Введение к работе
Актуальность работы. Абразивная резка металлов, в том числе горячая и холодная резка проката, все в большей мере вытесняет другие способы механической резки, поскольку отличается высокой производительностью и малыми затратами.
В настоящее время для резки стального проката и заготовок деталей машин используют главным образом электрокорундовые круги диаметром от 80 до 500 мм на вулканитовой связке. Многие зарубежные фирмы выпускают такие отрезные круги, но сортамент кругов каждой фирмы составляет лишь несколько типоразмеров, поэтому для получения листовых заготовок кругов используют в основном одноклетьевые станы дуо, процесс многопроходной прокатки выполняют с подачей полуфабрикатов через верхний валок.
Только в России на Челябинском заводе шлифовальных изделий (ныне АО "Росси") и Приволжском абразивном заеоде несколько лет назад установлены современные поточно-механизированные линии и разработаны опытно-промышленная технология многопроходной прокатки листовых заготовок и вырубки из них кольцевых заготовок отрезных кругов среднего (от 80 до 250 мм) и большого (от 300 до 500 мм) диаметра.
Однако, опытно-промышленная технология прокатки и вырубки, а также применяемая для их реализации технологическая оснастка отличаются существенными недостатками, которые проводят к большому излишнему расходу вулканитовой массы, снижают точность размеров проката и вырубленных заготовок и требуют дорогостоящей экологически вредной механической обточки кругов после вулканизации.
В связи с указанным проблема совершенствования существующих технологий и оснастки для прокатки и вырубки заготовок отрезных кругов на вулканитовой связке является актуальной и требует своего решения.
Цель и задачи работы. Цель настоящей работы состоит в том, что на основе выполнения исследований физико-механических свойств вулканито-вых абразивных масс и полуфабрикатов, существующей опытно-промышленной технологии прокатки и вырубки, оборудования и технологической оснастки для их реализации, а также на основе разработанной теории прокатки вулканитовых листовых заготовок, создать с использованием целого ряда изобретений более совершенную новую технологию прокатки и вырубки, а также новую оснастку для их осуществления.
Достижение поставленной цели осуществлялось решением следующих задач: анализа современного состояния производства отрезного инструмента в США, Европе и России; изучения существующих методов и исследований физико-механических свойств вулканитовых масс и деформированных полуфабрикатов; исследований опытно-промышленных технологий
ванных полуфабрикатов; исследований опытно-промышленных технологий прокатки и вырубки, оборудования поточно-механизированных линий и оснастки для прокатки и вырубки; создания математической модели процесса прокатки вулканитовых листовых заготовок, отличающихся высокими пластическими и эластическими свойствами; разработки на основе изобретений новых технологий прокатки и вырубки и новой валковой оснастки и вырубных штампов; промышленного внедрения новых технологий и оснастки. Научная новизна результатов заключается в том, что:
с применением известных из резиновой промышленности методов и устройств исследованы плотность, пластические и эластические свойства вулканитовых абразивных масс, на уровне изобретения разработаны новый способ и устройство для определения их механических свойств, предложена новая для абразивной промышленности методика подсчета сопротивления деформации и эластического восстановления размеров проката.
разработана методика, спроектированы, изготовлены приборы и впервые выполнено комплексное исследование геометрических, кинематических и силовых параметров процессов прокатки и вырубки, а также оборудования, прокатных валков и оснастки поточно-механизированных линий для получения заготовок кругов среднего и большого диаметра, на основе этих исследований создан целый ряд изобретений ;
проанализированы основные уравнения, описывающие процесс прокатки квазисплошных, квазиизотропных уплотняемых материалов, и на их основе впервые получены теоретические зависимости для подсчета геометрических, кинематических и силовых условий простого случая прокатки высокоэластичных вулканитовых масс.
Практическая ценность и реализация результатов работы в производстве заключается в следующем:
на основе изобретения выполнены опытные исследования, конструкторские разработки и смонтировано устройство для исследования пластичности, эластичности, геометрических, кинематических и энергосиловых параметров прокатки вулканитовых абразивных масс и деформированных полуфабрикатов;
на основе изобретений разработаны новая технология и новая валковая оснастка для прокатки вулканитовой массы и полуфабрикатов с устранением де^ктовбоковых кромок раската;
на основе изобретений разработаны новые рациональные режимы обжатий на черновых, промежуточных и чистовых клетях поточно-механизированных линий;
на основе изобретения разработан новый способ и устройство для чистовой прокатки и калибровки высокоэластичных листовых заготовок;.
Новые технологии и оснастка для прокатки и вырубки прошли опробование и внедрены, при их полном промышленном внедрении они обеспечат экономию от 20,5% до 28,5% абразивной массы, при этом существенно повысится точность высотных размеров проката и готовых отрезных кругов, снизится в два раза трудоемкость обточки по наружному диаметру. Повышение точности высотных размеров отрезных кругов в свою очередь проведет к снижению потерь металла при абразивной резке.
Реальный экономический эффект от частичного внедрения разработок только за первые б месяцев 1997 года составил 96 млн. рублей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, выставках, совещаниях и семинарах: Научно-технических конференциях ЧГТУ в 1995-97 годах; Межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже ХХІ века" (г. Магнитогорск.1996 г.); Конференции "Современные технологии в машиностроении" (г. Пенза, 1997 г.); Всероссийской конференции "Новые материалы и технологии" (г. Москва, 1997 г.); Международных конференциях EURGMAT-97 (Netherlands, 1997 г.), «Управление инвестициями в экономике» (Челябинск, 1997г.); Конференции "Совершенствование процессов и оборудования КШП* (г. Нижний Новгород, 1997 г.); Международных выставке "Машиностроение" и конференции "Прогрессивные технологии" (г. Челябинск, 1997 г.); Совещании 'Состояние производства отрезного абразивного инструмента" (г. Челябинск, 1997 г.); Семинаре "Отрезной инструмент на вулканитовой связке" (г, Челябинск, 1997 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликована монография "Производство абразивных отрезных кругов на вулканитовой связке" (г. Челябинск, ЧГТУ, 1997 г.), 19 статей а журналах и сборниках, получены положительные решения по 6 заявкам на патенты РФ.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов по главам, заключения и приложений. Изложена диссертация на 144 страницах, содержит 30 таблиц, 49 рисунков, список литературы, включающий 36 наименований, и 4 приложения на 15 страницах.