способ правки длинномерной заготовки

Формула изобретения

Способ правки длинномерной заготовки, включающий непрерывное движение натянутой длинномерной заготовки через зону правки и нагрев ее в зоне правки, отличающийся тем, что осуществляют непрерывное возбуждение поперечных колебаний нагретой длинномерной заготовки в зоне правки посредством взаимодействия заготовки со свободно надетым на нее кольцом из ферромагнитного материала, приводимым в движение внешним вращающимся магнитным полем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано в машиностроении, радиоэлектронике, электротехнике, медицинской технике и в производстве композиционных материалов.

Известен способ правки длинномерной заготовки, включающий непрерывное движение натянутой длинномерной заготовки через зону правки и нагрев ее в этой зоне.

Задача изобретения заключается в обеспечении возможности высокоточной правки длинномерной заготовки без внесения при этом в нее поверхностных и прочностных дефектов.

Технический результат достигается за счет того, что в способе правки длинномерной заготовки, включающей непрерывное движение натянутой длинномерной заготовки через зону правки и нагрев ее в этой зоне, осуществляют непрерывное возбуждение поперечных колебаний нагретой длинномерной заготовки в зоне правки посредством взаимодействия заготовки со свободно надетым на нее кольцом из ферромагнитного материала, приводимым в движение внешним вращающимся магнитным полем.

На чертеже представлена схема установки для правки. Заготовка 1 роликами протяжки 2 подается через токосъемники 3, успокоители колебаний 4, вентиляторы воздушного охлаждения 5, электромагнит 6 генератора колебаний, кольцо 7 из ферромагнитного материала и ролики 8 регулировки натяжения. Стрелка указывает направление протяжки заготовки. Для варианта нагрева заготовки с помощью трубчатой печи расположение последней показано на чертеже пунктиром. При использовании этого способа нагрева токосъемники 3 и вентиляторы 5 не нужны.

Зоной правки является участок между успокоителями колебаний 4. Нагрев заготовки производится постоянным электрическим током, подводимым к ней от стабилизированного источника питания / на черт. не показан/ через токосъемники 3. Последние выполнены в виде легких подпружиненных графитовых пластинок и исключают возможность возникновения электрической дуги при протекании тока. Вентиляторы 5 служат для предотвращения перегрева заготовки в начале и в конце зоны правки, где вследствие малой амплитуды колебаний естественная теплоотдача заготовки значительно ниже, чем в средней части зоны правки. Кроме того, первый по ходу движения заготовки вентилятор охлаждает ее в области соприкосновении с сердечником генератора.

Точность правки заготовки на описанной установке существенно зависит от величины "угла правки" =/A/L/360^o, где A максимальная амплитуда колебаний заготовки, L длина зоны правки, т. е. расстояние между успокоителями 4.L приблизительно равно максимальной длине волны колебаний. Угол a определяет угол раствора конуса, образуемого колеблющейся заготовкой в конце зоны правки, где происходит окончательная точная рихтовка заготовки. Наивысшая точность правки достигается при значениях угла a9, лежащих в пределах от 5^o до 7^o. Другим условием качественной правки является условие реализации достаточно большого числа (порядка 1000 и более) рихтующих перегибов каждого участка заготовки за время его обработки. Это условие приблизительно эквивалентно условию wL/V> 5006, где V скорость протяжки заготовки /м/сек./, L длина зоны правки /м/, w частота вращения магнитного поля в генераторе колебаний /Гц/.

Пример. Правке подвергают нагартованную проволоку диаметром 0,35 мм из коррозионно-стойкой аустенитной стали 12Х18Н10Т /ГОСТ 18143-72/. Исходная проволока имеет радиус кривизны в пределах от 100 до 300 мм. Правку осуществляют в следующем режиме: температура проволоки 800 830^oC, максимальная амплитуда колебаний проволоки A 15 мм, длина зоны правки L 900 мм, скорость протяжки проволоки V 0,06 м/сек, частота вращения магнитного поля генератора колебаний w= 50Гц. При таком режиме угол a 6^o, а величина wL/V =750/#//17,. Натяжение проволоки равно 6H и составляет 20 25% от натяжения обрыва проволоки при указанной температуре.

Электромагнит имеет конструкцию, аналогичную конструкции статора типичного асинхронного электродвигателя, и создает в рабочей области вращающееся магнитное поле круговой поляризации. Кольцо по своей конструкции является тонким диском с диаметром внутреннего отверстия d₁ (25 - 30)d, где d диаметр рихтуемой заготовки, и с внешним диаметром d₂ (0,3 0,4)D, где D диаметр рабочей области электромагнита; толщина кольца составляет (1,5 2)d. Кольцо изготавливают из материала с высокой магнитной проницаемостью типа электротехнической стали Э310.

Принцип действия генератора колебаний состоит в следующем.

При включении электромагнита в его рабочей области создается вращающееся магнитное поле, намагничивающее сердечник генератора и стремящееся вовлечь его во вращение вокруг проволоки с частотой, равной частоте вращения поля. Однако за счет того, что сердечник взаимодействует с упруго натянутой проволокой, имеющей частоты собственных поперечных колебаний на нижних гармониках, несоизмеримые с частотой вращения магнитного поля / выполнение этого условия обеспечивают регулировкой натяжения нагретой длинномерной заготовки/, резонансный /синхронный с полем/ режим вращательного движения сердечника оказывается неустойчивым.

В результате правки получают практически прямолинейную проволоку, имеющую среднестатическую стрелу прогиба 0,6% от длины исследованных образцов /измерения проводились на партиях подряд взятых образцов длиной 200 мм/. Сравнительное микроскопирование исходной и обработанной проволок показывает, что класс чистоты поверхности проволоки после правки не снижается. Термическое воздействие на проволоку, возникающее в процессе правки, не приводит к ее разупрочнению, поскольку относительно невысокий нагрев и его малая длительность / проволока проводит на участке правки 15 сек./, имеющие место при данном способе, не приводят к рекристаллизации поверхностного нагартованного слоя проволоки. Более того, измерения показывают, что такое воздействие повышает прочность проволоки; это связано с тем, что при используемых температурах нагрева /800 830^oC в стали происходит быстрое выделение упрочняющей карбидной фазы.

Способ позволяет производить правку заготовки при ее натяжении, составляющем 20% и менее от натяжения разрыва. Это возможно потому, что многократная рихтующая деформация изгиба заготовки индуцируется ее поперечными колебаниями, возбуждение которых возможно при весьма слабых продольных натяжениях. Эта особенность позволяет производить качественную правку заготовок, обладающих малой прочностью на разрыв / например, проволок из цветных металлов, либо заготовок очень малого диаметра/.

Следует отметить, что помимо правки металлической проволоки, способ может быть использован для выпрямления длинномерных изделий, изготовленных из других материалов, в частности из различных пластмасс. Для этого нагрев материала до температуры его размягчения осуществляют с помощью установленной в зоне правки трубчатой печи.