Анализ и выявление причин выхода из строя оправок прошивного стана

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 621. 774. 353
А. С. Сенякина, А. И. Банников, О. А. Макарова АНАЛИЗ И ВЫЯВЛЕНИЕ ПРИЧИН ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ОПРАВОК ПРОШИВНОГО СТАНА Волгоградский государственный технический университет
E-mail: techmash@mail. ru
Для того, что уменьшить вероятность появления различных дефектов на оправке прошивного стана, необходимо выяснить причины их возникновения.
Ключевые слова: оправка прошивного стана, износостойкость, дефект, оксидный слой.
In order to reduce the probability of occurrence of various defects on the mandrel piercer, you can determine their causes.
Keywords: mandrel of piercing mill, wear resistance, defect, oxide layer.
При работе оправки подвергаются циклическому воздействию высоких температур и резкому их снижении при охлаждении, силовым деформация и др., что приводит к различного рода дефектам [1].
Целью данной работы является установление возможных причин выхода из строя литых оправок из стали 20Х2Н4МФ.
На оправках были обнаружены следующие виды дефектов:
1. Сетка разгара. Проскальзывание трубы на оправке в начальный момент захвата приводит к избирательному износу, который можно характеризовать с точки зрения локальной температурной нестабильности как абразивный износ защитной окисной пленки и повышенного разогрева подокисных слоев металла [2]. Совпадение этого участка с участком максимальной степени деформации гильзы приводит к ускорению износа оправки: появлению сетки разгара и ее развитию в глубокие продольные трещины (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид оправки с глубокой сеткой разгара и зоной разрушения рабочей части
2. «Гофр» (волнистая поверхность). Пластические смещения металла контактных подокис-ных слоев на рабочей поверхности оправки чаще всего наблюдается в результате нарушения режима работы системы охлаждения оправок [3], и образуется волнистая поверхность -«гофр», сопровождаемый искажением продольного профиля оправки (рис. 2).
Рис. 2. Внешний вид оправки с износом рабочей части «гофра»
3. Глубокие трещины напряжения, идущие от наружной поверхности вглубь тела оправки. В процессе работы оправок непрерывного стана происходит их многократный нагрев и охлаждение [4], при этом в металле оправки возникают внутренние напряжения, приводящие к термической усталости и образованию разгар-ных трещин (рис. 3). Этот эффект представляет собой направленную вглубь металла трещину под прямым углом к поверхности, образующуюся вследствие объемных изменений, связанных со структурными превращениями металла оправки под воздействием циклических температурных режимов нагрева и охлаждения.
Рис. 3. Трещина напряжения в оправке непрерывного стана
Практика работы оправок прошивного стана и анализ литературных данных показывают, что к качеству поверхности оправок предъявляются особые требования. То есть уменьшить вероятность появления данных дефектов можно при помощи специальной термообработки поверхности.
Специалисты применяли поверхностное упрочнение оправок химико-термической обработкой, ионное азотирование поверхности оправок, однако результаты были отрицательны-
ми. Испытывались оправки с покрытием никелем и кобальтом- при этом стойкость оправок повышалась незначительно, а стоимость увеличивалась в 2−3 раза [5].
Также был предложен метод электролитического хромирования, однако циклически изменяющаяся в процессе работы оправок температура ее рабочей поверхности вызывает образование разгарных трещин и в хромовом покрытии из-за большого числа неметаллических включений [6, 7].
Минусы, которые содержит в себе электролитическое хромирование, могут убираться при использовании вместо него оксидной пленки. При этом повышается окалино-адгезионная стойкость, износостойкость, твердость, коррозионная стойкость.
Главным достоинством этого покрытия является то, что оно не уносится с поверхности оправки, как хромированное покрытие, так как происходит процесс диффузии между пленкой и поверхностью оправки без пор и микротрещин, то есть без дефектов. Прочность соединения покрытия и основного покрытия металла характеризуется глубиной проникновения элементов покрытия в основной металл, то есть толщиной диффузионного слоя. Интенсификацию диффузионных процессов обеспечивает специальная химико-термическая обработка. В результате чего при прошивке не происходит контактного схватывания металла оправки и трубы в процессе их совместного пластического деформирования, что увеличивает производительность.
Вывод
Исследование стойкости оправок показало, что есть ряд различных дефектов, которые имеют свои причины возникновения, к ним относятся: температурная нестабильность как абразивный износ защитной пленки и повышенного разогрева подокисных слоев металла, привод к появлению сетки разгара и ее развитию в глубокие продольные трещины- внутренние напряжения, которые способствуют развитию процессов термической усталости и образованию на поверхности инструмента трещин- из-за нарушения режима работы системы охлаждения на рабочей поверхности оправки образуется волнистая поверхность — «гофр" — из-за сил трения в непрерывном стане оправки в процессе эксплуатации происходит разупрочнение ее поверхностных слоев и, как следствие, появляется такой дефект как «комета». Исходя из природы
появления этих дефектов нужно провести тер-мо-химическое упрочнение для получения оксидной пленки на поверхности оправки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Чикалов, С. Г. Исследование работы технологического инструмента непрерывного стана ТПА 159−426 / С. Г. Чикалов, А. П. Фадеев, А. П. Коликов // Сталь. -1999. — № 3.- С. 38−44.
2. Чучвага, А. П. Повышение стойкости оправок стана пресс-валковой прошивки на ТПА 159−426 / А. П. Чучвага, Б. М. Фискин, В. В. Фролочкин, Л. А. Баландина // Сталь. — 2000. — № 2. — С. 51−52.
3. Касьян, В. Х. Влияние температурно-силовых условий деформации на стойкость прошивных оправок / В. Х. Касьян, С. В. Мазур // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2003. — № 2. — С. 57−61.
4. Вавилкин, Н. М. Особенности износа водоохлаждае-
мых оправок при прошивке легированных сталей / Н. М. Вавилкин, В. С. Гончаров, Д. В. Бодров // Известия вузов. Черная металлургия. — 2009. — № 7. — С. 37−41
5. Романцев, Б. А. Повышение износостойкости оправок прошивного стана / Б. А. Романцев, О. К. Матыко // Известия вузов. Черная металлургия. — 2008. — № 8. — С. 16−19.
6. Зюбан, Н. А. Исследование влияния окисленности металла на формирование оксидных, сульфидных и окси-сульфидных включений и свойств готовых изделий / Н. А. Зюбан, С. А. Пегишева, О. А. Шевцова, Н. В. Клячина // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 6(109) / ВолгГТУ. -Волгоград, 2013. — (Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении» — вып. 7). -С. 125−127.
7. Сенякина, А. С. Анализ влияния неметаллических включений на стойкость оправок прошивного стана / А. С. Сенякина, О. А. Макарова // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 20(123) / ВолгГТУ. — Волгоград, 2013. — (Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении» — вып. 4). — С. 58−60.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой