способ резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов

Формула изобретения

Способ резки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов отрезным инструментом, включающий смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания, отличающийся тем, что в качестве смазки используют пеномоющее средство, которое подают в зону резания на режущую кромку отрезного инструмента в количестве 1-10 г на один рез.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к способам резки полуфабрикатов (слитков, штанг, проката и других) из алюминиевых сплавов.

В процессе производства заготовок из слитков алюминиевых сплавов используется операция по их разрезке на мерные заготовки. В результате этого образуется большое количество стружки, загрязненной минеральным маслом, используемым в качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на вышеуказанной операции. Образующаяся стружка используется в качестве оборотного материала для выплавки алюминиевых сплавов, которая по Правилам безопасности ПБ 11-242-98 перед поступлением в плавильную печь должна быть полностью обезжирена и сбрикетирована. Однако для обезжиривания загрязненной алюминиевой стружки требуются значительные дополнительные затраты, которые приводят к повышению себестоимости изтовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Известны способы резки крупногабаритного полуфабриката из алюминиевых сплавов разным режущим инструментом, например дисковой пилой, фрезой, режущими дисками, расположенными на планшайбе, и другими инструментами.

Известен способ резки круглой заготовки гладкими дисками, расположенными на вращающейся планшайбе, включающий подачу заготовки к режущему инструменту и резку заготовки путем обката ее дисками при направленной подаче их к центру (A.с. СССР №203431, Кл. 49С 12/01, опубл. 28.09.1967 г.).

Известный способ резки не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной минеральным маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Известен способ резки проката по меньшей мере одним диском, включающий подачу диска к отрезаемому прокату и вращение диска с изменением угловой скорости в процессе резки, при этом соотношение частоты вращения диска в момент окончания резки и номинальной частоты вращения диска до начала резки выбирают из следующего выражения:

где V₁ - номинальная частота вращения диска до начала его подачи, об/мин;

V ₂ - частота вращения диска в момент окончания резки, об/мин;

(Патент RU №2036752 С1, В23D 23/00, В23D 45/00, опубл. 06.09.1995 г.).

Известный способ резки проката не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной минеральным маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является известный способ резки алюминиевых труб на мерные заготовки, включающий резку отрезным инструментом, смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания (A.с. СССР №1296322 А1, В23D 45/00, B23Q 11/02, опубл. 15.03.1987 г.).

Известный способ резки не исключает загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резки и отличается сравнительно высокой себестоимостью изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов из-за необходимости дополнительных затрат на обезжиривание загрязненной маслом стружки для последующей ее переработки путем переплава в слитки.

Задачей изобретения является исключение загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резания и снижение себестоимости изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при обеспечении установленных требований к охлаждению режущего инструмента.

Технический результат достигается тем, что в отличие от наиболее близкого аналога, включающего резку отрезным инструментом, смазку зоны резания и удаление отходов в процессе резания - по заявляемому техническому решению - для смазки используют пеномоющее средство, которое подается в зону резания на режущую кромку инструмента в количестве 1-10 г на один рез.

При анализе патентных и научно-технических источников не выявлено технических решений, обладающих всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. Сравнение заявляемого способа не только с наиболее близким аналогом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что известно применение пеномоющих средств, например водного моющего раствора для очистки металлической стружки от смазки в процессе подготовке ее к переработке (Патент RU №2238171 C1, B22F 8/00, С22В 34/00, опубл. 20.10.2004 г.).

Известна подача смазки на режущие кромки инструмента. Однако выявленные технические решения лишь частично содержат существенные признаки, но не обладают всей совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения. В заявляемом способе только вся заявляемая совокупность известных и неизвестных существенных признаков позволяет получить новый, ранее неизвестный положительный эффект, заключающийся в исключении загрязнения стружки алюминиевых сплавов минеральным маслом в процессе резания и существенном снижении себестоимости изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Использование в заявляемом способе резки пеномоющих средств, например жидкого технического мыла для смазки зоны резания вместо СОЖ, содержащей минеральное масло, позволяет исключить загрязнение минеральным маслом стружки, образующейся в процессе резания, и дополнительные затраты на обезжиривание стружки перед ее переработкой путем переплава в слитки. При этом стабильно исключается налипание стружки на режущий инструмент и обеспечивается его охлаждение в соответствии с установленными нормами. Отсутствие дополнительных затрат на обезжиривание стружки перед ее переработкой путем переплава в слитки позволяет существенно снизить себестоимость изготовления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.

Для проверки заявляемого технического решения была проведена следующая работа. Слиток алюминиевого сплава Б1T по ТУ 95.2222-90 диаметром 150 мм и длиной около 5 метров разрезали на мерные заготовки на отрезном станке МП-36 с помощью дисковой пилы. Стружку из зоны резания удаляли путем транспортирования ее по наклонной поверхности под действием своего веса в контейнер.

