Станок для закатки концов трубных заготовок. Станок для изготовления змеевиков из трубных заготовок Станки и механизмы для изготовления трубных заготовок

Главное направление в организации крупных заготовительных производств - строительство монтажных заводов, обслуживающих большое количество монтажных организаций. Монтажные заводы выпускают:

укрупненные узлы из трубных заготовок стальных и чугунных труб для систем отопления, водоснабжения, газоснабжения, канализации, водостоков и обвязок котельных, центрально-тепловых пунктов, насосных, бойлерных и др;
воздуховоды и фасонные части к ним из листовой стали для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, емкости и металлоконструкции из листовой и сортовой стали;

нестандартные фланцы для стальных труб и воздуховодов, средства крепления трубопроводов из стальных, чугунных и пластмассовых труб, а также и вентиляционных воздуховодов;
укомплектованные нагревательные приборы.

Кроме того, на монтажных заводах собирают агрегаты, состоящие из насосов и вентиляторов с электродвигателями, производят ремонт монтажного инструмента и изготовление приспособлений для производства монтажных работ.

Технология производства на монтажных заводах ведется по операционному, поточно-операционному или конвейерному методу.

При операционном методе изделия обрабатывают на станках раздельно по операциям, но в произвольной последовательности, при этом рабочий выполняет не одну, а несколько операций.

Поточно-операционный метод характеризуется расчленением всех заготовительных и монтажных работ на отдельные операции, выполняемые в технологическом потоке специализирующимися на определенных операциях рабочими. Технологический поток организуется так, чтобы рабочему не приходилось делать лишних движений при обработке деталей.

При конвейерном методе производства строгая последовательность выполнения операций становится принудительной, так как обрабатываемые изделия движутся на конвейере от одной операции к другой; рабочие места при этом постоянные и строго фиксированные.

Современный монтажный завод заготовок для санитарно-технических систем состоит из трубозаготовительного цеха монтажных узлов из стальных труб диаметром до 50 мм с отделениями типовых трубных деталей и подготовки арматуры;

трубозаготовительного цеха сварных монтажных узлов из стальных труб диаметром более 50 м;
трубозаготовительного цеха монтажных узлов из чугунных канализационных и пластмассовых труб;
цеха заготовки воздуховодов, фасонных частей и других изделий для систем вентиляции;
котельно-сварочного цеха по изготовлению емкостей, металлоконструкций и других изделий, механического и кузнечно-прессового цехов;
отделения комплектации нагревательных приборов;
отделения огрунтовки готовых изделий.

При изготовлении трубных заготовок из труб диаметром до 50 мм принимают такую последовательность производственных операций разметка труб по монтажным чертежам или эскизам с натуры, перерезка труб; раззенковка их; нарезание или накатывание коротких и длинных резьб; гибка труб; комплектование заготовительных трубных деталей соединительными частями и арматурой; сборка трубных узлов на резьбах или на сварке; испытание на плотность и упаковка в транспортабельные пакеты или в контейнеры.

Для выполнения этих операций трубозаготовительный цех оборудован необходимыми станками, приспособлениями и инвентарем: отрезными, нарезными и гибочными станками, разметочными и сборочными верстаками, стеллажами для труб, стендами для испытания заготовленных узлов, сварочными аппаратами, механизированным горизонтальным и вертикальным транспортом, конвейерами для перемещения трубных заготовок. Первая операция заготовки труб - разметка.

Применяют два способа разметки труб. При одном способе рабочий размечает детали разных диаметров по каждому эскизу в отдельности. При другом способе слесарь одновременно размечает по нескольким эскизам детали одинакового диаметра труб, затем следующего диаметра и т. д. Это уменьшает количество отходов и ускоряет работу, так как освобождает рабочего от необходимости брать со стеллажа для каждого отдельного эскиза трубы разных диаметров От выбранного способа разметки зависит дальнейший технологический процесс заготовки трубопровода.

Заготовку трубопровода для санитарно-технических систем ведут по поточно-операционному методу с применением конвейеров. Обрабатываемая деталь передается конвейером от операции к операции, начиная с перерезки труб и кончая сборкой в узел.

Общий вид трубозаготовительного цеха с конвейером показан на рис. 87. Трубы со склада подаются в цех и укладываются на стеллаж-бункер 3 суточного запаса. Трубы из бункера 3 в соответствии с замерным эскизом поступают на разметочный стол трубоотрезного станка, где рабочий отмечает место перерезания трубы. После этого слесарь включает трубоотрезной станок и перерезает трубы на весь комплект заготовок по данному эскизу. На конце труб он наносит условный знак - требуемый вид обработки - и сбрасывает их в желоб трубоотрезного станка. Затем комплект труб вместе с эскизом сбрасывают в ячейку конвейера, который все время движется и доставляет детали к трубонарезным станкам 2.

Рис. 87. Цех для заготовки узлов санитарно-технических систем:
1 - трубогибочные станки, 2 - трубонарезные станки, 3 - бункер для труб, 4 - конвейер для заготовок санитарно технических систем

После нарезки трубы конвейером подаются к трубогибочным станкам 1. На одном из них изгибают трубы диаметром до 25 мм, а на другом - диаметром до 50 мм. Далее заготовки собирают в монтажные узлы согласно эскизам, навертывают на трубы фасонные части, а также арматуру.

Собранные узлы трубопроводов конвейером доставляются к месту опрессовки их сжатым воздухом на герметичность в ванне с водой. После опрессовки узлы поступают на верстак для комплектования, при котором проверяют соответствие эскизу деталей узла, добавляют необходимые стандартные детали (например, сгоны) и комплектуют этажестояк. Проверенные и скомплектованные детали связывают проволокой в пакет, привязывают к нему металлическую бирку с шифром этажестояка, а затем электрической талью по монорельсу направляют на склад готовой продукции.

При изготовлении сварных узлов детали трубопровода снимают с конвейера и помещают на секционный стеллаж, откуда подают к сверлильному станку, где сверлят отверстия для приварки муфт. От сверлильного станка детали подают в кабину сварщика для приварки муфт. После сварки детали передают для навертывания арматуры, а затем на конвейеры для опрессовки.

В отделение комплектации радиаторы доставляют в контейнерах на тележке для перегруппировки их на механизме ВМС-111М, затем их опрессовывают и укладывают в контейнер готовой продукции. В цехи по обработке чугунных канализационных труб трубы и фасонные части завозят и укладывают в стеллажи. Отсюда трубы поступают на разметочные верстаки для разметки по эскизу, а затем к станкам для перерезки и перерубки. После этого заготовленные детали труб и фасонные части на сборочных верстаках по эскизам собирают в узлы и заделывают раструбы.

После необходимой выдержки узлы укладывают на стеллажи, откуда направляют на склад готовой продукции Такой же технологический процесс заготовки трубопровода применяют в случае отсутствия конвейера, но при этом детали передают от операции к операции специальными тележками, передвигаемыми вручную, или посредством подвесных корзин, перемещаемых электрической талью по монорельсу.

Собранные детали и узлы или линии трубопровода, чтобы определить неплотность в соединениях, испытывают воздухом в ванне, наполненной водой. Для этой цели концы заготовки закрывают заглушками, из которых одна глухая (рис. 88, а), а вторая сквозная (рис. 88, б) с отверстием для подачи воздуха от компрессора. Заглушённую деталь опускают в ванну с водой, после чего открывают кран на воздушном шланге, соединенном с компрессором. Появившиеся воздушные пузырьки указывают места неплотного соединения деталей. Закрытие концов деталей заглушками с резьбой отнимает много времени. Более удобными являются быстросменные эксцентриковые заглушки. Их свободно надевают на конец трубы и закрывают, просто нажимая на эксценгриковую ручку.

Рис 88. Эксцентриковые заглушки:
а - глухая, б - сквозная, 1 - корпус, 2 - резиновое кольцо, 3 - упорный поршень, 4 - крышка, 5 - ось, 6 - эксцентриковая ручка, 7 - упор, 8 - контргайка, 9 - штуцер

Детали и узлы санитарно-технических систем должны быть испытаны на месте их изготовления:

детали и узлы трубопроводов систем отопления - гидравлическим давлением 0,8 МПа или пневматическим давлением 0,15 МПа;
детали и узлы трубопроводов систем холодного и горячего водоснабжения - гидравлическим давлением 1 МПа или пневматическим давлением 0,15 МПа, смывные и переливные трубы- гидравлическим давлением 0,2 МПа или пневматическим 0,15 МПа;
детали и узлы стальных трубопроводов, предназначенные для заделки в отопительные панели, - гидравлическим давлением 1 МПа.

Продолжительность гидравлического или пневматического испытания деталей и узлов трубопроводов 1- 2 мин. Обнаруженные при испытаниях неплотности трубопроводов должны быть устранены.

В трубозаготовительном цехе чугунных трубопроводов собирают монтажные узлы систем хозяйственно- фекальной и ливневой канализации. Технологический процесс в цехе организуется по поточно-операционному методу в такой последовательности: размечают трубы и фасонные части на верстаке: перерубают трубы и фасонные части на специальном механизме; собирают узлы на стенде-карусели; заделывают раструбные стыки, кроме монтажных. Монтажные узлы укомплектовывают средствами крепления и задвижками, если они предусмотрены по проекту.

В этом же цехе (обособленное помещение) заготовляют пластмассовые трубопроводы для систем канализации и водостоков.

Приступая впервые к выполнению работы на монтажном заводе, молодой рабочий должен получить от мастера подробные указания о правилах и приемах безопасного ее выполнения. Работать можно только на исправных станках и механизмах. Все вращающиеся части станка и механизма - зубчатые колеса, шкивы, ременные передачи - должны иметь прочно укрепленное ограждение Нельзя надевать и переводить на ходу приводные ремни и касаться вращающихся частей, так как при этом можно получить ранение.

Рабочий инструмент и обрабатываемые детали нужно прочно укреплять на станке до его пуска. Менять рабочий инструмент, устанавливать и укреплять обрабатываемые детали, чистить и смазывать станок, убирать стружку и опилки можно только после остановки станка. Нельзя передавать или принимать инструмент или заготовку через станок во время его работы.

Станки и электрооборудование должны иметь защитное заземление. У рубильников для пуска электродвигателей станков и механизмов не должно быть оголенных проводов, они должны быть защищены кожухами и заземлены. При прекращении работы станок следует остановить, рубильник выключить, а рабочий инструмент отвести от отрабатываемой детали.

Слитки поступают в отделение нагрева, где их нагревают до 1200 °С, и передают краном на рольганг термофрезерного агрегата. За время зачистки слитка температура его на 40-90 °С падает, и после обработки слиток может быть направлен на подогрев в колодец или непосредственно к прокатному стану. На агрегате одновременно зачищают и грани, и кромки слитка; фреза снабжена двумя рядами зубьев (резцов). Зубья для обработки граней смонтированы в наклонных пазах фрезы, зубья для обработки кромок, профилированные в соответствии с кромкой слитка, - в прямых пазах (рис. 1). Износ зубьев, изготавливаемых из углеродистой термически обработанной стали, составляет около 1 мм на каждые 50 слитков и при допускаемом износе 10 мм (после чего требуется восстановление резцов) стойкость фрезы составляет 500 резов. Средняя толщина снимаемого слоя металла составляет 7.. .8 мм.

Рама станка установлена на подвеске в стойке. На раме смонтирован электрический двигатель (3). Клино-ременная передача (4) передаёт вращение от двигателя шпинделю (2). На шпинделе (2) смонтирован абразивный круг (1). Рамка свободно поворачивается и качается (угол поворота любой). Заготовка (5) с дефектами, предназначенная для их устранения, перемещается по рольгангу (6) (вдоль оси) .

Для тяжелых штанг применяются подъемные ролики (7). Они позволяют поворачивать заготовку вокруг оси. Ролики (7) поднимаются пневмоцилиндром (8). Так можно ремонтировать любой отрезок наружной поверхности заготовки.

Ручная огневая зачистка производится с помощью резаков. Производительность ручной огневой зачистки зависит от скорости нагрева стали до температуры начала воспламенения. Обычно время нагрева колеблется от 10 до 20 с (зависит от марки стали, мощности пламени и условий зачистки). Для ускорения зажигания в пламя подается пруток из низкоуглеродистой стали 4-4,5 мм, который, быстро расплавляясь, сокращает процесс зажигания на 3...4 с.

Подача прутка и начало зачистки происходят следующим образом. Отрегулировав пламя зажигательной смеси, резак направляют под углом 15-25° к поверхности зачищаемого металла и приоткрывают клапан; конец прутка подают в пламя, где он быстро расплавляется. Когда на поверхности прутка образуются капли расплавленного металла, открывают полностью клапан или вентиль, чтобы подать кислород, и начинают зачистку.

Продолжительность нагрева до момента воспламенения можно сократить, если применить предварительную подрубку дефекта пневматическим молотком, и струю отрегулированного пламени подвести к месту подрубленной стружки под углом 60...75° к поверхности металла. Как только требуемая температура достигнута, подают кислород, направляют резак под углом 15...25° и сообщают резаку поступательное движение. При подаче сильной струи кислорода каплю расплавленного металла надо сдуть с поверхности прутка, этим предотвращается сильный разогрев металла. Задержка включения подачи кислорода ведет к остыванию поверхности прутка, соприкасающейся с пламенем, этим также предотвращается сильный разогрев металла.

Использование при зачистке металла для ускорения плавления металлического прутка подрубленной пневматическим молотком стружки увеличивает производительность огневой зачистки примерно на 10-15 %. Быстрота ручной огневой зачистки зависит от быстроты движения резака. Это связано с качеством последнего, чистотой и давлением кислорода, с глубиной и шириной выплавляемой бороздки.

При зачистке одиночных пороков или при сплошной зачистке необходимо бороздки делать в один прием прямолинейными шириной 28...35 мм без острых переходов. Глубина зачистки определяется размерами дефекта заготовки и профиля, прокатываемого из неё. Чем глубже находится дефект, тем под большим углом наклоняют резак к поверхности обработки и тем меньше будет скорость продвижения резака. Во время процесса зачистки одной бороздки угол направления резака должен быть одним и тем же к поверхности. При огневой зачистке отношение ширины бороздки к глубине зависит от угла наклона головки резака. Зависимость обратная: чем меньше угол, тем больше это отношение. При глубоком залегании дефекта его приходится удалять за несколько проходов резака, причем дорожка выполняется с отношением ширины к глубине канавки, равным мин. 9:1.

Распространенными способами деления являются:

резка сдвигом
ломка
газопламенная и плазменная резка
резка механическими пилами
резка образивными кругами и анодно-механическая резка.

В трубном производстве чаще других используется резка сдвигом в холодном, теплом, горячем состоянии, ломка холодных заготовок, резка пилами заготовок холодных и горячих, резка ацетиленовой и плазменной горелкой.

Углеродистую круглую заготовку Ø макс. 140 мм разрезают в холодном состоянии кривошипными ножницами. Подогрев свыше 650 °С разрешает использование этого способа для резки заготовок Ø макс. 180 мм.

Заготовки (круглые) холодные из углеродистой или легированной стали Ø 150...200 мм ломают на гидравлическом прессе, предварительно надрезав на глубину макс. 20 мм вдоль хорды длиной 60...90 мм. Надрез делается ацетиленовой или плазменной горелкой.

Заготовки (квадратные, круглые) из высоколегированной стали Ø макс. 250 мм разрезают холодными или горячими с помощью пил. Раскрой исходной заготовки перед загрузкой её в печь осуществляют либо на мерные, либо на кратные отрезки. Во втором варианте окончательное деление заготовки осуществляют в горячем виде до зацентровки и прошивки. Длина мерной заготовки определяется размером готовой трубы.

Важно выбрать правильный зазор z между ножами. Если зазор меньше нормы, трещины не сходятся, и разделение происходит по двум примерно параллельным поверхностям. Отсюда на торце заготовки образуется трещина, и усилие резания сильно возрастает. При чрезмерно большом зазоре образуются утяжина и большой заусенец. Оптимальная величина зазора равна 2-4 % от Ø прутка.

Разрезку в штампах ножницами можно выполнить следующим образом:

1) открытой разрезкой (рис. 5), при которой не ограничивается подвижность прутка и его отрезаемого отрезка относительно ножей. Этот способ не даёт получить заготовки точной формы;

2) не полностью открытой разрезкой (рис. 6). Она отличается от первой операции тем, что с помощью прижима ограничивается подвижность прутка относительно неподвижного ножа. Подвижность отрезаемой части сохраняется без ограничения. Этот способ не даёт получить заготовки точной формы;

3) не полностью закрытой разрезкой (рис. 7), при которой и исходный пруток, и отрезаемая часть не могут поворачиваться относительно ножей из-за наличия поперечного зажима; искажения формы заготовки значительно меньше, чем при использовании первых двух способов; поперечный прижим заготовки может быть пассивным при использовании ножей в виде втулок или активным при использовании подвижных прижимов, перемещающихся от привода;

4) закрытой разрезкой (рис. 8), при которой отрезаемая часть прутка замыкается в полости режущего инструмента и подвергается дополнительному осевому сжатию силой N, создающему благоприятное напряженно-деформированное состояние.

