Содержание к диссертации
Введение
1. Производство бунтовой свариваемой арматурной стали (состояние вопроса)
1.1. Современное состояние вопроса производства бунтовой арматурной стали 7
1.2. Анализ возможности производства бунтовой арматурной стали с использованием холодного упрочнения 13
1.3. Определение взаимосвязи параметров периодического профиля и режимов деформации при его нанесении 15
1.4. Анализ известных исследований по влиянию холодного профилирования на изменение механических свойств заготовки и структуры металла 19
1.5. Цель и задачи исследования 21
2. Исследование влияния режимов профилирования на характеристики сцеплния с бетоном и массу профиля
2.1. Анализ взаимосвязи деформации при профилировании и геометрических параметров арматурной стали 23
2.2. Оценка влияния формы и параметров периодического профиля на показатель сцепления «fr» 28
2.3. Модель расчета линейной плотности арматуры периодического профиля 35
2.4. Аналитический расчет влияния изменения параметров геометрии заготовки на процесс профилирования
2.4.1. Оценка влияния точности заготовки на процесс профилирования 42
2.4.2. Оценка влияния овальности заготовки на процесс профилирования з
2.5. Разработка режимов холодного профилирования и выбор параметров периодического профиля 47
2.6. Выводы по главе 49
3. Исследование изменения структуры и механических свойств заготовки в процессе профилирования
3.1. Исследование распределения напряжений по сечению арматурной стали методом распределения твердости 51
3.2. Исследование изменения структуры термомеханически упрочненной заготовки (катанки) в процессе холодного упрочнения профилированием 59
3.3. Определение вида деформированного состояния по сечению арматурной стали микроструктурным методом 66
3.4. Оценка изменения механических свойств при холодной профилировке 71
3.5. Выводы по главе 73
4. Проверка рекомендуемой технологии изготовления свариваемой бунтовой арматурной стали в промышленных условиях
4.1. Описание условий промышленного проведения эксперимента...75
4.2. Промышленная проверка технологии производства бунтовой арматурной стали периодического профиля класса А500С 77
4.3. Промышленная проверка технологии производства бунтовой арматурной стали периодического профиля класса А400С 82
4.4. Описание промышленной технологии производства бунтовой арматурной стали с использованием технологии упрочнения профилированием
4.4.1. Анализ результатов промышленного эксперимента 84
4.4.2. Разработка требований к заготовке дли изготовления арматурной стали диаметром 6,0-8,0-10,0 мм класса прочности А400 и А500С
4.4.2.1. По сортаменту и геометрический параметрам 85
По химическому составу и механическим свойствам. 86
4.4.3. Разработка рекомендуемого состава оборудования и компоновка линий профилирования арматуры 89
4.4.4. Разработка рекомендаций к конструкции профилирующих устройств и выбору материала профилирующего инструмента
4.4.4.1. Анализ материалов для изготовления профилирующего инструмента 92
4.4.4.2. Выбор и разработка технологии изготовления профилирующего инструмента 94
4.5. Выводы по главе 98
Заключение и общие выводы по диссертации 99
Список литературы
- Определение взаимосвязи параметров периодического профиля и режимов деформации при его нанесении
- Модель расчета линейной плотности арматуры периодического профиля
- Исследование изменения структуры термомеханически упрочненной заготовки (катанки) в процессе холодного упрочнения профилированием
- Описание промышленной технологии производства бунтовой арматурной стали с использованием технологии упрочнения профилированием
Введение к работе
Актуальность темы. Производство бунтовой арматуры класса АПІ диаметром 6,0 - 10,0 мм в России в настоящее время практически отсутствует и заводы, производящие строительные конструкции,' в'ынуждены использовать вместо бунтовой арматуры диаметром 6,0 - 8,0 мм'стержневую арматуру диаметром 10,0 мм, которая имеет массу 1 йот. м.'в 2;8 раз больше, чем арматура диаметром 6,0 мм. Это приводит к значительному перерасходу металла, утяжелению строительных конструкций и их удорожанию.
