Способ получения клинового листа
Использование: при прокатке клиновых листов преимущественно из алюминиевых сплавов, используемых в конструкциях и узлах авиационной техники. Сущность изобретения: в слитке прямоугольной формы со стороны боковой грани выполняют наклонную к большой грани прорезь на всю длину слитка. Угол наклона прорези определяют исходя из заданной клиновидности готовых листов с учетом вытяжек при прокатке. Глубину прорези определяют исходя из заданной ширины готового листа или кратной ей, также с учетом вытяжек при прокатке Горячую прокатку слитка ведут вначале в поперечном направлении (разбивка ширины), задавая его в каждом проходе в валки боковой гранью без прорези, затем разворачивают слиток на 90° и осуществляют продольную прокатку. Выкатку толщин готовых листьев осуществляют при холодной прокатке. Часть слитка без прорези обрезается в процессе горячей прокатки перед раскантовкой. Прорезь во избежание сваривания листьев смазывают термостойким покрытием , а готовые листы правят попарно растяжением, 2 з.п. ф-лы.
ls»s В 21 B 1/22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5022023/27 (22) 08.01.92 (46) 07,09.93. Бюл, N. 33-36 (71) Всероссийский институт легких сплавов (72) Король В.К.,Попов В.И.. Пучкова Л,М. (73) Всероссийский институт легких сплавов (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЛИНОВОГО
ЛИСТА (57) Использование: при прокатке клиновых листов преимущественно иэ алюминиевых сплавов, используемых в конструкциях и узлах авиационной техники. Сущность изобретения: в слитке прямоугольной формы со стороны боковой грани выполняют наклонную к большой грани прорезь на всю длину слитка. Угол наклона прорези определяют исходя из заданной клиновидности готовых
Изобретение относится к обработке металлов давлением. в частности к способам получения листов переменной толщины иэ алюминиевых сплавов, используемых в конструкциях и узлах авиационной техники.
Известен способ прокатки листов переменной толщины, включающий изготовление слитка, горячую и холодную прокатку, термическую обработку, правку и резку листов.
Недостатки существующего способа являются узкий сортамент и низкая точность геометрических размеров листов из-эа сложности синхронизации скоростей движения валков и полосы и неравномерности обжатий по длине полосы.
Наиболее близYèM по технической сущности является с(1(1((1(1 получения клинового
„„RU „, 2000149 С листов с учетом вытяжек при прокатке. Глубину прорези определяют исходя иэ заданной ширины готового листа или кратной ей, также с учетом вытяжек при прокатке. Горячую прокатку слитка ведут вначале в поперечном направлении (разбивка ширины), задавая его в каждом проходе в валки боковой гранью без прорези. затем разворачивают слиток на 90 и осуществляют продольную прокатку, Выкатку толщин готовых листьев осуществляют при холодной прокатке. Часть слитка беэ прорези обрезается в процессе горячей прокатки перед раскантоекой, Прорезь во избежание свариеания листьев смазывают термостойким покрытием, а готовые листы правят попарно растяжением, 2 э.п. ф-лы. листа. включающий изготовление слитка прямоугольной формы с плоскими гранями, горячую и холодную прокатку, правку и обрезку концов.
Недостатками известного способа получения клинового листа являются узкий сортамент листов и низкая точность геометрических размеров листов. Кроме того, неравномерное обжатие по длине листа в способе-прототипе приводит к непрерывному колебанию давления металла на валки, что снижает точность геометрических размеров и качество выкатки (непланшетность или отставание листа от плоскоc(и плиты при свободной укладке листа сос(аг(1яе(40 мм) и приводит к появлению участvл(с кру(1 нокристаллической структурой.