При давлении в осевом направлении, деление происходит посредством пластического сдвига без скалывания, что обеспечивает гладкую, ровную торцевую поверхность, которая перпендикулярна оси заготовки. Этот способ используется для отрезания коротких заготовок длиной мин. 0,2 Ø прутка.

При высоких давлениях осевого сжатия может происходить схватывание заготовок и ножей с образованием задиров, поэтому данный способ используется при разрезке прутков из алюминия и меди, где схватывания почти нет.

Так как между ножами ножниц или штампа имеется зазор z, а трещины появляются в районе режущих кромок ножей, то поверхность среза может быть не перпендикулярна оси заготовки. С целью ликвидации этого дефекта выше описанными методами (не полностью открытой и не полностью закрытой отрезкой), пруток наклоняется под углом α к резу (рис. 9). Твердость материала определяет параметр угла α. Для сталей рекомендуется средний угол α = 4°.

Ножи, используемые в ножницах и отрезных штампах, имеют конструкцию, см.рис. 10. По форме рабочей полости ножи делят на открытые (полувтулочные) и закрытые (втулочные, очковые). Различают ножи цилиндрические и призматические. Втулочные ножи используют в штампах при методах не полностью открытой, не полностью закрытой отрезки, с пассивным зажимом (поперечным).

По традиционной классификации способов резки сдвигом разделение прутка кривошипными ножницами относится к не полностью открытой резке. При этом неизбежно происходит смятие торца и, как следствие, его неперпендикулярность (1...3°). Резка прутка в штампах по не полностью закрытой и закрытой схемам позволяет улучшить качество торца, однако связана с эксплуатацией штампов весьма сложной конструкции.

Чтобы получить приличное качество торца отрезаемой заготовки, был разработан способ и устройство для внедрения этого способа. Суть этого способа: исходная заготовка размещается в паре втулочных ножей. Один нож неподвижен, второй подвижен, делает при этом планетарное движение вокруг данной заготовки по спирали к центру. Режущая кромка подвижного ножа обеспечивает упругую и пластическую фазы процесса резки, образование микротрещин, их слияние в макротрещины и разделение. Характер движения подвижного ножа обеспечивается сочетанием определенного числа оборотов и смещением его к оси заготовки (подачей). Таким путем обеспечивают плавное деление прутка. Использование контрпривода для подвижного ножа во время деления позволяет полностью устранить смятие торца, а также его неперпендикулярность.

Ножи для холодной отрезки мягкой стали изготавливаются из сталей марок У8А, У10А, 6ХС, 9ХС, 7X3, 7ХГ2ВМ, ножи для отрезки сталей повышенной прочности - из сталей Х6ВФ, Х12М, ножи для отрезки прочных сталей - из сталей марок Р6М5, 6Х6ВЗМФС.

Ножи для разрезки с нагревом изготавливаются из сталей марок 6ХВ2C, 6ХС, 4Х5МФС, 5ХЗВМФС, 5ХГМ.

При отрезке заготовок высокого качества для каждого типоразмера прутка используют свой комплект ножей, по форме и размерам рабочей полости максимально приближенных к профилю разрезаемого проката. При использовании ножей одного размера для разрезки штанг разных сечений качество отрезанных заготовок ухудшается.

Холодная ломка является безотходным способом деления проката на заготовки. Это делается посредством его разрушения:

предварительно наносятся концентраторы напряжений, делаются надрезы при поперечном нагружении. Данный способ приемлем преобладающим образом для разделения проката из металла высокой твердости (сталей марок 45, 40Х, ШХ15). Заготовки из мягких материалов легко искривляются, и поэтому ломка для них малопригодна. Ломка применима для разделения прутков диаметром более 50 мм при длине заготовки мин. 0,8 от диаметра сечения.

Ломка характерна для разделения проката крупного сечений. Различают ломки: одноопорную, двухопорную и консольную (рис. 11). Консольная ломка обеспечивает наименьшую точность заготовок.

Концентраторы напряжений (надрезы) наносят газовой и плазменной горелкой, дисковой пилой, вдавливанием. При вдавливании пуансон на заготовке делает канавку треугольного профиля. Ломку осуществляют на прессовых агрегатах (кривошипных и гидравлических).

Преимущества холодной ломки заключаются в малых энергозатратах, простоте и хорошем сроке службы инструмента, возможном использовании универсального оборудования, возможном контроле за качеством металла при осмотре его излома.

Недостатками можно считать те факты, что метод невозможно использовать при делении профилей и труб из пластичных металлов; что необходимо предварительно наносить концентраторы; невысокое качество торцевой поверхности; невыдерживание размеров и объема получаемых заготовок; возможное образование торцевых трещин при ломке проката из высоколегированных сталей некоторых видов; а также повышенные предписания техники безопасности из-за возможности поражения отлетающими с высокой скоростью кусками металла и сильного звукового эффекта при мгновенном уменьшении усилия при отделении заготовки.

Заготовки Ø более 140 ломают в холодном состоянии.

Схему ломки заготовки см. рис. 11, б. Ломку ее производят на прессах гидравлических горизонтального типа (рис. 12). На заготовке делается заранее перпендикулярно ее оси надрез глубиной ок. 20 мм, надрез делается ацетиленовой пламенной горелкой.

Надрез делается ровным и точно фиксирует место излома. Надрез должен быть на стороне, противоположной движущемуся ножу.

Иногда заготовку перед нанесением концентратора заранее нагревают до 250-300 °С, затем закаливают для улучшения качества поверхности.

Наиболее эффективной реализацией этого способа следует признать сочетание двух горизонтальных гидравлических прессов с подающим рольгангом и подвижным упором, устройством плазменной резки и охлаждения подреза в виде поточных агрегатов.

При газопламенной резке металл сжигается в кислороде; благодаря ей продукты сгорания уходят из зоны разделения. Металл греется до температуры воспламенения, которая характерна при сгорании горючих газов, как ацетилен, пары бензина, керосина, пропан, метан). Используют 2 (два) типа газопламенной резки:

1) кислородную и
2) кислородно-флюсовую.

Кислородная резка применима для разделения легированных заготовок (из низко-, среднелегированных сталей, титановых сплавов) макс. 150 мм толщиной. Вблизи зоны разделения при кислородной резке образуется зона повышенного нагрева. Это зона термического воздействия, в которой повышается твердость металла благодаря закалке и образуется газонасыщенный слой.

Инструменты для кислородной резки - ручные резаки со сменными мундштуками, обеспечивающими пламя различной мощности (рис. 13). Для резки машинной используются переносные и стационарные машины, обеспечивающие разделение по контурам (прямым, криволинейным).

Для кислородной резки надо делать прорезь шириной 2,5-10 мм. 1-2% металла при этом теряется. На резку идет большой расход кислорода, необходимо тщательное проветривание (вентиляция) помещения.

Для кислородно-флюсовой резки характерно введение в зону разделения флюса вместе с кислородом. Сгорая, флюс увеличивает температуру в зоне резки. Способ такой обработки используется при резке легированных заготовок (из хромистых, хромоникелевых сталей, высоколегированных вольфрамосодержащих сталей, медных, алюминиевых сплавов).

Воздушно-дуговая резка - метод для разделения металла при расплавлении его дугой. Дуга образуется между заготовкой и электродом (электрод угольный или графитовый, не плавится). Сжатый воздух выдувает под давлением расплавленный металл из зоны реза. Этот метод подходит для резки С- сталей (низкоуглеродистых), низколегированной стали, для устранения дефектов (заделки трещин).

Дефекты резки - наличие зоны термического воздействия и заусенец по кромке после реза.

Плазменно-дуговая резка . Это процедура резки проката cтруей плазмы. При этом по электрической дуге (по каналу плазмотрона см. рис. 14) поступает газ (азот, аргон, водород или газовая смесь). Газ идет по дуге, обтекает её и выходит в виде плазмы, имея 10000...30000 °С.

Этим способом возможна разрезка металла при толщине макс. 300 мм. Способ используют для порезки заготовок из:

высоколегированных сталей
медных сплавов
алюминиевых сплавов

Плазменная резка более рентабельна в сравнении с резкой пилами.