В последние годы страны Европы перешли на производство и применение единого класса свариваемой арматурной стали А500С с нормируемым пределом текучести а0,2 не менее 500 МПа, относительным'удлинением после разрыва 85 не менее 14%, гарантированной свариваемостью, обеспечивающейся ограничением содержания углерода в стали не более 0,22% и углеродного эквивалента Сэкв не более 0,5 и нормированным значением относительного показателя сцепления fr. Применение арматурной стали класса А500С взамен стали класса АШ, позволяет экономить до 20% металла, снижает вес железобетонных изделий. Сегодня в России освоено производство стержневой свариваемой арматурной стали класса А500С диаметром 10,0 мм и выше.
Попытки освоения производства бунтовой арматурной стали периодического профиля класса А500С диаметром 6,0 - 10,0 мм традиционными способами на современных проволочных станах выявили ряд проблем, связанных с прокаткой периодического профиля и производством бунтовой арматуры с использованием термомеханического упрочнения, приводящих к значительному удорожанию производства и делающих выпуск такой арматуры нерентабельным.
Дополнительной трудностью, при попытках освоить производство арматурной стали класса А500С с использованием термомеханического упрочнения в потоке стана, является высокий разброс свойств термоупрочнен-ной арматурной^тали"по^длине7Это вызывает необходимость значительного повышения средних значений прочностных свойств, что в свою очередь требует увеличения скорости охлаждения и еще большего снижения скорости прокатки.
Прокатка же термомеханически упрочненной гладкой катанки на современных проволочных станах не вызывает никаких затруднений.
На основе анализа методов холодного упрочнения и имеющегося опыта работ по профилированию наклепанной проволоки, было предложено использовать нанесение периодического профиля (профилирование) в холодном состоянии на поверхность термоупрочненной катанки для получения требуемого комплекса механических свойств и обеспечения уровня сцепления.
Целью РабОТЫ ЯВЛЯетСЯ игптгаттпяние и ррчряКг.Ть-а режимов
профилирования термомеханически ynpo4HeAH94iacattilttSftHAJIW,A* I
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:
Оценка влияния степени деформации на характеристики сцепления арматурной стали с бетоном и массу периодического профиля.
Проведение анализа изменения структуры, напряженно-деформированного состояния и свойств термомеханически упрочненной катанки при профилировании
Разработка технологии изготовления бунтовой свариваемой арматурной стали класса А500С с использованием холодного профилирования.
Проверка разработанной технологии в промышленных условиях и разработка рекомендаций по промышленному производству бунтовой свариваемой арматурной стали периодического профиля класса А500С.
Научная новизна
-
Определена количественная зависимость для определения степени деформации при профилировании, необходимой для обеспечения относительного показателя сцепления./,.
-
Получен характер изменения структуры термомеханически упрочненной катанки из стали марки СтЗсп (пс) в процессе холодного профилирования.
-
Получены закономерности распределения остаточных напряжений в поперечном сечении арматурной стали периодического профиля после профилирования термомеханически упрочненной катанки со степенями деформации 7 - 15 %.
-
Получены количественные зависимости изменения прочностных и пластических свойств при холодном профилировании термомеханически упрочненной катанки из стали марки СтЗсп (пс) со степенями деформации 7 - 15 %.
Практическая ценность и реализация работы в промышленности
-
Разработаны режимы профилирования арматурной стали диаметром 6,0 - 10,0 мм с учетом обеспечения требований современной нормативно-технической документации.
-
Результаты работы использованы при разработке ГОСТ Р «Сталь свариваемая периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия».
-
Для упрощения изготовления профилирующего инструмента, разработана новая конструкция валка для изготовления сложных периодических профилей.
-
Технология производства арматурной стали класса А500С прошла промышленную проверку в условиях ОАО «Белорецкий металлургический комбинат».
