Спосіб виготовлення бандажованих опорних валків

Спосіб виготовлення бандажованих опорних валків, що включає виконання осі із двох півосей і сполучення з бандажем, який відрізняється тим, що півосі з'єднують за допомогою електрошлакового зварювання з одночасною вібраційною обробкою, після цього ділянку шва і навколошовної зони осі піддають пластичній деформації. (19) (21) u201007721 (22) 21.06.2010 (24) 27.12.2010 (46) 27.12.2010, Бюл.№ 24, 2010 р. (72) ЗЕЛЕНСЬКИЙ СЕРГІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, БЄЛІНСЬКИЙ ВАДИМ АНАТОЛІЙОВИЧ, ШРАЙДЕР АРТУР ВІКТОРОВИЧ, ГУЛІДА ВОЛОДИМИР ПАНТЕЛІЙОВИЧ, ГРІГОР'ЄВ КОСТЯНТИН ОЛЕКСАНДРОВИЧ, ГУЛІДА ЯРОСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ 3 Також відомий складений прокатний валок, що включає вісь із стрижня і двох піввосей, а також бандаж та гільзу, з'єднані між собою за допомогою гарячої посадки з натягом [див. опис до деклараційного патенту України на корисну модель №15274, В21В27/03, 2006 р., Бюл. №6]. Спосіб виготовлення зазначеного бандажованого валка в порівнянні з вищеописаним аналогом дозволяє використовувати бандаж при руйнуванні осі і, отже, знизити витрати на ремонт. Важкий характер експлуатації складених опорних валків такого способу виготовлення призводить до порушення щільності з'єднань і далі до передчасного руйнування осі й зниження надійності валків. За сукупністю суттєвих ознак цей спосіб виготовлення валків є найбільш близьким аналогом. В основу корисної моделі покладене завдання - створити спосіб виготовлення бандажованих опорних валків, що забезпечує підвищення їх надійності за рахунок технічного результату, що полягає у підвищенні стійкості осі проти руйнування. Для забезпечення цього технічного результату при здійсненні способу виготовлення валків: - вісь виконують із двох півосей, які з'єднують за допомогою електрошлакового зварювання з одночасною вібраційною обробкою; - ділянку шва і навколошовної зони після зварювання осі піддають пластичній деформації; - вісь з'єднують з бандажем за допомогою посадки з натягом. Відомий і заявлений способи мають наступні подібні ознаки: спосіб виготовлення бандажованих опорних валків, при якому вісь виконують із двох півосей і сполучають з бандажем. Заявлений спосіб має наступні відмінні ознаки: півосі з'єднують за допомогою електрошлакового зварювання з одночасною вібраційною обробкою, після чого ділянку шва і навколошовної зони осі піддають пластичній деформації. Між відмітними ознаками корисної моделі і технічним результатом, що досягається, є причиннонаслідковий зв'язок. Здійснення у процесі ЕШЗ вібраційної обробки викликає в зварюваній осі валка циклічні коливання, в результаті чого при кристалізації металу шва створюються сприятливі умови, що перешкоджають утворенню в ньому гарячих тріщин. Це викликано тим, що при віброобробці зменшується кривизна фронту кристалізації (межі розділу твердої й рідкої фаз металу шва), тобто стає менш увігнутою поверхня дна металевої ванни. При цьому кристаліти проростають під невеликим кутом один до одного, не перешкоджаючи спливанню неметалевих включень. У результаті відбувається запобігання їх заклину при спливанні й виключається скупчення неметалевих включень, а також не допускається утворення зони слабкого місця, в якій з'являються гарячі тріщини. Одночасно з цим механічні циклічні коливання при віброобробці сприяють також релаксації залишкових зварювальних напружень у ділянці навколошовної зони. При цьому ділянка зони термічного впливу в районі металевої ванни з температурним полем в діапазоні від Т1=1500 С у 55844 4 лінії сплавлення до межі з температурою Т2=650 С пластично деформується під впливом навантаження віброобробки, що сприяє зниженню напруженого стану зварного з'єднання. Як наслідок, зменшується концентрація напружень в результаті їх розсередження й перерозподілу. При звичайних же умовах напруга і деформації в зварних з'єднаннях локалізуються в навколошовній зоні й при охолодженні викликають небезпеку крихких руйнувань. Виконання після зварювання пластичної деформації (кування) ділянки осі