2000149
В предлагаемом способе в слитке со стороны средней (боковой) грани на всю его длину выполняют прорезь. расположенную наклонно к большой грани слитка, горячую прокатку ведут, задавая в валки е каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, затем. при достижении отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1,5-2,0, изменяют направление прокатки на 90О, при этом угол 10 наклона прорези определяют из соотношения: (х загсtg Лк Л 1
Ь1 — h2 2 1
I m
15 где а- угол наклона прорези, рад;
h1 и h„толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа, мц, 1 — длина клинового листа, мм; 20
Л вЂ” вытяжка при горячей прокатке до изменения направления прокатки:
Л вЂ” суммарная вытяжка при горячей и холодной прокатке после изменения направления горячей прокатки;
m — коэффициент, зависящий от уширения, определяется экспериментальным путем и равен 101-1,03; и ширину прорези выполняют равной
0,05-0,07 от толщины слитка на равных расстояниях от больших граней слитка. определяемых как произведение толщины одного из концов клинового листа, вытяжки при горячей и холодной прокатке и коэффициента уширения глубину прорези выполняют кратной 1,1-2,1 отношения ширины клинового лист» к вытяжке при горячей прокатке до изменения направления прокатки.
Для получения клинового листа при прокатке слитков, на поверхности котормх 40 образуются хрупкие легкоразрушающиеся окисные плены, поверхность прорезей перед прокаткой покрывают термостойким протиаосеарочным покрытием, не образующим на поверхности пятен, 45
В способе получения клинового листа правку ведут растяжением.
Выполнение в слитке со стороны средней (боковой) грани на всю его длину прорези. расположенной наклонно к большой грани слитка равных расстояниях концов прорези от больших граней слитка, определяемых как произведение толщины одного из концов клинового листа, вытяжки при горячей и холодной прокатке и коэффициента ушипения позволяет после прокатки на обычных лисTQHblx станах и последующих отделпчнык операций получить два листа с необкоди пй клиноеидностью, напраиленной навстречу друг другу. При этом точность геометрических размеров клиновых листов соответствует точности размеров плоского проката.
Предложенное соотношение для определения угла наклона прорези к большой гране слитка, как произведение клиновидности готового листа на вытяжки до и после изменения направления прокатки позволяет. зная необходимые размеры готового клинового листа и режим прокатки, с высокой степенью точности заложить в слитке исходный угол наклона прорези, Коэффициент m = 1,01-1,03 в расчетной формуле учитывает искажения клиновидности заложенной в клетке, вызываемые процессом уширения, сопровождающего процесс горячей прокатки особенно на толстых слитках, Величина проправочного коэффициента выбирается в зависимости от толщины слитка, так при толщине слитков 116 — 120 мм коэффициент составляет 1.01-1,03, Любые изменения коэффициента в большую или меньшую сторону приводят к искажению угла наклона прорези в слитке. следовательно, к изменению клиновидности в готовом слитке, Задача слитка в валки в каждом проходе до изменения направления прокатки на 90 средней гранью без прорези обеспечивает получение при горячей прокатке качественного подката при оптимальных режимах обжатий, Если на первых проходах прокатки задавать слиток в валки любой другой гранью. то наличие в слитке глубокой прорези вызывает, даже при оптимальных режимах обжатий, раскрытие слитка и приводит к окончательному браку, Последующее изменение направления прокатки на 90 обеспечивает получение необходимых габаритных размеров подката. а достижение отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1,5-2,0 рье обеспечивает сохранение качества подката при изменения направления прокатки на 90 . Если отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка будет меньше
1,5, то при горячей прокатке после раскантовки возможно его раскрытие, приводящее к разрушению сплошной кромки слитка и невозможности осуществления дальнейшей прокатки. Прокатка слитка при геометрическом параметре очага деформации, т.е. при отношении длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка больше 2,0 также не позволяет выравнивать скорости течения внутренних и наружных (контактных) слоев слитка и при2000149 водит к снижению качества геометрических размеров листов, Интервал ширины прорези, равной