5 5. Разработаны требования к заготовке (катанке) под профилирование и даны рекомендации по составу оборудования для линий профилирования арматуры. Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на 61-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2002 гг. (Магнитогорск, 2002 г.) и на XXXII Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2003 г.), 62-й научно технической конференции по итогам научно-исследовательской работы за 2002-2003 гг. (Магнитогорск, 2003 г.).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 8 печатных трудах и 1 патенте на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 9$ наименований и 4 приложений объемом 11 страниц. Её содержание изложено на 124 страницах машинописного текста, в том числе 44 рисунка и 31 таблица.
Определение взаимосвязи параметров периодического профиля и режимов деформации при его нанесении
Кроме прокатки арматурной стали периодического профиля в линии прокатного стана стандартом СТО АСЧМ 7-93 предусматривается возможность применения для производства арматурной стали упрочнения в холодном состоянии [25].
Такими способами являются: упрочнение в холодном состоянии вытяжкой, кручением, знакопеременным изгибом [26-31]. Такая обработка позволяет получить контролируемый комплекс механических свойств.
Упрочнение вытяжкой используется, в основном, для увеличения значений прочностных свойств арматурной стали. Арматуру периодического профиля в холодном состоянии растягивают между двух растяжных вращающихся блоков или с использованием растягивающего гидроцилиндра со степенями деформации є = 5-20%.
Упрочнение арматурной стали знакопеременным изгибом используется для улучшения пластических показателей арматуры и обеспечения прямолинейности проката. Эти способы не предусматривают нанесение на гладкую поверхность периодического профиля и могут быть применены на арматуре с уже нанесенным периодическим профилем.
Упрочнение кручением используется для улучшения комплекса прочностных показателей, в частности, отношения о"в/ст0)2 и улучшению уровня пластических показателей. Для этого арматурную сталь периодического профиля подвергают знакопеременной деформации скручивания вдоль продольной оси.
Кроме того, этим способом изготавливается арматурная сталь периодического профиля с постоянным сечением, так называемый витой или канатный профиль (рис. 1.1) [29], т.е. заготовка постоянного фасонного сечения закручивается вокруг продольной оси на определенный угол. Такой периодический профиль имеет низкое значение относительного показателя сцепления fr из-за невозможности выполнения малого значения шага выступов, кроме того, оборудование для его нанесения достаточно сложно в изготовлении и эксплуатации.
Таким образом, использование указанных способов упрочнения арматуры в холодном состоянии, на наш взгляд, не применимо для производства арматурной стали периодического профиля.
Известен способ прокатки прутков арматурного сечения, в котором для использования эффекта наклепа, с целью повышения механических свойств, периодический профиль на гладкую поверхность наносят в холодном состоянии [30].
Известен способ в котором для повышения текучести стали после горячей прокатки проводят прокатку металла в холодном состоянии в один или несколько проходов с суммарным обжатием от 5 до 10 % [30-31].
Использование такого способа нанесения периодического профиля в холодном состоянии позволит, на наш взгляд, обеспечить одновременно с формированием на гладкой поверхности заготовки периодического профиля комплекс механических свойств.
Упрочнение арматурной стали нанесением на её поверхность периодического профиля в холодном состоянии возможна с использованием существующего прокатного или волочильного оборудования, используемого сегодня в метизном переделе для производства арматурной проволоки.
Предлагаемый способ выносит нанесение периодического профиля в отдельную операцию, а в качестве заготовки предполагается использовать катанку. Но, не смотря на внесение в технологию производства бунтовой арматурной стали дополнительного передела, на наш взгляд, это не должно отразиться на себестоимости готовой арматурной стали. Производство на стане гладкой катанки взамен периодического профиля позволит повысить производительность до проектной и снизить затраты на передел, а себестоимость только одной операции холодного профилирования не будет значительно выше дополнительных расходов, связанных с прокаткой периодического профиля на современных прокатных станах.
Однако для реализации данного способа производства арматурной стали нужно знать режимы деформации, необходимые для нанесения периодического профиля с обеспечением показателя сцепления и уровень изменения комплекса механических свойств катанки при профилировании её с низкими степенями деформации.