Заготовка (1), подойдя к зацентровщику, засвечивает фотореле (2), с помощью которого через промежуточное реле (3) подается напряжение на электропневматический дистрибутор (4). Дистрибутор включает пневматический цилиндр (5) прижимного устройства 6, которое фиксирует заготовку на холостом ролике (7). От реле времени (8) напряжение подаётся на электро-пневмодистрибутор (9), который снимает воздушный подпор с клапана (10). Сжатый воздух в ресивере (11), преодолевая сопротивление пружины (12), отводит клапан (10) вправо. Воздух доходит до полости ствола (13) зацентровщика. Боек (14) смещается влево (под давлением воздуха), забирая кинетическую энергию для проделывания углубления в торце заготовки (1) и вывода ее из зоны действия фотореле (2). Далее отключаются дистрибуторы (4) и (9), а клапан (10) перекрывает доступ воздуха. Боёк в прежнее положение возвращает эжектор (5), создающий разрежение в стволе (13).

Более современным является пневматический зацентровщик с трехрычажным зажимом, позволяющий точно устанавливать заготовки различного Ø относительно бойка. Общие виды устройства см. рис. 16.

Зацентровщик заготовок состоит из подводящего рольганга (1), устройства выбрасывателя (2) с рычагами (3) и пневмопушки (4). Между пневмопушкой и рольгангом размещен трехрычажный центрователь, оснащенный роликами (5). На оси (6) рычажного центрователя находится кулачок (7). Он закреплен под ближним рычагом (8) устройства выбрасывателя.

На стволе (9) пушки (4) расположен толкатель (10), играющий роль пневмоцилиндра (11), шток которого оснащен упором (12). Упор стоит в пазу шайбы (13) ствола (9) пневматической пушки.

Устройство рычажного центрователя напоминает устройство центрователей на выходе станов винтовой прокатки. Особенность центрователя в том, что центрирующие ролики (5) закреплены на консоли снаружи корпуса (14). Заготовка зажимается у торца, этим достигается высокая степень в точности центрирования. При таком монтаже роликов следует снизить скорость передачи заготовки по рольгангу, так как заготовки могут проскакивать в проёмы между роликами.

Принцип работы зацентровщика следующий: заготовку подают по рольгангу (1) к пневмопушке (4) до упора шайбы (13). Пневмоцилиндр (15) стартует, рычаги (16) устройства центрователя идут на сведение, фиксируя заготовку. Вместе со сведением рычагов (16) устройства центрователя происходит разворот кулачка (7). Он воздействует на рычаг (3) выбрасывателя (2), поднимает рычаги с заготовкой над рольгангом (1), пока не совместятся ось заготовки и ось бойка (17). Энергия, развиваемая бойком (17), выбивает отверстие. На пневмоцилиндр (11) подаётся воздух. После зацентровки разводятся рычаги (16) устройства центрователя, и толкатель (10) выдает заготовку на рольганг (1).

Последним этапом является поступление зацентрованной заготовки на прошивку, а на зацентровщик приходит следующая заготовка. Цикл повторяется.

Современные способы высокоточной зацентровки

Пневматический зацентровщик с трехрычажным зажимом обеспечивает более качественную зацентровку. Однако точная установка исходной овальной заготовки точно по оси бойка принципиально невозможна. Было разработано приспособление, работающее по принципу трехвалкового стана и служащее для калибрования и зацентровки заготовок. Продольный разрез данной линии зацентровки см. рис. 17.

Приспособление для калибрования и зацентровки коротких заготовок содержит приемный стол (1) с заталкивателем (2), трехвалковую рабочую клеть (3) с индивидуальным или групповым главным приводом, выходную сторону (4). В очаге деформации, образованном рабочими валками (5), размещен водоохлаждаемый боек (6), который закреплен в упорной головке (7) на подшипниках. Упорная головка (7) удерживается рычагами (8) с шарниром (9) от осевого смещения. К шарниру прикреплен пневмоцилиндр. Шарнир (9) опирается на регулируемый упор (11), благодаря которому имеют место малые углы (1-2°). Средний шарнир (9) соединён с осями крайних шарниров (12) и (13). Оси шарниров (12) и (13) соединяются меж собой. Корпус упорной головки (7) имеет коническую поверхность и устанавливается в крайнем положении в конической втулке (14), на которой закреплен съемник (15). Для настройки зазоров в системе ломающихся рычагов шарнир (13) снабжен эксцентриковым валом (16) с пневмоприводом. Цифрами (17) обозначена заготовка, (18) - наклонный желоб.

Принцип работы устройства: перед прокаткой упорная головка (7) с бойком (6) устанавливается в переднее положение пневмоцилиндром (10). Шарнир (9) опирается в упор (11), эксцентриковый вал (16) повернут таким образом, чтобы были настроены зазоры в системе рычагов, и упорная головка плотно прижата к центрирующей втулке (14) с усилием, которое превышает осевое усилие металла, сосредоточенное на боёк при зацентровке.

Заготовку (17) толкатель (2) задаёт в валки (5), развернутые на небольшой угол подачи (6-8°). Заготовка захватывается ими, калибруется и, встречаясь с бойком (6), зацентровывается. По команде фотодатчика, фиксирующего положение переднего торца заготовки, эксцентриковый вал (15) поворачивается пневмоприводом в нейтральное положение, одновременно шарнир (9) пневмоцилиндром (10) направляется вверх, рычаги (8) также поднимаются, и упорная головка (7) с бойком (6) перемещаются в крайнее заднее положение. Заготовка, зацентрованная на заданную глубину, обкатывается валками, происходит ее калибровка по Ø.

С заготовки удаляется при этом печная окалина. Выдаются короткие заготовки из клети на отводящий рольганг по наклонному желобу (18). Разработана также конструкция выходной стороны зацентровщика с упорной головкой, которая отводится после зацентровки вверх для выдачи из клети длинных заготовок.

Для обеспечения рациональной подготовки переднего конца длинномерных (L/d>10) заготовок к прошивке был разработан метод, заключающийся в предварительной деформации переднего конца заготовки конической матрицей с целью формирования конического продольного профиля и правильного кругового сечения торца с последующим нанесением центрирующего углубления.

Приспособление для калибрования и зацентровки, схема - см. рис. 18. Данное приспособление состоит из сварной станины (1). На станине смонтированы механизмы, осуществляющие калибровку (2) и зацентровку (3) переднего конца, механизм удержания заготовки в оси рабочего инструмента (4), механизм подачи и выдачи заготовок (5), а также исполнительные механизмы (гидравлические и пневматические). Питание гидравлической системы осуществляется от гидростанции, работающей от рабочего давления 10 МПа.

На рис 19 изображена схема деформирующего блока зацентровщика, состоящего из корпуса (1), выполняющего одновременно роль гидроцилиндра. Поршень (2) цилиндра соединен с полым штоком (3), проходящим сквозь корпус. Перемещение поршня и штока ограничивают массивные крышки (4), соединенные на болтах. В конце штока со стороны заготовки по скользящей посадке крепится матрица (5), фиксируемая планкой (6). Внутри штока располагается штанга (7). На одном конце штанги установлен пуансон (8), на другом - регулировочная гайка (9). Штанга и шток соединяются меж собой посредством бронзовых втулок (10). К штанге через соединительную муфту крепится шток гидроцилиндра, осуществляющего движение пуансона. Рабочая жидкость поступает к поршню штока через специальные отверстия в крышках (4).

Передний конец заготовки и ее зацентровка калибруются следующим образом. Производят нагрев заготовки до температуры деформации, заготовка подаётся на наклонный стол зацентровщика, с которого она скатывается в призматические направляющие и устанавливается между ними с зазором 5-10 мм. Ход штанги (7), имеющей кроме гидропривода также привод от пневмоцилиндра, производит установку заготовки в осевом направлении, подвигая ее до касания задним концом регулируемого упора. Призматическими направляющими плотно зажимают заготовку, устанавливая ее соосно деформирующему инструменту. Затем матрицей, перемещаемой штоком (3), калибруют передний конец заготовки, свободный от контакта с направляющими, и пуансоном (8), наносят зацентровочное углубление заданной величины. Размер углубления регулируют упорной гайкой (9). Пуансон возвращается в прежнюю позицию, матрица отодвигается назад. Призматические направляющие передвигаются посредством гидро- и пневмоцилиндров. Они смещают заготовку с оси зацентровки, передают на транспортер, затем в приемный желоб на прошивной стан.

В развитии технологии по применению операций прошивки важное значение имеет выбор рационального способа прошивки, методов по его реализации. Интересен анализ наиболее распространенных методов прошивки по множеству характеристик:

техническим и технологическим предпосылкам;
качественным показателям гильз и труб;
износостойкости по оборудованию и техническим средствам;
затратам по оборудованию;
производительности;
энергоемкости и пр. (см. таблицу).