0,05-0.07 от тол щи н ы слитка, выбирается исходя из воэможности изготовления про- 5 рези механической обработкой с высокой точностью размеров, а также воэможности нанесения термостойкого покрытия на поверхность прорези и, с другой стороны— исходя из необходимости получения качест- 10 венного клинового листа с высокой точностью геометрических размеров. В случае, если заданная ширина прорези будет меньше 0.05 от толщины слитка. то при малых толщинах слитка невозможно выполнить та- 15 кую прорезь механической обработкой, позволяющей получить высокую точность геометрических размеров и тем более невозможно нанести на поверхность прорези равномерный слой термостойкого покры- 20 тия. Если же ширина прорези будет больше
0,07 от толщины слитка, то закрытие прорези, особенно на толстых слитках, может быть достигнуто лишь за несколько проходов прокатки, что в свою очередь при раз- 25 ной толщине участков слитка, разделенных прорезью, приводит к неравномерной деформации и появлению волнистости, снижающей точность геометрических размеров клиновых листов, 30
Выполнение глубины прорези, кратной
1,1-2,1 отношения ширины клинового листа к вытяжке при горячей прокатке до изменения направления прокатки, позволяет осуществлять рациональный раскрой 35 качественного клинового листа по ширине, . Если глубина прорези будет кратна меньше чем 1,1 отношения ширины клинового листа к вытяжке при горячей прокатке по ширине, то при однократном раскрое клинового ли- 40 ста по ширине трещины, появляющиеся при холодной прокатке листов на боковых кромках, не убираются полностью, что приводит к браку при резке листов в меру, особенно на листах из малопластичных сплавов. Если 45 же глубина прорези будет кратна больше чем 2,1 отношения ширины клинового листа к вытяжке при горячей прокатке по ширине, то получить рациональный раскрой нельзя, особенно при многократном отношении 50 ширины листа в ширине, получаемой после холодной прокатки заготовки, иэ-эа значительных отходов при резке клиновых листов.
Часть слитка без прорези обрезается в 55 процессе горячей прокатки перед раскантовкой слитка и в дальнейшем может быть использована для получения обычного плоского проката.
Покрытие поверхности прорези перед горячей прокаткой термостойкими противосварочными смазками вызвано необходимостью получения качественных клиновых листов, особенно при прокатке листов. на поверхности которых образуются хрупкие легкоразрушающиеся окисныя плены, При прокатке слитков иэ таких сплавов без нанесения противосварочного термостойкого покрытия на поверхность прорези контактные поверхности клиновых листов могут образовывать металлические связи, при этом их разделение в момент обрезки концов листа будет невозможным, что приведет к браку готовой продукции.
Правка клиновых листов растяжением позволяет улучшить выкатку и значительно уменьшить непланшетность листов. Осуществление правки растяжением клиновых листов, полученных предлагаемым способом, стало возможным благодаря тому, что правке подвергаются одновременно два листа с клиновидностью, направленной навстречу друг другу. Невозможность осуществления правки растяжением клиновых листов в известных способах, в том числе и в способепрототипе, приводит к необходимости правки листов после термической обработки прогладкой в валках прокатного стана, т,е. к нагартовке листов, что снижает их динамические характеристики прочности.
Пример. Получали клиновый лист из алюминиевого сплава Д16, длиной 5600 мм, шириной 600 мм с клиновидностью от 2,85 до 1.0 мм по всей дли не.
В качестве исходной заготовки под прокатку использовали слиток размерами
118х527х900 мм прямоугольной формы с плоскими гранями, причем в слитке со стороны средней грани на всю его длину дисковой фрезой выполняли прорезь глубиной
250 мм, расположенную наклонно к большой грани слитка под углом, определяемым иэ соотношения; а =arctg Л Л
h>- г .. г 1
m где а — угол наклона прорези. рад;
hi - 2,85 мм и йг - 1,0 мм — толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа:
1 5600 мм — длина клинового листа;
118 — 7,1
Лк =
27
4,1 - вытяжка при горячей прокатке до изменения напра .1ения прокатки;
2000149
= агс tg 0,065 = 3 43
Ф
35
Л=
27
- 7-суммарная вытяжка при
1 горячей и холодной прокатке после изменения направления прокатки;
m 1,02 — коэффициент, зависящий от уширения.
Отсюда
2,85 — 1,0
= Ctg — 56ОΠ— 41 102 =
Ширину прорези выполняли равной 7,1 мм. что составляло 0,06 (среднее значение в формуле изобретения) от толщины одного иэ концов клинового листа (hz - 1,0 мм) на вытяжку при горячей и холодной прокатке (110,9/3,85 - 28,8) и на коэффициент, зависящий от уширения (1/1,02). В результате получали 1.110.9/3,85 1/1,02 - 28,2 мм — это расстояние от большой грани слитка до прорези. Глубину прорези (250 мм) выполняли кратной 1,7 отношения ширины клинового листа (600 мм) к вытяжке при горячей прокатке до изменения направления прокатки (110,9/27 - 4,1/, т.е. 1.7 600/4,1 - 250. Поверхность прорезей перед прокаткой покрывали термостойким противосварочным покрытием.