Среди огромного конструктивного многообразия разработанных сегодня периодических профиля арматурной стали [1, 2, 32-39], можно выделить три формы основного сечения стержня: овал, круг и квадрат.
Внешний контур профиля и форма основного сечения арматурного стержня определяет форму выступа. При круглом контуре и круглом стержне форма проекции выступа - кольцо (рис. 1.2 а). При круглом контуре и овальном стержне форма проекции выступа будет седловидной (рис. 1.2 б, в). При круглом контуре и квадратном стержне форма проекции выступа сегмент (рис. 1.2 г). Периодические профили с сегментным и седловидным сечением выступа в настоящее время получили широкое распространение в промышленности. Их описанию и анализу уровня сцепления с бетоном, посвящено большое количество работ [40-45]. В них авторами качество сцепления оценивается, в основном, характеристиками геометрии периодического профиля, для расчета которых использовались известные формулы: Относительная площадь смятия бетона: Гс =4- 0 --р (1.3) и относительная площадь среза бетона: УСР =4- 1- , (1.4) где (1.5) Кох - коэффициент охвата, рассчитываемый по формуле I/ ОХ р где l0Xj - длина участка периметра, на которых поверхность стержня гладкая, Рн - номинальный периметр стержня. hcp - средняя высота выступов арматуры периодического профиля, t - шаг поперечных выступов арматуры периодического профиля, b - ширина поперечных ребер на вершине. Согласно современным требованиям, переход на относительный показатель сцепления «fr» вызывает необходимость все расчеты по сцеплению арматуры с бетоном вести через этот показатель.
Модель расчета линейной плотности арматуры периодического профиля
Объем выступа, площадь проекции выступа и основного сечения на плоскость, перпендикулярную продольной оси стержня для каждого конкретного вида периодического профиля должен определяться индивидуально.
В работе [69] проводится расчет объемов выступов сегментного сечения. Однако в ней объемы считаются по формулам, обеспечивающим эквивалентную замену выступа с боковыми гранями, выполненными по цилиндрической поверхности на выступ с плоскими гранями, угол которого рассчитывается.
Для упрощения расчета, в отличии от известных методов расчета, использовали секущие плоскости, расположенные вдоль выступа.
Приведем расчет объема выступа сегментного и седловидного сечения.
На рис. 2.13 схематично представлен сегментный выступ арматурной проволоки периодического профиля.
Схематичное изображение сегментного выступа арматуры периодического профиля. 1. - основное тело выступа, 2 - боковые участки. В поперечном сечении выступ условно разбит на 2 блока: основное тело выступа, объем которого рассчитывается по формуле:
(2.26) Объем боковых участков выступа периодического профиля рассчитывается по следующей методике: Рассматривали одновременно поперечное сечение выступа арматуры периодического профиля и его фронтальный вид. В поперечном сечении с шагом, задаваемом вручную (выбирается с учетом длины основания треугольника (см. рис. 2.13)) проводятся секущие плоскости, при пересечении которых с боковой гранью выступа образуются сечения, площадь которых рассчитывается:
В случае, когда поперечное сечение выступа выполнено в форме трапеции, т.е. боковая поверхность выступа - плоская грань, текущую ординату можно определять по формуле: y - k+h- (2-28) Так как 51, является проекцией на поперечную плоскость, то: S: толп (2.29) sin/? Варьируя текущую координату X (рис. 2.15) от 0 до hg(a), в каждом сечении получали значение элементарного объема боковой грани выступа (площадь 5,- пол„ умножали на толщину сечения, равную 1). Интегрируя эти значения, был получен полный объем бокового участка выступа, тогда полный объем выступа будет равен: выст ВЫСТосн + "ВЫСТбок (2.30)
По приведенной выше модели был проведен аналитический расчет линейной плотности арматуры периодического профиля. Угол наклона боковой грани выступа принят равным 15 градусам, угол наклона выступов к продольной оси стержня 60 градусов. Результаты расчета с помощью данной модели для значений, соответствующих табл. 2.1, приведены в табл. 2.2. Параметры периодического профиля арматурной стали Диаметр заготовки, мм 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Глубина вмятины, мм 0,25 0,31 0,36 0,44 0,52 0,62 0,78 0,82 0,97 1,01 Ширина выступа, мм 0,50 0,70 0,70 0,90 0,90 1,00 1,00 1,00 1,30 1,30 Шаг выступов, мм 3,5 4,0 4,0 5,0 5,0 6,0 7,0 7,0 8,5 8,5 Для оценки точности разработанной модели расчета