Лекция 15. Методы непрерывного литья и прессования. Способы совмещенного литья, прокатки и прессования (СЛИПП)
План лекции:
1. Методы непрерывного литья и прессования
2. Преимущества ЛПА
3. Схема совмещенного литья и прокатки-прессования
Учеными России предложена установка совмещенного литья и прессования для получения прутка диаметром 6 мм из алюминиевых сплавов, при этом базовым оборудованием является литейная машина карусельного типа. Данное оборудование предназначено для производства профилей мелких сечений из расплавленной заготовки путем ее непрерывной кристаллизации и прессования через калибрующее отверстие матрицы.
Установка (рисунок 47) состоит из приводного карусельного кристаллизатора 1, разливочного устройства 2, прямоугольной канавки 3, выполненной в кристаллизаторе и играющей роль изложницы, кольцевого сегмента 4, неподвижного относительно кристаллизатора, кольцевой вставки 5, выступа 6 и матрицы 7. Привод кристаллизатора осуществляется двигателем мощностью 90 кВт через червячный редуктор. Расплавленный металл через разливочное устройство, выполненное в виде прямоугольной емкости с отверстием в дне, подается в канавку движущегося колеса кристаллизатора.
|
По мере продвижения жидкого металла вместе с колесом к матрице, закрепленной в кольцевом сегменте, происходит его кристаллизация и охлаждение до заданной температуры, при которой металл выдавливается из камеры, образованной тремя сторонами канавки кристаллизатора и поверхностью кольцевой вставки, сопрягающейся с этой канавкой. Для предотвращения выхода металла из камеры по направлению движения канавки в сегменте имеется выступ, который перекрывает поперечное сечение канавки в конце участка ее сопряжения с кольцевой вставкой. Затвердевший в канавке металл достигает выступа в сегменте, после чего распрессовывается по всему сечению камеры. При этом силы трения металла с поверхностью движущейся канавки возрастают до величины, достаточной для его выдавливания через калибрующее отверстие матрицы.
Процесс непрерывного литья и прессования, осуществляемый на данной установке, имеет следующие преимущества перед традиционными способами прессования: реализуется совмещение непрерывных процессов литья и прессования металла; силы контактного трения между заготовкой и контейнером способствуют созданию усилия, необходимого на прессование заготовки; устраняется операция по производству слитка и его нагрева перед прессованием; повышается выход годного металла.
Основным недостатком развития совмещенного процесса является различная организация процесса, так как на большинстве заводов процесс прессования остался дискретным, а процесс литья – непрерывным. При реализации процесса непрерывной подачи заготовок в очаг деформации, что характерно для методов непрерывного прессования, задача становится разрешимой. При этом экономия энергозатрат, например для алюминия, составит около 600 кДж/кг.
По сравнению с затратами на прессование экономия энергозатрат при обработке алюминия составит до 350 %, причем чем меньше коэффициент вытяжки, тем больше эта экономия. Таким образом, способы непрерывного прессования должны совмещаться с методами непрерывной разливки металла, что существенно повышает экономические показатели предлагаемых технологий.
Применение ЛПА выгодно при больших объемах производства и небольшой номенклатуре выпускаемых изделий. При этом в значительной степени сокращаются нерациональные потери времени, энергии и металла, снижаются затраты на установку дополнительного оборудования (нагревательных печей), сокращается производственный цикл, уменьшается объем незавершенного производства и достигается высокая степень механизации и автоматизации.
Одним из новых решений для производства пресс-изделий небольшого сечения из алюминиевых сплавов является схема совмещенного литья и прокатки-прессования. В состав линии входят: установка непрерывного литья заготовок, правильно-задающее устройство, агрегат непрерывной обработки металла, инструментальный узел, поджимное устройство с гидроцилиндром поджима матрицы, охлаждающее устройство, накопитель, стол обрезки с ручными ножницами, моталка, механические ножницы (рисунок 48).
Рисунок 48. Принципиальная схема линии непрерывной обработки
алюминия и его сплавов
Ориентировочные габаритные размеры проектируемого оборудования, таким образом, составили 12700х5100х4000 мм. Последовательность работы линии следующая. Расплавленный металл из плавильной печи загружается в миксер, где поддерживается постоянная температура расплава, составляющая около 720 оС. Далее из миксера по летке расплавленный металл поступает на установку непрерывного литья заготовок. В состав последней могут входить, в зависимости от варианта технологической цепочки, устройство подачи металла в валки с разливочной коробкой, кристаллизатор, причем тип кристаллизатора зависит от формы, размеров и назначения получаемого изделия. Например, для получения прутков используется роторный кристаллизатор, где формируется заготовка трапецеидальной формы с площадью поперечного сечения около 1600 мм2. Затем при помощи правильно-задающего устройства литая заготовка поступает в валки прокатного стана, где подвергается прокатке и последующему экструдированию через матрицу с заданным диаметром калибрующего отверстия. Полученное пресс-изделие охлаждается и через накопитель поступает для смотки на моталку со сменной катушкой.