Пример 1

По заявляемому техническому решению смазку зоны резания слитка осуществляли жидким хозяйственным мылом «Онега» по ТУ 6-36-216-93, которое подавали на режущие кромки дисковой пилы. Количество жидкого мыла, подаваемого в зону резания, варьировали в следующих пределах: 0,5; 1; 5; 10; 12 г на один рез.

Пример 2

По заявляемому техническому решению смазку зоны резания слитка осуществляли жидким мылом Прим-Экси по ТУ 3281-001-18431309-98. Количество жидкого мыла, подаваемого в зону резания слитка, составляло 1 и 10 г на один рез.

Пример 3

По наиболее близкому аналогу смазку зоны резания слитка осуществляли цилиндровым маслом «Вапор» по ТУ.

По каждому варианту выполняли по 3 реза слитка. Для сравнения по заявляемому техническому решению осуществляли резку слитков алюминиевого сплава Б1T диаметром 154 и 185 мм, а также слитков из алюминиевых сплава АМСН1 по ТУ 95.2222-90 и С-80 по ТУ 001.309-89 диаметром 150 мм.

В ходе выполнения данной работы определяли по стандартным методикам относительную себестоимость изготовления 1 кг полуфабриката из алюминиевых сплавов.

Для оценки влияния содержащегося в пеномоющих средствах значительного количества натрия и калия в виде соответствующих солей жирных кислот (0,79-7,6 г/л натрий и 0,15-1,5 г/л калий) на их содержание в слитках алюминиевых сплавов проводили опытные плавки слитков из стружки, образованной по заявляемому техническому решению. При этом для выплавки слитков использовали стружку по двум вариантам: с отмывкой стружки водой после резания слитков и без отмывки. Было установлено, что содержание натрия и калия в выплавленных слитках из вышеуказанной стружки не превышает их значений для штатных слитков алюминиевых сплавов, т.к. содержащийся в пеномоющих средствах натрий и калий переходит в процессе плавки в шлак и значительно повышает в нем содержание вышеуказанных элементов.

Результаты исследований приведены в таблице.

Анализ данных, представленных в таблице, показывает, что заявленный способ отличается от наиболее близкого аналога отсутствием загрязнения стружки минеральным маслом в процессе резания и более низкой себестоимостью изготовления 1 кг полуфабриката из алюминиевых сплавов (81,9-87,5% по заявляемому способу вместо 100% по наиболее близкому аналогу).

При этом во всем заявленном диапазоне количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства не происходит налипания стружки на режущий инструмент при обеспечении установленных требований к охлаждению режущего инструмента.

Оптимательными параметрами заявляемого способа являются следующие (опыты №№1-12):

- количество подаваемого в зону резания на режущую кромку инструмента пеномоющего средства 1-10 г на один рез.

Уменьшение количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства менее 1 г на один рез приводит к налипанию стружки к режущему инструменту и его перегреву.

Увеличение количества подаваемого в зону резания пеномоющего средства более 10 г на один рез приводит к значительному повышению себестоимости изготовления полуфабриката из алюминиевых средств без дальнейшего улучшения качества реза.

Заявляемый способ опробован с положительным результатом в производственных условиях ОАО ЧМЗ при опытной разрезке слитков алюминиевого сплава Б1Т диаметром 150 мм на отрезном станке МП-36. В настоящее время проводятся работы по внедрению заявляемого способа в производство.

Таблица
Сравнительные данные заявляемого способа и наиболее близкого аналога
№	Вариант технического решения	Материал полуфабриката	Диаметр слитка, мм	Марка смазочной жидкости	Количество смазки на 1 рез, г	Результаты испытаний
опыта						Наличие налипания стружки на инструмент	Наличие загрязнения стружки маслом	Соответствие охлаждения режущего инструмента установленным требованиям	Относительная себестоимость изготовления 1 кг полуфабриката, % отн.
1	Заявляемый способ	Б1Т	150	«Онега»	1	нет	нет	да	81,9
2	-«-	Б1Т	150	-«-	10	нет	нет	да	84,7
3	-«-	Б1Т	154	-«-	1	нет	нет	да	82,5
4	-«-	Б1Т	154	-«-	10	нет	нет	да	86,1
5	-«-	Б1Т	185	-«-	1	нет	нет	да	82,4
6	-«-	Б1Т	185	-«-	10	нет	нет	да	86,4
7	-«-	АМСН1	150	-«-	1	нет	нет	да	83,2
8	-«-	АМСН1	150	-«-	10	нет	нет	да	87,5
9	-«-	С-80	150	-«-	1	нет	нет	да	84,3
10	-«-	С-80	150	-«-	10	нет	нет	да	87,1
11	-«-	Б1Т	150	Прим-Экси	1	нет	нет	да	82,5
12	-«-	Б1Т	150	Прим-Экси	10	нет	нет	да	87,4
13	Наиболее близкий аналог	Б1Т	150	Цилиндровое масло «Вапор»		нет	есть	да	100