линейной плотности и фактического диаметра арматуры периодического профиля в ходе проведения эксперимента, описанного в главе 3, отбирались и измерялись образцы. В таблице 2.3 приведены параметры заготовки, режимы профилирования и параметры готовой арматуры периодического профиля диаметром 6,0 мм, 8,0 мм и 10,0 мм. Значения шага выступов на арматуре t, высоты выступов h и ширины выступов на вершине b измерялись на инструментальном микроскопе БМИ. С помощью проектора ЛЭТИ - 60 на продольном шлифе измерялась величина угла наклона боковой грани выступа а. Диаметр заготовки измерялся микрометром в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и определялся как среднее этих значений. Линейная плотность заготовки и готовой арматуры периодического профиля рассчитывалась по формуле (2.6), длина образца определялась штангенциркулем, взвешивание проводилось на весах типа ВТ-9М. Фактический диаметр готовой арматуры периодического профиля рассчитывался исходя из определенной взвешиванием линейной плотности арматуры. Относительный параметр сцепления «fr» рассчитывался по формуле (1.1) с использованием измеренных геометрических параметров арматуры. Значения, приведенные в таблице 2.3, являются средними значениями измерений всех параметров.
С помощью разработанной методики был проведен расчет линейной плотности и фактического диаметра готовой арматуры периодического профиля с использованием в качестве исходных параметров, параметры, приведенные в таблице 2.3. Сравнение результатов расчета и экспериментальных данных линейной плотности рис. 2.14, по фактическому диаметру на рис. 2.15 показало, что разница между экспериментальными данными и данными, рассчитанными с использованием разработанной модели не превышает 3
Исследование изменения структуры термомеханически упрочненной заготовки (катанки) в процессе холодного упрочнения профилированием
Уровень напряжений по сечению арматурной стали, во многом влияет на усталостные и пластические характеристики готовой арматуры. Известно, что поверхностные напряжения растяжения снижают пластические и усталостные показатели. Для оценки распределения напряжений по сечению арматурной стали периодического профиля воспользовались методом определения напряжений по распределению твердости [70, 71]. Этот метод основан на предположении о том, что между твердостью деформированного металла и интенсивностью напряжений существует однозначная функциональная зависимость. Данное предположение, что такая функциональная зависимость существует, что она однозначна и не зависит от схемы напряженного состояния, было подтверждено достаточно большим количеством экспериментов, проведенных некоторыми исследователями [70, 71].
В работах Г.А. Смирнова - Аляева [71] приведена зависимость, позволяющая на основании испытания на простое растяжение определить значения ав, CJ0,2, Нт и Ну и по данным замеров твердости в исследуемых точках определять значения ст(. ту- 7, _ну-н нт + {ну-н} ау-ат Ну-Нт HT+{Hy-HTf 3 где (Ту - значение предела текучести металла после деформации, МПа; Стт - значение предела текучести металла до деформации, МПа; Ну - значение твердости после деформации; Нт - исходная твердость; Н - твердость в исследуемой точке. С использованием результатов замеров твердости по сечению арматурной стали и заготовки для неё, результатов испытаний механических свойств катанки и арматуры, приведенных в табл. 3.2 и 3.3 и формулы (3.1) был проведен расчет распределения напряжений по сечению арматурной стали периодического профиля. Результаты расчета в виде графиков приведены на рис. 3.6-3.8. 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 - -Л Л \ — і і — \ 7 1 ТГ"П А— —т Ч 1 4 1 Ч 1 R 1 7 1 Расстояние от поверхности, мм
Изменение напряжений по сечению арматуры периодического профиля диаметром 10,0 мм Как видно из рис. 3.7-3.8, в поперечном сечении арматурной стали периодического профиля диаметром 8,0 - 10,0 мм на поверхности преобладают напряжения сжатия, они имеют высокое значение, но не проникают глубоко по сечению металла. Глубина проникновения сжимающих напряжений составляет примерно 0,1 мм. На глубине от 0,1 мм до 1,0 - 1,4 мм напряжения имеют положительное значение, но количественно значительно меньшие, чем сжимающие напряжения на поверхности. Глубже в металле расположена зона незначительных сжимающих напряжений, которая распространяется практически до полной глубины проникновения деформации, т.е. на 30 % сечения арматурной стали периодического профиля.
