Construction, functioning and application of wedge grips
in the TR type devices
Streszczenie
W artykule przedstawiono nowy sposób mocowania długich prętów w przyrządach typu TR. Polega on na zaci-skaniu materiału wyjściowego między 2 szczękami klinowymi. Omówiono budowę i działanie zacisku klinowe-go oraz urządzeń wspomagających jeklinowe-go pracę. Przedstawiono sposób wykorzystania zacisku klinoweklinowe-go do kucia wielokrotnego. Wskazano na moŜliwość wykorzystania przyrządów typu TR do pracy w cyklu półautomatycz-nym.
Abstract
The article describes a new way of fixing long bars in the TR devices. It consists in clamping of the initial mate-rial between 2 wedge jaws. The construction, functioning and application of the wedge grip as well as the auxil-iary elements have been discussed. A way of using the wedge grip for forging several times has been presented. The possibility of using the TR devices for working in a semi-automatic cycle has been indicated.
Słowa kluczowe: kucie, spęczanie, metoda TR, przyrządy kuźnicze typu TR
Key words: forging, upsetting, TR method, TR type forging devices
1. WSTĘP
W górnictwie i w budownictwie stosowane są odkuwki z prętów o długościach przekracza-jących często 2 m. Ich wykonanie komplikuje się, gdy warunki techniczne odbioru odkuwek nie dopuszczają wgnieceń pod łbem, zmniej-szających przekrój poprzeczny pręta. Wgniece-nia te są typowym śladem po mocowaniu ma-teriału w ryflowanych wkładkach chwytowych. Rezygnacja z ryfli pociąga za sobą konieczność podpierania materiału wyjściowego na jego końcu. Powoduje to potrzebę wydłuŜania be-lek odciągaczy w celu odsunięcia na wymaga-ną odległość poprzeczek śrub oporowych. Rozwiązanie takie moŜe być praktykowane tylko w ograniczonym zakresie. Pojawiają się bowiem niedogodności związane z niedosta-teczną sztywnością całego układu, występowa-niem znacznych sił bezwładności oraz zajmo-waniem zbyt duŜej powierzchni przy prasie.
Potrzeba znalezienia nowego sposobu mo-cowania materiału wyjściowego, nie powodu-jącego wgnieceń pod łbem, doprowadziła do powstania koncepcji zacisku klinowego mate-riału.
2. BUDOWA I DZIAŁANIE ZACISKU KLINOWEGO
Budowę i zasadę działania zacisku klino-wego przedstawia rys. 1. Materiał mocowany jest między 2 suwliwymi szczękami klinowymi 2 i 3. Wykroje robocze szczęk mają postać pryzm. Ich powierzchnie mogą być gładkie lub uzębione. Szczęki klinowe przesuwane są po-osiowo przez zabierak 6, połączony z suwa-kiem trzpieniowym 7. Suwak związany jest z dźwignią, napędzaną ręcznie lub za pomocą siłownika pneumatycznego.
Rys. 1. Konstrukcja zacisku klinowego Fig. 1. The wedge grip design
Rys. 2. Widok zacisku klinowego Fig. 2. A view of the wedge grip
Widok zacisku klinowego w wersji podstawo-wej przedstawia rys. 2. Wariant ten moŜe być rozszerzany o urządzenia dodatkowe. W celu wyeliminowania nieznacznych drgań przyrządu TR, spowodowanych masą zamontowanego zacisku klinowego, opracowano podporę zaci-sku. Konstrukcję podpory przedstawia rys. 3. Składa się ona z płyty wspornikowej (01s), mocowanej listwami (02L;P)do stołu prasy, oraz z wahliwego łącznika (06), mocowanego do korpusu zacisku klinowego (07). Powstały w ten sposób równoległowód wykonuje ruch identyczny do ruchu mechanizmów równole-głowodowych przyrządu TR.
Rys. 3. Podpora zacisku klinowego Fig. 3. The wedge grip support
Rys. 4. Napęd pneumatyczny zacisku klinowego Fig. 4. Pneumatic drive of the wedge grip
Celem zmniejszenia wysiłku fizycznego operatora wyposaŜono zacisk klinowy w napęd pneumatyczny. Pozwala on na wywieranie sil-nego zacisku materiału juŜ na początku kucia. Konstrukcję napędu przedstawia rys. 4. Część przednia siłownika (32) zamocowana jest do wspornika (01s), przykręconego do boku zaci-sku klinowego (33). Siła rozwijana przez si-łownik regulowana jest zaworem redukcyjnym, a prędkość ruchów tłoczyska zaworami dławią-co-zwrotnymi, wkręconymi bezpośrednio w korpus siłownika. Kierunki ruchów tłoczy-ska sterowane są rozdzielaczem trójpołoŜenio-wym. Schemat sterowania siłownikiem przed-stawia rys. 5.