Критерии сопоставления	Прошивной пресс	Стан пресс-валковой прокатки	Обычный стан винтовой прокатки	Сегментный стан винтовой прокатки	Трехвалковый стан винтовой прокатки
Форма поперечного сечения заготовки	круг / квадрат	круг	квадрат	квадрат	квадрат
Необходимость в дополнительном раскатном стане	Есть	Есть	Нет	Нет	Есть
Максимальный коэффициент вытяжки (включая раскатной стан)	2	2,5	3	4.5-5	2.5
Максимальная производительность, м/мин	10	20	24	50	20
Отношение длины гильзы к диаметру ее внутреннего отверстия L r / d 0	5-8	<=25	<=100	<=100	<=8
Отношение наружного диаметра гильзы к толщине ее стенки D / S	4 5	4-5	3-17	3-17	6-8

Одной из основных характеристик по технологическим возможностям способа прошивки является максимально возможная длина прошитой заготовки (гильзы) или глубина прошиваемого отверстия L, которая определяется из характерного для каждого способа соотношения L/d, причем d - Ø отверстия. Он зависит от устойчивости оправочного стержня или прошивного пуансона. Прошивка на станах прокатки (винтовых) протекает при значительно меньшем (в 8- 12 раз) давлении и усилии на инструмент в условиях самоцентрирования оправки (в очаге деформации). Этим достигается наиболее высокое значение L / d = 100 и >. При прессовой прошивке отношение L/d составляет 5-8; при прессвалковой прошивке L/d ≤ 25. На станах прокатки (винтовой) можно получить гильзы с любым отношением Ø к толщине стенки между 3-17, при прессовой прошивке это отношение равно 4-5. Однако, это требует определенных предпосылок для выполнения последующих технологических процедур.

Преимуществом прессовой прошивки наряду с другими методами является получение гильз самой разнообразной конфигурации, которые нельзя или весьма сложно получить обычными методами прокатки.

Прессовая прошивка идет в состоянии всестороннего сжатия и напряжения. Считается, что этим гарантируется высокие качественные характеристики гильз по состоянию поверхности, плотности и сплошности металла (также и для гильз из стали и сплавов, которые труднодеформируемы). В производстве состояние поверхности гильз и труб зависит и от рабочего инструмента, его износостойкости. В процессе прессования под пуансоном образуется «конус скольжения» и ход металла относительно пуансона происходит со срывом и срезом волокон. Как результат, внутри гильзы появляются разрывы и плены, снижаются физико-механические свойства продуктов. Поэтому, чтобы получить продукт ответственного назначения, заготовки иногда предварительно сверлят, а затем подвергают экспандированию.

Проверочный анализ напряженно-деформированного состояния материала после пресс-валковой прошивки, а также условий работы пуансона показывает, что заметно лучше качество поверхности внутри самой гильзы наряду с прессовой прошивкой.

К состоянию поверхности заготовок перед прессованием предъявляют более ужесточенные требования, чем перед прокаткой. Перед прессованием поверхность заготовок подвергают механической обточке для устранения с поверхности дефектов, трещин и других концентраторов напряжений. Перед винтовой прошивкой заготовки обтачивают только в случае производства труб ответственного применения и из высоколегированных сталей и сплавов.

При процедуре горячей обработки металлов давлением значительные затраты приходятся на нагрев заготовок и величина этой доли во многом определяется требованиями к нагреву: равномерности (симметричности) нагрева по сечению и длине заготовки, отсутствию окалины и др.

Несимметричность нагрева по сечению в 40-60°С, что характерно для прошивки заготовок с квадратным профилем 120 х 120 мм в гильзу с размерами 165 х 32 мм приводит к разностенности в 5-7 мм, а это 16-22%. При винтовой прошивке разностенность гильз, полученных из таких несимметрично нагретых заготовок, обычно не >10-12 %. Для большинства прессовых установок принято ограничение по несимметричности нагрева заготовок Δt менее 30 °С. Такая величина Δt достигается только благодаря специальным приемам: удлинению времени выдержки при нагреве заготовок в печи, применению специальных сред (например, нагрев в расплаве солей) и сопровождается значительными затратами на нагрев.

Также при прессовой прошивке наличие печной окалины ведет к сильному износу инструмента и необходимости устройства для ее удаления; при винтовой прокатке окалина легко удаляется в процессе деформации, не нанося существенного вреда технологическому инструменту.

Износостойкость инструмента определяется длительностью его контакта с горячим металлом, условиями охлаждения и смазки, величиной давления металла. Прессовый инструмент (пуансон, матрица, контейнер) работает в сверх тяжелых условиях: даже при прошивке углеродистых сталей давление составляет 800-1200 МПа при длительности контакта с горячим металлом 2-5 с и более. Поэтому прессовый инструмент подвергается интенсивному износу, и, естественно, рельеф изношенной поверхности переносится на поверхность гильзы или трубы. Поэтому при прошивке и прессовании труб, например, из сталей и сплавов (труднодеформируемых), требуется большой объем ремонта поверхности или применяется полная обдирка абразивным или механическим инструментом.

Чтобы повысить износостойкость прессового инструмента, его изготавливают из дорогостоящих сталей высокого легирования и сплавов с применением сложной термообработки или химической обработки при высокой температуре, из металлокерамических материалов, а для снижения теплопередачи от металла и уменьшения коэффициента трения используют различные смазки на базе графита, стеклосмазки, оболочки из низкоуглеродистых сталей. Иногда имеется проблема удаления смазки или остатков оболочки с готового изделия.

На прокатных станах (винтовой прокатки) рабочий инструмент - это валки, оправки и направляющие линейки или диски. При прошивке заготовок удельные усилия на инструмент составляют:

из углеродистых сталей - 80-100 МПа;
легированных - 150-200 МПа.

Длительность локального контакта горячего металла с валком составляет 0,01 с и менее, с направляющим диском - менее 0,1 с. Валки и диски обладают большой массой и хорошими условиями охлаждения, поэтому температура разогрева рабочей поверхности валков при наружном охлаждении обычно не более 70-80 °С. На поверхности контакта металла с инструментом для винтовой прокатки превалирующим является трение качения. При использовании прессового инструмента превалирует однако трение скольжения. В качестве материала валков прошивных станов допустимо использование сталей марок 35 и 45, которые обеспечивают довольно большой коэффициент трения с деформируемым металлом, необходимый для стабильности процесса. Относительно небольшие расходы на инструмент обеспечиваются также в результате допустимых переточек, например валки обычно перетачивают до 7-8 раз с уменьшением диаметра на 70 мм и более, направляющие диски - до 4-5 раз с уменьшением диаметра на 50 мм.

Заметные сдвиги достигнуты в области повышения износостойкости оправок, в частности, в результате применения наплавки их носика и примыкающей к нему сферической части. Наплавки изготовлены из жаростойких сплавов на базе никеля. Удается увеличить стойкость в 3-4 раза, выдерживая при этом до 1000-2000 прошивок. Высокая износостойкость инструмента увеличивает коэффициент загрузки оборудования. Это достигается посредством снижения продолжительности простоев, которые связаны с заменой оборудования.

Как правило, гильзы и трубы после винтовой прокатки, имеют более качественные физико-механические характеристики наряду с прессовой прошивкой. Благодаря сильной радиально-сдвиговой деформации и скручиванию волокон металла пластические свойства прокатанных гильз выше аналогичных свойств прессованных гильз на 10-25 %. Прошивка на стане винтовой прокатки при использовании новых технологических режимов (относительно больших углов подачи и малой овализации очага деформации) обеспечивает уплотнение металла и «залечивание» некоторых дефектов.

Неоспоримым преимуществом прошивки в двухвалковом прокатном стане является высокая точность гильз: их разностенность в 2-3 раза меньше наряду с прессованием. Это достигается напряженно-деформированным состоянием металла (очаг деформации), способствующим самоцентрированию оправки, а также гораздо меньшими осевыми нагрузками. Разностенность гильз или сохраняется практически постоянной по всей длине, или несколько уменьшается к концу (заднему). А у гильз, полученных с пресса, она, напротив, возрастает по ходу прошивки. Характерная для гильз, полученных винтовой прошивкой, волнистость 0,4-1,0 мм обычно не препятствует осуществлению последующих технологических операций обработки давлением. Однако имеется возможность снижения волнистости до 0,2-0,3 мм и менее вследствие совершенствования калибровок инструмента:

РВ (рабочих валков)
оправок
линеек направляющих

Важными характеристиками способа прошивки и машин, его реализующих, являются производительность и энергоемкость. Наиболее производительными в силу непрерывного характера и высокого уровня автоматизации являются процессы прокатки. Так, скорость прокатки современных прошивных станов доходит до 1,0-1,4 м/с, а прессовая прошивка идет с быстротой в 0,1-0,4 м/с. Прокатный цикл равен 8-12 с при прошивании гильз 5-7 м длиной, а цикл прессования равен 20-40 с при прошивании гильз при длине 0,5-0,8 м.

Известно, что на процессы обработки давлением идет энергия, расходуемая на формоизменение металла. Она складывается из энергии: энергии сопротивления металла деформации плюс энергии трения, создаваемого при контакте материала с инструментом. Сопротивление металла деформации зависит от его напряженного состояния, но значительные затраты энергии характерны для напряженного состояния всестороннего сжатия. А это процессы прессования, штамповки в закрытых объемах. В этих процессах трение при контакте металла с инструментом является «вредным», так как препятствует течению металла. Так что, с точки зрения энергетических затрат прокатка предпочтительнее прессования. При винтовой прошивке «вредными» силы трения являются лишь на поверхности контакта материала. Во время его контакта с оправкой и режущим инструментом. Условия процесса винтовой прошивки:

высокий коэффициент трения металла с валками
низкий - на поверхности контакта с оправкой и режущим инструментом, например, используя вместо неподвижных линеек вращающиеся диски

Таким образом, сравнительный анализ указывает на предпочтительность процесса винтовой прошивки наряду с прессовой прошивкой, особенно в условиях широких объёмов производства. Малопластичные высокопрочные сплавы целесообразно деформировать прессованием.

При винтовой прокатке заготовка делает вращения вокруг оси и движется одновременно вдоль оси линии прокатки. Каждая точка перемещается при этом по спирали. Одинаковое направление при вращении валков, наклон оси каждого валка к оси линии прокатки - основные критерии возможности данного процесса. Наклон осей относится к принципиальным отличиям прокатных станов винтовой прокатки. В этой связи им дали определение как "косовалковые". Радиус, осевая скорость, угловая, тангенциальная скорости и шаг подачи - это переменные в очаге деформации.

Разворот оси валка вокруг оси, которая перпендикулярна оси прокатки, образует угол подачи. Для возможности поворота валки монтируются в барабане, который медленно поворачивается внутри станины и останавливается при необходимом угле. Угол подачи, как правило, равен 2°- 40°.

До 60-х г.г. XX века станы винтовой прокатки проектировали в расчете на небольшую производительность (угол подачи не превышал 10°). Станы были с групповым приводом. В групповой привод входили:

электродвигатель малой мощности (переменного или постоянного тока)
главный шпиндель
шестеренная клеть
универсальный шпиндельный узел.

В 70-е г.г. 20 века И.Н. Потапов и др. освоили ряд новых научно- исследовательских, конструкторских теорий, убедительно доказав тем самым возможность интенсификации процесса прошивки.

Технология прошивки была усовершенствована на базе увеличения угла подачи до 18° и применения индивидуальных приводов, не увеличивая частоту вращения валков. Разработка данных технологий и оборудований, а также их внедрение на трубных заводах позволили увеличить скорость выхода гильзы из стана до 0,9 м/с (6 гильз в минуту) и значительно повысить качество заготовок и готовой трубной продукции.

Современные конструкции прошивных станов, при сохранении основных элементов базовой модели, которая имеет два валка в горизонтальной плоскости и две направляющие линейки в вертикальной плоскости, предусматривают режим работы с большим параметром угла подачи 20° и более, имеют осевую выдачу гильзы (трехроликовые центрователи гильзы и стержня оправки), специальные приспособления у для быстрой перевалки инструмента, гидравлические или электромеханические приспособления для поворота и стопорения барабанов, зажима линеек и линейкодержателей, универсальные шпиндельные блоки на подшипниках качения и т.д. На входе стана расположены механизмы для зацентровки заготовок.

Как пример, рассмотрим оборудование модернизированного грибовидного прошивного стана (на индивидуальном приводе) валков, который работает в составе трубопрокатной линии 140 с полунепрерывным, автоматическим станом. В составе (рис. 22): передний стол (1), заталкиватель (2), клеть рабочая (3), главный привод (4), выходная часть (5), качающаяся решетка (6) и рольганг (7). Клеть имеет узел станины с поворотной крышкой (с гидроцилиндром). В цилиндрических расточках станины расположены 2 барабана с грибовидными валками диаметром в пережиме 800-900 мм. Угол подачи плавно регулируется между 0-15° (электроприводом). Положение верхней линейки изменяется с помощью электропривода, а нижняя линейка (с вводной и выводной проводками) крепится на переднем столе. На выходе стана расположен механизм перехвата стержня с пневмоприводом.

Рабочие валки работают на индивидуальном приводе, без редуктора. Двигатели 2000 кВт на постоянном токе со скоростью вращения рабочих валков 25-210 об/мин, скорость выдачи гильзы составляет 3,5-7 м/с, длина гильзы 6,2 м.

Барабан с РВ делает разворот на требуемый угол подачи с помощью специального электромеханического приспособления. Прошивной стан оборудован выходной частью с осевой выдачей гильз.

В таблице ниже см. характеристику рабочих клетей станов прошивки для трубопрокатных линий с автоматическим станом.

Диаметр прокатываемой заготовки, мм	70-150	75-250	130-350
Масса заготовки (максимальная), кг	500	1700	2500
Диаметр прокатываемой гильзы, мм	76-145	80-225	120-410
Диаметр бочки рабочего валка минимальный и максимальный, мм	700-850	900-1000	1100-1300
Длина бочки рабочего валка, мм	500	650	760
Частота вращения валков, мин 1	100-180	92	55-110
Угол наклона рабочих валков, град	5-15	5-15	5-12
Максимальный крутящий момент, кН м	107	245	705
Скорость раствора рабочих валков, мм/с	1,8	2	2
Скорость поворота барабана, мин	0,0438	0,0523	0,0261
Скорость механизма торможения барабана, мм/с	1,0	1,0	3,0
Скорость подъема верхней линейки, мм/с	3,4	4,2	4,0
Масса рабочей клети, т	174	265	420

Одну из конструкций такой клети см. рис. 23. Клеть прошивного стана включает 2 устройства барабанов с валками, станину, механизм для откидывания крышки, 2 механизма установки валков, 2 поворотных механизма барабанов, устройство установки верхней линейки и механизм перехвата стержня оправки.

Барабаны (4) одновременно являются кассетами. В их расточках расположены на жестком креплении узлы валков (8). С целью откидывания крышки (3) станины (11) при перевалке валков (8) в станине установлены 2 гидроцилиндра (1). Их штоки соединяются с крышкой шарнирами.

Для предохранения блока станины от истирания, для облегчения разворота и смещения барабанов в крышке и станине смонтированы направляющие планки (к оси барабанов под углом 45°). Барабаны имеют механизм осевого перемещения, чтобы изменять угол: угол раствора между валками и поворотным устройством валка на угол подачи. Устройство осевого перемещения оснащено нажимным винтом (9) с гайкой (10) и приводом:

с редуктором на червячной передаче (2) и
электродвигателем (на торце станины).

Поворотное устройство барабана оснащено зубчатым колесом (12); оно взаимодействует с зубьями сбоку барабана. Механический привод стоит отдельно от клети.

Рис. 24. Схема современного прошивного стана с осевой выдачей гильз:
1 - толкатель; 2 - заготовка; 3 - упор; 4 - валки рабочей клети; 5 - стержень с оправкой; 6 - перехват стержня; 7 - гильза; 8 - центрователь; 9 ролики выдающие; 10- упорно-регулировочный механизм">

Новое изобретение конструкции клети стана для прошивки гильз отличается наличием направляющих дисков, работающих на подшипниках качения; они смонтированы в специальных вставках вместо линейкодержателей. Ø дисков 1300 мм, для прутка Ø макс. 160 мм. Создаваемые между диском и гильзой силы трения приводят диски во время прокатки во вращение. Диск - это тот же бандаж на ступице; он производится из высокопрочного чугуна

Использование направляющих дисков вместо линеек позволяет уменьшить овализацию очага деформации почти 1,0. Этим достигается:

повышение точности гильз при прокатке
значительно повышается стойкость направляющего инструмента
улучшается качество поверхности (наружной) труб.

На станах винтовой прокатки за рубежом используют приводные направляющие диски достаточно широко.