На рис. 3.6 приведено распределение напряжений по сечению арматурной стали периодического профиля диаметром 6,0 мм. В поверхностном слое на глубине до 0,1 мм напряжения имеют положительный знак и высокую интенсивность. На глубине 0,1 - 1,3 мм напряжения меняют знак на отрицательный и имеют более низкие значения. Такое распределение напряжений по сечению арматурной стали диаметром 6,0 мм на наш взгляд связано с тем, что термообработка катанки диаметром 6,5 мм в потоке стана была проведена на большую глубину, чем катанка диаметром 8,5 мм и 10,0 мм, что подтверждается более высокими значениями временного сопротивления разрыву ав и условного предела текучести То,2 а также более низким значением относительного удлинения после разрыва 85. Наличие растягивающих напряжений на поверхности арматурной стали приводит к значительному снижению пластических показателей в стали и наоборот. Это подтверждается испытаниями механических свойств арматурной стали. Из табл. 3.2 видно, что при профилировании арматурной стали диаметром 6,0 мм из катанки 6,5 мм со степенью деформации 11 % снижение относительного удлинения после разрыва 5s составило 40 %, при профилировании арматурной стали диаметром 8,0 мм из катанки 8,5 мм со степенью деформации 11 % снижение относительного удлинения после разрыва 55 составило 32 %, при профилировании арматурной стали диаметром 9,5 мм из катанки 10,0 мм со степенью деформации 13,5 % снижение относительного удлинения после разрыва 55 составило 31 %.
Таким образом нанесение периодического профиля на поверхность термомеханически упрочненной заготовки (катанки) или холодное упрочнение профилированием с низкими степенями деформации формирует на поверхности арматурной стали зону сжимающих напряжений, что благоприятно сказывается на уровне пластических свойств арматуры.
Для анализа изменения структуры горячекатаного термоупрочненного металла (катанки) при нанесении на неё периодического профиля в холодном состоянии были сделаны фотографии структуры на микроскопе SIAM600. Исследовались зоны деформированного металла на глубину до 30% в месте вмятины и в месте выступа по сечению заготовки и профилированной арматурной стали. Фотографии структуры на различной глубине сечения катанки и арматурной стали в зоне вмятины и выступа приведены на рис. 3.9 -3.12.
Микроструктура арматурной стали диаметром 6,0 мм а - структура в месте вмятины на глубине 0,1 мм, (увеличение Х500) б - структура в месте вмятины на глубине 0,16 мм, (увеличение Х500) в - структура в месте вмятины на глубине 0,19 мм, (увеличение Х500) г - структура в месте вмятины на глубине 0,26 мм, (увеличение Х500) д - структура в месте выступа на глубине 0,04 мм, (увеличение Х500) е - структура в месте выступа на глубине 0,10 мм, (увеличение Х500) ж - структура в месте выступа на глубине 0,16 мм, (увеличение Х500) з - структура в месте выступа на глубине 0,20 мм. (увеличение Х500)
Описание промышленной технологии производства бунтовой арматурной стали с использованием технологии упрочнения профилированием
Реально достигнута при изготовлении арматурной стали периодического профиля с подготовкой поверхности, удовлетворительными контактными условиями, обеспечивающими снижение износа роликов по ТУ 14-170-217-94 средняя стойкость более 60 тонн на ручей.