в зоні шва і навколошовній зоні сприяє подрібненню крупнозернистої структури, в результаті чого згодом досягається рівнопрочність зварного з'єднання. Таким чином, виготовлення валків з виконанням в процесі ЕШЗ віброобробки та проведенням після зварювання пластичної деформації ділянки шва і навколошовної зони забезпечує запобігання утворенню тріщин в металі шва, релаксацію залишкових зварювальних напружень, усунення концентрацій напруг, що гарантує підвищення стійкості осі проти руйнування І, відповідно - надійності бандажованих опорних валків в цілому. Заявлена корисна модель промислово застосовна - вона впроваджена на Новокраматорському машинобудівному заводі при розробці та впровадженні технологічного процесу виготовлення бандажованих опорних валків зі зварною віссю, що експлуатуються в товстолистових станах. Сутність корисної моделі найбільш повно пояснюється за допомогою графічних матеріалів, де показані на: Фіг.1 - опорний бандажований валок із зварною віссю; Фіг.2 - схема процесу зварювання осі з одночасною вібраційною обробкою; Фіг.3 - схема температурного поля навколошовної зони в районі металевої та шлакової ванн. Спосіб виготовлення бандажованих опорних валків здійснюється в наступній послідовності виконання операцій: - для виконання ЕШЗ збирають дві півосі 3 (Фіг.2); - виконують ЕШЗ осі 1 (Фіг.1) із двох півосей 3 (Фіг.2) з одночасною вібраційною обробкою; - здійснюють пластичну деформацію (ковку) ділянки осі 1 (Фіг.1) в зоні шва 10 (Фіг.2) і навколошовній зоні (зонах термічного впливу); - виконують механічну обробку осі 1 (Фіг.1) і бандажа 2 та їх з'єднання за допомогою гарячої посадки з натягом. У виробничих умовах ЗАТ "НКМЗ" був реалізований спосіб виготовлення бандажованих опорних валків зі зварною віссю. Вихідні дані: - поковка «Бандаж» зі сталі 9ХФ; - поковки «Півось» зі сталі 40ХН2МА зі зварюваними торцями у формі фланців перетином 1840 1840мм і шириною 250мм; - умови зварювання: спосіб зварювання - ЕШЗ плавким мундштуком, зварювальний дріт 3NiCrMo2,5, флюс - АН-8. Півосі 3 (Фіг.2) зібрали під зварювання із проміжком між зварюваними торцями рівним 40мм. До 5 низу стику для початку процесу зварювання приєднали початкові технологічні планки (карман) 4. Зварювані півосі 3 розмістили на опорах із проміжними гумовими прокладками 5 для компенсації розповсюдження вібрації на обладнання та обслуговуючий персонал. До низу зварюваного стику прикріпили вібратор 6. Початок процесу зварювання здійснили при подачі в плавкий мундштук електродних зварювальних дротів 7 (Фіг.3) з наведенням шлакової 8 і металевої 9 ванн і утворенням металу шва 10, що кристалізується. Включили вібратор 6 (Фіг.2) для здійснення циклічних коливань зі створенням збурюючих напружень у зварюваному виробі. Після закінчення зварювання продовжили віброобробку протягом 15-20 хвилин для зниження залишкових напружень та стабілізації геометричних параметрів виробу. Потім демонтували обладнання, видалили карман 4 і провели контроль якості зварного з'єднання осі 1 (Фіг.1) шляхом зовнішнього огляду й ультразвукового контролю. 55844 6 Ділянку осі 1 в зоні шва 10 (Фіг.2) й навколошовної зони піддали пластичній деформації для подрібнення крупнозернистої структури металу, при цьому ділянку перетином 1840 1840мм і шириною 540мм прокували до діаметра 1300мм (уков 1,6). Після проведення механічної обробки осі 1 (Фіг.1) та бандажа 2 виконали їх з'єднання із посадкою з натягом. Описаний спосіб виготовлення валків дозволяє завдяки виконанню в процесі ЕШЗ віброобробки та проведенню після зварювання кування ділянки осі досягти запобігання утворення тріщин в металі шва, релаксації залишкових зварювальних напружень, усунення концентрацій напруг і забезпечити реалізацію поставленої задачі. Таким чином, заявлений спосіб виготовлення бандажованих опорних валків забезпечує підвищення стійкості осі проти руйнування, а також надійність валків, що виготовляються Новокраматорським машинобудівним заводом. 7 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 55844 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601