Применение приводных дисков на станах прошивки вместо линеек имеет свои преимущества:

высокая скорость (при прошивке заготовки в гильзу);
условия деформируемости металла в осевом направлении лучше;
увеличение длины получаемых гильз до 10 м при вытяжке до 5 из катаной, из круглой заготовки непрерывнолитой (нет необходимости в предварительном обжатии);
получение гильз заданного параметра непосредственно на стане;
нет необходимости в дальнейшем элонгировании;
макс. отклонение по толщине стенки для гильзы Ø 175 мм (коэффициент вытяжки 3,75) составляют +0,2 мм (1,6 %) и -0,35 мм (2,8 %).

На таком прошивном стане стоит привод от электродвигателя 5500 KBт постоянного тока. Валки стана в вертикальной плоскости; Ø валков 1000 мм, максимальная осевая скорость 0,85 м/с, угол подачи настраивается в диапазоне 0-130. Прошивной стан оснащается:

либо приводными вращающимися дисками
либо неподвижными линейками.

Назначение трёхвалковых станов винтовой прокатки:

прошивание
раскатка
калибрование

У валков этих станов одинаковый Ø, валковые оси располагаются по окружности через 120°. Касательно вытяжки можно сделать следующее заключение: на этих станах она незначительно больше, чем на пресс-валковых методах прошивки; однако меньше, чем на двухвалковых прошивных станах.

Но на трехвалковом стане при прошивке имеют место благоприятные условия деформации для обеспечения качества поверхности гильз (как внутренней, так и наружной).

Клеть трехвалкового стана (рис. 25) включает узел станины, 3 барабана (1) с РВ (2), приспособления для сведения и разведения валков, поворотный и стопорный механизмы для барабанов. Оси при развороте барабанов перпендикулярны оси при прокатке. Барабаны перемещаются в расточках крышки (3) и станины (4). Этим достигается изменение зазора между валками.

У нас в 1974 г. трехвалковый прошивной стан впервые был запущен на заводе по изготовлению титановых труб и труб из сплавов титана.

Трубопрокатные линии с трехвалковым станом прошивки в составе трубопрокатного производства с трехвалковым раскатным станом (непрерывным, автоматическим) работают на заводах Англии (два агрегата), Германии и Японии.

Прошивка заготовок иглой пуансона есть выдавливание. Выдавливание может быть: закрытым и открытым. При закрытой процедуре прошивки различают два варианта образования полости. Это два вида прошивок: заполняющая и нарастающая. При заполняющей прошивке заготовок прохождение металла идёт в радиальном направлении, протекание не ограничено. Металл выталкивается пуансоном и заполняет полость между боковыми плоскостями контейнера и заготовки. При процедуре закрытой или нарастающей прошивки деформация предварительно распрессованных заготовок осуществляется в закрытом контейнере. Процесс проходит с прохождением металла вдоль оси прошивки, навстречу игле пуансона. Высота гильзы увеличивается пропорционально объему выталкиваемого пуансоном металла. При выпуске труб применяется только прошивка в контейнере.

При заполняющей процедуре прошивки квадратную заготовку или слиток с гранями прошивают в контейнере. Он имеет круглую форму. При процедуре прошивки квадратной заготовки имеет место открытое выдавливание: металл заполняет полость между гранями заготовок и стенками контейнера. В случае, когда количество выталкиваемого пуансоном металла меньше объема свободной полости, то прошивка происходит без заполнения. Когда выталкиваемое количество металла больше объема свободной полости, контейнер переполняется. После контакта деформируемого металла со стенками контейнера по всему периметру начинается закрытое выдавливание.

Если идет процедура заполняющей прошивки, то площадь сечения пуансона состоит из суммы площадей зазоров между заготовкой и стенками контейнера. Движение металла при этом в радиальных направлениях, а высота заготовки фактически не меняется.

Преимущества прессовой прошивки объясняются всесторонним сжатием, которое усиливает пластичность металла. При сравнении условий, имеющих место при проникновении в металл носка оправки прошивной линии и иглы прошивного пуансона пресса, мы видим, как различие напряженного состояния вызывает различие контактных напряжений, создаваемых на торце проникаемого инструмента. Большая нагрузка на иглу ведет к её изгибу, провоцируя разностенность гильзы. Поэтому гильзы прошиваются прессом с ограниченной длиной. Отсюда следует вывод: прессовая прошивка рациональна при процессах, где необходимо:

производство гильз коротких, с толстыми стенками из металлов с низкой пластичностью, что необходимо перед операциями с высоким фактором вытяжки, например, прессованием, пилигримовой прокаткой;
производство гильз с донышком или стаканов; это необходимо перед операциями, где донышко несёт технологический смысл, например, для упора оправки при проталкивании гильз через роликовую обойму на реечных станах.

Профиль заготовки (круглая, квадратная, многогранная) и ее качество, деформирован ли металл предварительно, рыхлый слиток или нет, есть ли усадочная раковина, определяют процедуру прошивки в контейнере. Она имеется двух видов:

Нарастающая прошивка круглой заготовки (рис. 27, б) или закрытая прошивка. Это процесс увеличения длины гильзы относительно длины заготовки. Процесс происходит вследствие прохождения смещенного из-под иглы металла в зазор между контейнером и иглой. Закрытой прошивке предшествует распрессовка заготовки в контейнере, так называемая осадка, пока не будут полностью заполнены изначальные зазоры. Это необходимо для погружения заготовок в контейнер. Распрессовка гарантирует соосность контейнера, заготовки и иглы. Благодаря этому повышается точность гильз. Процесс используется при выпуске труб прессованием.
Заполняющая прошивка (рис. 27, в) - это прохождение вытесняемого металла в зазоры между боковыми полостями изначальной заготовки некруглого профиля и контейнером или прохождение в зону усадочной раковины и рыхлости. При этом сохраняется длина при деформации. Когда вытесняемое количество больше свободного, наблюдается комбинированный процесс. Прошивка переходит от заполняющего вида прошивки в нарастающий. Нет трения металла о стенки контейнера, и заполняющая прошивка требует усилия на иглу, но усилия меньшего, чем нарастающая прошивка.

Новые прессовые линии оснащены вертикальными или горизонтальными гидравлическими прессам для получения гильз прошивкой со сквозным отверстием или стаканов с донышком (способ Эрхарда) для последующей протяжки трубы на реечном стане.

Вертикальный пресс. Кинематическую схему см. рис. 28. Пресс состоит из установленной на опоре (18) нижней рамы (17), связанной стойками (4) с неподвижной верхней траверсой (3), в ней закреплен рабочий цилиндр (1). В приводимой в движение рабочим цилиндром (1) траверсе (5) снизу вмонтирован держатель, на котором сидит пуансон (6). К рабочей траверсе (5) на подвесках (7) подвешена другая, центрирующая траверса (16), на которой зафиксированы клещи (8). Клещами осуществляется движение коробки матрицы (10) (подъем и опускание) при её замене. Матрица удерживается в стакане при извлечении пуансона (6). Центрирующее устройство траверсы - это втулка, в которой перемещается пуансон (6). На нижней раме (17) пресса укреплена массивная стальная коробка (10), жестко удерживающая матрицу со стаканом на вертикальной оси пресса. Размеры заготовки определяют размеры матрицы. Внизу матрицы находится донышко, оно перекрывает нижний торец. С целью предотвращения вытекания металла при прошивке в зазоры между донышком и матрицей и появления заусенцев величина зазоров не должна быть более 0,75 мм на сторону.

3. Пока идет первая половина хода плунжера (2) рабочего цилиндра (1), пуансон (6) вводит заготовку в матрицу (10). При этом выталкиватель (13) и донышко (12) перемещаются вниз, а центрирующая траверса (16) соединяется с матрицей (10).
4. Центрирующая втулка плотно входит своим выступающим нижним концом в конусную часть (верхнюю часть) матрицы. Таким образом, втулка, центрируясь в матрице (10), направляет пуансон (6) по ее центру.
5. Подвесные клещи (8) траверсы (16) заходят за коробку матрицы (10) пресса, удерживая траверсу.
6. Пока плунжер (2) делает вторую половину хода, пуансон (6) прошивает заготовку. После прошивки начинают работать цилиндры обратного хода (9), поднимающие рабочую траверсу (5). При этом пуансон (6) выходит из прошитого стакана (15), удерживающегося в матрице (10) траверсой (16).
7. Когда рабочая траверса (5) достигает определенной позиции, клещи (8) размыкаются, центрирующая траверса (16) с помощью подвесок (7) увлекается вслед за pабочей траверсой. При продолжении рабочей траверсой (5) движения вверх штанга выталкивателя (13) вместе с донышком (12) выталкивает стакан из матрицы.