Для резки литой заготовки предусмотрены механические ножницы, а для резки изделий – ручные ножницы, установленные на столе. Для гарантированного поджима матрицы к валкам используется гидроцилиндр, имеющий привод от маслостанции. Ориентировочная часовая производительность установки, рассчитанная исходя из параметров кристаллизатора, должна составить от 300 до 500 кг. Возможен также вариант использования только узла совмещенной прокатки-прессования. При этом подогретая до температуры деформации заготовка обрабатывается только путем прокатки-прессования. В данном случае производительность при непрерывной подаче заготовки может быть увеличена в 2–5 раз.
Рисунок 49. Устройство для бесслитковой прокатки-прессования сплошных (а) и полых (б) пресс-изделий
С целью снижения металлургических переделов и исключения из схемы обработки такой достаточно сложной машины, как кристаллизатор, предлагается вариант устройства для бесслитковой прокатки-прессования (рисунок 49). В этом случае расплав заливается непосредственно в валки-кристаллизаторы установки, кристаллизуется в виде заготовки прямоугольной формы, подвергается деформации при помощи тех же валков, а затем выдавливается через калибрующее отверстие матрицы.
Отличительной чертой данного устройства является то, что оно снабжено установленной сосной матрице длинномерной иглой с механизмом ее отвода, жестко закрепленной фиксатором и расположенной в обойме с каналами для подачи смазки, размещенными по периметру иглы выступами для запирания каналов. При этом в валках выполнены водоохлаждаемые полости.
Контрольные вопросы
1. Для производства какой продукции целесообразно применять агрегаты совмещенного литья и прокатки?
2. Какое оборудование входит в состав ЛПА?
3. В чем заключается сущность процесса бесслитковой прокатки ленты?
4. Какое оборудование входит в состав линии совмещенного литья и прокатки-прессования?
Список использованной литературы
1. Основы технологических процессов обработки металлов давлением / С.Б. Сидельников, Р.И. Галлиев, Д.Ю. Горбунов и др. – Красноярск: ИПКСФУ, 2008.
2. Технология и оборудование трубного производства : учебное пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. "Обработка металлов давлением", Металлургические машины и оборудование / под ред. В.Я. Осадчего. - М. :Интермет Инжиниринг, 2007. – 560с
3. Технология процессов обработки металлов давлением / под ред. П. И. Полухина. – М.: Металлургия, 2008.
4. Основы производства и обработки металлов / Г. Н. Еланский, Б. В. Линчевский, А. А. Кальменев. – М.: МГВМИ, 2005.
5. Технология прессования металлов / В. Н. Щерба, Райтбарг. – М. : Металлургия, 1995.
6. Газалиев А.М. Жалпы металлургия: оқулык. / А.М. Газалиев, В.В. Егоров, Д.К. Исин. ҚР ҰҒА академиға А.М. Газалиев. – Алматы: Бiлiм, 2010. – 781с.
7. Непрерывное литье-прессование цветных металлов / В. М. Сергеев, Ю. В. Горохов, В. В. Соболев, Н. К. Нестеров. – М. : Металлургия, 1990.
8. Корнилов, В. Н. Непрерывное прессование со сваркой алюминиевых сплавов / В. Н. Корнилов. – Красноярск, 1993.
9. Комбинированные и совмещенные методы обработки цветных металлов и сплавов: Сидельников С. Б., Довженко Н. Н., Загиров Н. Н. монография / – М.: МАКС Пресс, 2005.
10. Грабарник Л. М, Нагайцев А. А. Прессование цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1991.
КУРС ЛЕКЦИИ
по дисциплине
«Прокатка и волочение цветных металлов и их сплавов»
для специальности 5В070900 «Металлургия»
ЕсмурзаеваРайханМамытовна
Подписано в печать __ 2017 г. Формат___1/16.
Бумага книжно-журнальная. Объем ___уч.изд.л. Тираж ___ экз.
Заказ №_______
Отпечатано в типографии издательства ЮКГУ имени
М.Ауезоваг.Шымкент, ул.Тауке хана 5.
Шымкент-2017г