Следовательно, при использовании 2-х валковых профилирующих устройств можно обеспечить равные значения расходного коэффициента при высокой цене одного ролика и высокой стойкости при одном ручье и низкой цене, низкой стойкости, но при использовании нескольких ручьев на бочке ролика.
Таким образом, целесообразность выбора конструкции профилирующего устройства (узкая бочка ролика или широкая), определяющего количество ручьев ролика и материала (по стойкости и стоимости) должно определяться конкретными условиями и возможностями производства, т.к. использование, например, инструментальных сталей на любом отечественном производстве можно обеспечить собственными возможностями, а готовые ролики из качественного твердого сплава должны поставляться зарубежными фирмами из Германии или Италии.
Поэтому выбор материала профилирующего инструмента должен быть оправдан экономической целесообразностью каждого конкретного производства и определяется в каждом конкретном случае производителем.
Но в том случае, когда использование профилирующего инструмента из твердого сплава затруднительно, использование профилирующих роликов из инструментальных сталей позволяет добиться практически равной стойкости комплекта роликов.
От способа изготовления профилирующих валков напрямую зависит их стоимость, износостойкость, так как способ нарезки канавки на инструменте определяет и выбор материала валка. В конечном итоге все это влияет на себестоимость производства арматуры, а значит и на цену готовой продукции.
Нарезка ручьев на валках и роликах на сегодня не вызывает серьезных проблем и, в зависимости от материала и принятой технологии, может производиться шлифовкой или нарезкой резцом. Форма и размеры ручьев здесь практически не имеют значения.
Более серьезной является проблема нарезки поперечных канавок в ручьях, особенно с малыми размерами (для проволоки диаметром 10,0 мм и ниже).
При выборе способа нарезки необходимо решить как минимум две задачи. Во-первых, при изготовлении валка обеспечить минимальные затраты, переносимые затем на себестоимость продукции, во-вторых, обеспечить в конечном итоге требуемую форму выступа как в поперечном сечении, так и в продольном. При этом глубина поперечной канавки на валке должна быть больше, чем высота выступа на готовой арматуре периодического профиля, для того, чтобы обеспечить свободное затекание металла будущего выступа и свободный выход металла уже готового выступа из канавки валка без смятия и среза.
Сегментный выступ формируется плоской поверхностью, что существенно упрощает способ нарезки канавок. На плоской поверхности в этом случае можно использовать более широкий спектр оборудования, например, с поступательным движением инструмента (резца). Причем, материал резца определяется исходя из материала обрабатываемого металла, т.е. таким способом можно нарезать поперечные канавки и на твердосплавном валке. Таким образом, для получения канавок на гладкой поверхности можно использовать механический способ нарезки. При этом форма канавки практически определяется формой резца, подготовка (заправка) которого в современной инфраструктуре механического металлообрабатывающего оборудования не вызывает затруднений. Однако при использовании клиновидного вреза, например для изготовления четырехстороннего профиля в двухвалковом калибре, с гранями, расположенными под углом 90 использовать нарезку канавок оборудование с возвратно-поступательным движением резца затруднительно. Это связано с тем, что для качественной нарезки канавки необходимо обеспечить свободный выход резца и стружки.
Для решения этого вопроса была поставлена задача: разработать конструкцию валка, обеспечивающую использование для нарезки поперечных канавок оборудование с возвратно-поступательным движением инструмента со свободным выходом резца и стружки.
При выполнении поставленной задачи была разработана конструкция валка (рис. 4.3), сущность которой заключается в следующем: на валке, содержащим цилиндрическую бочку нарезаны клиновидные ручьи, по дну каждого из которых выполнена кольцевая фасонная проточка, а рабочие элементы на боковых участках поверхности ручья выполнены в виде встречно-направленных канавок, сообщающихся с кольцевой фасонной проточкой. Такая конструкция позволяет не только нарезать поперечные канавки по заданной форме резца, но и проводить нарезку каждой канавки под любым углом к продольной оси ручья.