В прошивных прессах новых конструкций рабочая траверса движется не по колоннам, а в направляющих пазах станины пресса, снабженных пластинами износа. Тем самым устраняются перекосы рабочей траверсы, которые возникают при износе сменных втулок траверсы, скользящих по колоннам при ее движении.

Значительные объемы работ по сооружению технологических трубопроводов вызывают необходимость ведения их прогрессивными способами в короткие сроки, с минимальными затратами труда и высоким качеством работ. Одним из наиболее важных путей технического прогресса является индустриализация трубопроводных работ, которая в качестве одного из основных элементов включает в себя предварительное централизованное изготовление деталей и.узлов и монтаж трубопроводов готовыми узлами или блоками при максимальной механизации работ.

Преимущества централизованного изготовления технологических трубопроводов заключаются в том, что, во-первых, трубопроводы изготовляются независимо от состояния готовности строительства объекта и монтажа оборудования на трубозаготовительных базах и заводах с применением деталей заводского изготовления. Во-вторых, централизованное изготовление трубопроводов дает возможность механизировать большинство производственных операций, в том числе наиболее трудоемкие; увеличить серийность производства; внедрить высокопроизводительные станки и механизмы, сборочно-сварочные приспособления; широко применить механизированную базовую резку, полуавтоматические и автоматические способы сварки; механизировать подъемно-транспортные операции; значительно повысить качество изготовления. При этом трудоемкость изготовления обвязочных трубопроводов сокращается в среднем на 25%. Кроме того, снижается стоимость работ за счет уменьшения трудоемкости изготовления, значительного повышения производительности труда, уменьшения организационных потерь и ликвидации сезонности работы в зависимости от метеорологических условий, сокращения отходов и потерь труб, уменьшения расходов на хранение материалов на месте монтажа.

Рис. 93. Схема технологического процесса централизованного изготовления узлов трубопроводов

Централизованное изготовление узлов на трубозаготовительных базах и заводах должно соответствовать современному уровню развития техники и обеспечивать высокую производительность труда. Это возможно при повышении серийности изделий и внедрении поточного способа производства. Для этого вначале изготовляют отдельные одноосные элементы трубопроводов, а затем из готовых элементов собирают узлы.

При механизированном поточном изготовлении узлов необходимо соблюдать следующие основные.положения организации производства:

операции технологического процесса по возможности должны быть разделены на простые, элементарные;

основные операции должны быть выполнены без возврата грузопотока заготовок;

отдельные операции не должны существенно опережать или задерживать общий ритм потока;

заготовки необходимо перемещать равномерно и ритмично и по возможно кратчайшему пути;

подъемно-транспортные операции должны быть максимально механизированы.

Примерная схема технологического процесса централизованного изготовления узлов трубопроводов представлена на рис. 93. Процесс производства состоит из трех основных групп операций: заготовительные, сборочно-сварочные и отделочные. Процесс предусматривает широкое применение стандартных деталей трубопроводов заводского изготовления. В связи с тем, что пол-.ная номенклатура стандартных деталей еще не освоена заводами, в схеме предусмотрено также изготовление сварных деталей.

В настоящее время разработаны типовые проекты этих цехов и заводов. Производственная годовая программа таких цехов определяется объемом и характером трубопроводных работ, выполняемых монтажными организациями, и обычно составляет 1000, 2000, 3000, 4000 и 5000 т (табл. 15).

Схема планировки одного из таких цехов с годовой производительностью 3000 т узлов показана на рис. 94.

Рис. 94. Схема планировки трубозаготовительного цеха:

I - линия изготовления узлов D =200-500 мм, II - линия изготовления узлов D =50-150 мм, III - промежуточный склад готовой продукции, IV - генераторная ТВЧ; 1 - приемный стеллаж с рольгангом, 2 - станок для газопламенной резки труб, 3 - наклонный стол с отсекателями, 4 - установка для правки концов труб с рольгангом, 5 - приводная тележка для подачи патрубков 6 - кран консольный поворотный 400 кг, 7 - автомат сварочный АДК-500-6, -S - манипулятор сварочный Т-25М, 9 - сварочный пост с фрикционным манипулятором и головкой ТСГ-7 для сварки элементов, 10 - приспособление для вырезки отверстий в трубах со стендом для сборки тройниковых соединений, 11 - стенд для сборки элементов с приемным столом, 12 - стенд для сборки плоских узлов, 13 - транспортная приводная тележка, 14 - стенд для сборки пространственных узлов, 15 - стеллаж для сварки узлов, 16 - стенд для сборки узлов с арматурой, 17 - насос для гидроиспытания узлов, 18 - трубонарезной станок 9НЙ, 19 - трубоотрезной станок ВМС-35, 20 - станок для гнутья труб с нагревом ТВЧ средняя модель 52-012-19, 21 - станок для холодного гнутья труб ТГМ-38-159, 22 - трубоотрезной станок 1820 для нержавеющих труб, 23 - кран-балка грузоподъемностью 2 тс, 24 - контейнер, 25 - складское оборудование http://www.svektor.ru/

Цех имеет две поточные линии для изготовления элементов и узлов трубопроводов из углеродистой стали с условным проходом от 50 до 150 и от 200 до 500 мм. Изготовление трубопроводов в цехе осуществляют следующим образом. Трубы со стеллажей приводными рольгангами подают через проем в.стене в цех, где очищают их наружную поверхность и продувают внутреннюю. Затем, они поступают для разметки и резки. Под прямую резку трубы часто не размечают, так как для этой цели на станках применяют упоры или мерные линейки. Отрезанные по размерам патрубки поступают на стеллаж, а затем в установку, где осуществляется правка и калибровка концов. Каждый патрубок после правки маркируют краской. Комплектование патрубков и деталей трубопроводов ведут по отдельным узлам. Затем механизированной тележкой патрубки подают на стенды сборки элементов трубопроводов. Собранные и прихваченные электросваркой элементы с помощью крана-укосины укладывают в контейнеры и направляют на манипуляторы-вращатели для сварки. Сваривать элементы надо по возможности автоматическими или полуавтоматическими способами. Ручная сварка допускается лишь в тех случаях, когда вследствие сложной конфигурации элемента или узла применение автоматической или полуавтоматической сварки невозможно.

В отдельных случаях для изготовления элементов и узлов применяют гнутье труб на трубогибочных станках в холодном состоянии или с нагревом токами высокой частоты.

После сварки элементы с помощью кран-балки подают на стенды для сборки плоских и пространственных узлов и затем на стеллажи для- их сварки.

Трубная заготовка на поверхности не должна иметь плен, трещин, рванин, крупных, раковин, закатов, опалины и прязи. Торцы труб должны быть обрезаны перпендикулярно оси труб без заусенцев. Трубы должиы быть прямыми. Горячекатаные бесшовные трубы поставляют по ГОСТ 8732—70; трубы бесшовные из нержавеющей стали — по ГОСТ 9940—72; трубы электросварные — по ГОСТ 10704—63; трубы сварные — по ГОСТ 3262—75.

Трубы промежуточных размеров из углеродистых и легированных сталей, идущих на волочение или последующую холодную прокатку, имеют допуски на толщину стенки и наружный диаметр значительно больше, чем соответствующие допуски на готовые трубы. Например, трубы промежуточных размеров из нержавеющих сталей имеют допуск по толщине стенки +12,5 или —10% и допуск по наружному диаметру для труб диамет-ром до 32 мм +1,0 или —0,5 мм и для труб диаметром свыше Я2 мм+1,6 мм или —0,5 мм.

При прокатке мерной промежуточной заготовки с отклонением средней фактической (Sфакт) толщины стенки от номинальной (Sном) фактическая длина заготовки (Lфакт) определя-ется по формуле

Lфакт=Lном*Sном/Sфакт

где Lном — номинальная длина заготовки с толщиной стенки Sном.

Заготовка для станов ХПТР имеет допуски для всех разме-ров труб по наружному диаметру +0,5 —0,2 мм; по толщине стенки ±0,1 мм.

2 Винтовая прокатка

Производство нержавеющих труб на установках с автоматическим станом

Этим способом изготовляют нержавеющие трубы наружным диаметром от 70 до 426 мм и длиной от 6 до 16 м. При наличии в составе установки редукционного стана могут быть изготовлены трубы наружным диаметром от 40 мм. Исходным материалом служит круглая катаная заготовка.

Перед прокаткой заготовка центрируется и нагревается в нагревательной печи до температуры около 1200°С.