.
Utilizado como herramienta rodante rollos rodantes, cuyo diseño se muestra en la Fig. 10.3. Dependiendo del perfil laminado, los rollos pueden ser lisos (Fig. 10.3.a), utilizados para laminar láminas, tiras, etc. y calibrado (cordón) (Fig. 10.3.b) para obtener productos largos.
Corriente- perfil en la superficie lateral del rollo. Los espacios entre las corrientes se llaman pila de algo. La combinación de dos corrientes¨v forma una cavidad llamada calibre, cada par de rollos forma varios calibres. Un sistema de calibres ubicados secuencialmente que proporciona el perfil requerido de dimensiones dadas se llama calibración.
Arroz. 10.3. Rollos: a - liso; b - calibrado
Los rollos consisten en una parte de trabajo: un barril. 1 , cuellos 2 y clubes 3 .
Los cuellos de los rodillos giran sobre cojinetes que, en uno de los rodillos, pueden moverse mediante un mecanismo de presión especial para cambiar la distancia entre los rodillos y regular la posición relativa de los ejes.
El club está diseñado para conectar el rollo con un embrague o husillo.
Se utilizan rodamientos de rodillos con un bajo coeficiente de fricción, = 0,003…0,005, lo que garantiza una larga vida útil.
TECNOLOGÍA TRADICIONAL
FUNDICIÓN
CRISTALIZACIÓN / LINGOTE EN FORMA METÁLICA
LAMINACIÓN DE LINGOTES
Diversas formas de obtener acero inoxidable laminado.
NUEVA TECNOLOGÍA
FUNDICIÓN
PRODUCCIÓN DE GRÁNULOS
PRENSADO
SINTERIZACIÓN EN EL HORNO
ROLLING "BLANCOS
áreas pueden ser suficientes para la formación de compuestos químicos.
Por lo tanto, los límites de grano en el acero inoxidable a menudo representan un tipo de capas intermedias con una composición química diferente y, por lo tanto, propiedades del cuerpo del grano. En muchos casos, estas capas intermedias son fuentes potenciales de corrosión.
Por lo tanto, la purificación del acero inoxidable de impurezas nocivas es la reserva más importante para mejorar su calidad, prolongar su vida útil y, en consecuencia, ahorrar elementos de aleación escasos. Es por eso que los metalúrgicos han adoptado una variedad de medios para refinar el acero, incluido el vacío profundo, el uso de fuentes de calor "limpias" para la fusión (por ejemplo, plasma, electrones y rayos láser), purga con gases inertes, etc.
Aquí hay un ejemplo que da una idea de los beneficios de la refinación. Desde hace tiempo se sabe que los aceros inoxidables que contienen un 20-30 % de cromo están dotados de una alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, su uso como material estructural muy limitada debido a la alta fragilidad que presentan estos materiales y sus uniones soldadas. La fragilidad ocurre debido a la presencia de carbono y nitrógeno en el acero, cuyo contenido en total es de aproximadamente 0,10-0,16% Los expertos en metales han establecido que al reducir el contenido de estas impurezas a un nivel de 0,01% se elimina la fragilidad. Se puede utilizar acero extrapuro con un 28 % de cromo en lugar de cromo-níquel
aceros en la producción de ácido nítrico, sosa cáustica en plantas de desalinización y producción de fertilizantes minerales! Los aceros al cromo de alta pureza son tan resistentes al agrietamiento por corrosión como los aceros al cromo-níquel que contienen un 30-40% deficiente en níquel.
La purificación del acero inoxidable de las impurezas no es el único método tecnológico que le permite mejorar su calidad. La tecnología de fabricación de una palanquilla fundida, que luego se utiliza para forjar o laminar, desempeña un papel igualmente importante.
Resulta que durante la cristalización de un metal líquido, inevitablemente ocurren en él procesos de segregación, es decir, división en volúmenes de mayor o menor tamaño que difieren entre sí en la composición química. Este fenómeno es bastante natural y está bien descrito por las leyes de cristalización de sólidos desde un estado líquido. Más aleación, por regla general, corresponde a un mayor grado de segregación. En un lingote suficientemente grande, la diferencia en el contenido de elementos en sus distintos puntos puede alcanzar el 2-3%. La heterogeneidad de segregación es heredada por el acero y durante el procesamiento posterior, permanece en los productos. La heterogeneidad química conduce a la heterogeneidad en las propiedades, y esto no siempre es aceptable.
¿Cómo deshacerse de este defecto, que parece ser inherente a las aleaciones?
Y aquí una tecnología fundamentalmente nueva vino al rescate.
Para que se produzca la liquidación
ción, los elementos de aleación deben seguir un cierto camino durante la transición del acero de un estado líquido a un estado sólido. ¿Cómo se puede acortar la longitud de este camino? Obviamente, es necesario reducir el tiempo de cristalización tanto como sea posible. Esto se puede lograr mediante una disminución significativa en el volumen de cristalización a una alta velocidad de enfriamiento. Si el volumen de cristalización se reduce al tamaño de una gota enfriada por un gas inerte que fluye, entonces el grado de falta de homogeneidad de la segregación será mucho menor que en un lingote grande que se solidifica lentamente. Fue posible establecer que la segregación prácticamente no tiene tiempo de desarrollarse si la cristalización ocurre en el volumen de gránulos con un diámetro de 20–50 micrones. Este principio es la base de la nueva tecnología que se está desarrollando actualmente para la fabricación de aceros de alta aleación, incluidos los aceros inoxidables.
El uso de aceros inoxidables tiene solo setenta años, pero su aparición jugó un papel muy importante en el desarrollo de la industria mundial en el siglo XX. Después de todo, sin ellos habrían sido imposibles los colosales éxitos que se han logrado en la energía atómica, en la tecnología aeronáutica y espacial y en muchas otras áreas de la economía moderna. Y debido a que tanto los propios aceros inoxidables como la tecnología de su arbitrariedad siguen mejorando ahora, no es difícil predecir: estos materiales tendrán que decir la palabra decisiva más de una vez en el futuro progreso científico y tecnológico.