Слиток нагревали в печи сопротивления до температуры 430 С и катали нэ стане
"трио" по схеме: 118-114-96-80-65-52-44-3630-27 мм, задавая в валки в каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, т.е. осуществляя прокатку на ширину. При этом отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка (геометрический параметр очага деформации д/h p) изменялось от прохода к проходу как: 0,46-0, 76-0, 86-1. 01-1, 17-1, 12-1, 34-1, 41-1,15.
Затем осуществляли обрезку переднего и заднего концов подката, раскантовку на
90" и дальнейшую горячую прокатку по схеме: 27-22-19-16.5-14.5-11,5-10-9-8 мм, При этом отношение длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка изменялось кэк 1,7-1, 6-1. 7-1, 7-1, 7-1, 9-2, 2-2, 0-2, 2,2, т.е. в первом проходе после раскантовки было больше 1,5, но меньше
2.0.
Холодную многопроходную прокатку проводили на стане дуо "1800" на толщину
3,85 мм, После прокатки проводили термическую обработку закалкой в вертикальных закалочных печах, правку и резку листов на готовый размер 1,0-2,85-600х5600 мм, Замеры толщины клиновых листов показали, что разнотолщинность листов укладывается в допуск 0,1, т.е, в 2 раза меньше. чем в способе-прототипе. где предельные отклонения на толщину клиновых листов составляют +0.2 мм. Кроме того, в сравнении с прототипом повышено качество выкатки: так непланшетность или-отставание листа от плоскости плиты при свободной укладке листа составляет 20 мм (особенно на клиновых листах, подвергнутых правке растяжением), в то время как на листах, полученных в соответствии со способом-прототипом, непланшетность составляет 40 мм, т.е. в два раза больше.
Формула изобретения
1. Способ получения клинового листа, включающий изготовление слитка прямоугольной формы с плоскими гранями, горячую и холодную прокатку, правку и обрезку концов, отличающийся тем,чтовслитке со стороны средней (боковой) грани на всю длину выполняют прорезь, расположенную наклонно к большой грани слитка, горячую прокатку ведут, задавая в валки в каждом проходе среднюю без прорези грань слитка, затем при достижении отношения длины дуги контакта с валками к средней толщине раскатанного слитка 1.5-2,0 изменяют направление прокатки на 90О, при этом угол наклона прорези определяют из соотношения
a=arctg Лк Л 1! h2 . 2 1
1 m где a — угол наклона прорези, рад;
h! и hc — толщина соответственно переднего и заднего концов клинового листа, мм;
I — длина клинового листа, мм:
Л вЂ” вытяжка при горячей прокатке до изменения направления прокатки;
il — суммарная вытяжка при горячей и холодной прокатке после изменения направления горячей прокатки;
m — коэффициент, зависящий от уширения, определяется экспериментальным путем и равен 1.014-1;03, и ширину прорези выполняют равной 0,05-0,07 от толщины слитка на равных расстояниях от больших граней слитка, определяемых кэк произведение толщины одного иэ концов клинового листа, вытяжки при горячей и холодной прокатке и коэффициента уширения, глубину прорези выполняют кратной (1,08 — 1,12)п, где n = 1 2, 3 и т.д отношению ширины клинового листа к вытяжке при горячей прокатке до иэменени нзпоэвления прокатки.
2000149
Составитель А.Маслов
Техред М.Моргентал Корректор А.Козориз
Редактор С.Кулакова
Заказ 3056
Тираж Подписное
НПО "Поиск" Роспатента
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
2. Способ по n,1,отл ичэющийся тем, что при прокатке слитков, на поверхности которых образуются хрупкие легкоразрушающиеся окисные плены, поверхность прорезей перед прокаткой покрывают тер- 5 мостойким протиеосварочным покрытием. не образующим на поверхности пятен.
3. Способ по и 1, о тл и ч à ю щи и с я тем, что правку ведут растяжением.