Zaletą stosowania siłownika pneumatycz-nego jest uzyskiwanie regulowanej, stałej i powtarzalnej siły zacisku wstępnego, zapew-niającej eliminację poślizgu materiału w szczę-kach klinowych. Siła ta działa ponadto przez cały czas trwania procesu spęczania. Napęd pneumatyczny zacisku klinowego, w porówna-niu z obsługą ręczną zacisku, zmniejsza wielo-krotnie obciąŜenie fizyczne operatora i przy-czynia się do wzrostu wydajności pracy.
Rys. 5. Schemat sterowania pneumatycznego siłownika Fig. 5. Pneumatic servomotor control diagram 33
Fig. 6. A view of the buckling prevention sttrip Urządzeniem wspomagającym prawidłowe funkcjonowanie zacisku klinowego jest prze-stawna listwa przeciwwyboczeniowa (rys. 6). Montowana jest ona w zębatych wykrojach belek odciągaczy przyrządu TR. Listwa ta za-pobiega wyboczeniu pręta przez dodatkowe jego podparcie na odcinku między wkładkami chwytowymi a klinami. Pręt zostaje zamknięty w gnieździe utworzonym przez wkładkę pro-wadzącą (01) i ramię wychylne (02). Ramię zamyka gniazdo od góry i pozwala wychylać się w 2 połoŜenia: otwarte lub zamknięte. Ob-rót ramienia jest kOb-rótki i ograniczony oporem.
Rys. 7. Stanowisko do kucia z zaciskiem klinowym Fig. 7. Forging stand with a wedge grip
Stanowisko badawcze do prób spęczania długich prętów przedstawia rys. 7. Stanowisko składa się z prasy mimośrodowej PMS 160 i przyrządu TR typu TRE6/ZR, wyposaŜonego w zacisk klinowy z napędem pneumatycznym i podporą. Grzanie prętów do temperatury ku-cia odbywa się w nagrzewnicy indukcyjnej, usytuowanej obok prasy.
Rys. 8. Ślady na pręcie pozostawione przez szczęki zaciskowe uzębione
Fig. 8. Traces of toothed gripping jaws on the bar Dla całkowitej eliminacji tych śladów naleŜy uŜyć szczęk o wykroju gładkim lub szczęk o zębach półokrągłych (rys. 9).
a) b) c) Rys. 9. Szczęki klinowe
a), b) o zębach półokrągłych, c) o wykroju gładkim Fig. 9. Wedge jaws: a, b) with half-round teeth,
c) with smooth recess
3. ZASTOSOWANIE ZACISKU KLINO-WEGO
W róŜnych technologiach spęczania prę-tów występuje często potrzeba nabierania duŜej ilości materiału, celem wstępnego uformowa-nia łbów o duŜych wymiarach (do matrycowa-nia).
Jeśli smukłość przeformowywanego od-cinka wsadu jest duŜa, to w tradycyjnym kuciu wielostoŜkowym naleŜy wykonać wiele opera-cji spęczania, co wymaga wielu narzędzi i du-Ŝych nakładów finansowych.
nieczność zmian zderzaka oporowego po kaŜ-dym skoku roboczym prasy. Dzięki temu moŜ-na wykomoŜ-nać duŜą liczbę spęczeń, nim materiał osiągnie granicę schłodzenia. Po wykonaniu maksymalnie duŜej liczby skoków spęczania z pierwszego nagrzewu, moŜna dogrzać łeb oraz pręt i kontynuować dalej proces „grzyb-kowania”. W taki sposób moŜna uzyskiwać łby o róŜnych objętościach i wymiarach (rys. 11).
Rys. 10. Zasada prawidłowego „grzybkowania” Fig. 10. The principle of correct „mushrooming”
Rys. 11. Łby spęczone metodą „grzybkowania” Fig. 11. Heads upset by the method of „mushrooming”
Rozwinięciem metody „grzybkowania” jest zastosowanie, w trakcie procesu spęczania, dodatkowego odsuwania stempla. Pozwala to na uzyskiwanie łbów wydłuŜonych a nawet na formowanie łbów o z góry przewidywanym kształcie. Cały proces odbywa się w warunkach spęczania półswobodnego.
Mechanizując proces dosuwania pręta do stempla, podczas procesu spęczania wielokrot-nego, moŜna uzyskać układ technologiczny prasa-przyrząd TR pracujący półautomatycz-nie. Przebieg procesu kucia byłby wówczas następujący: Operator wkłada nagrzany mate-riał wyjściowy do przyrządu i włącza prasę. Prasa wykonuje automatycznie Ŝądaną liczbę skoków i zatrzymuje się w górnym zwrotnym punkcie. Operator wyjmuje przedkuwkę, albo dogrzewa ją i uruchamia następny cykl, albo wkłada do przyrządu następny wsad i rozpo-czyna kucie następnej odkuwki.
Aby sprawdzić pracę układu technologicz-nego prasa-przyrząd TR w trybie półautoma-tycznym, konieczne jest wykonanie specjalnej instalacji sterowania elektrycznego oraz prze-prowadzenie badań wstępnych.
Pracę zrealizowano w ramach działalności statu-towej finansowanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa WyŜszego: BR 901 28 001 – Rozwój technologii i konstrukcji przyrządów TR do dokład-nego spęczania ze szczególnym uwzględnieniem odkuwek długich.
