Стан поперечно-клиновой прокатки

Основным оборудованием такого стана является инструментальная пара плоской формы, или валков, или валково-сегментного инструмента. При этом каждый компонент этой пары деформирующих инструментов имеет на своей плоской или цилиндрической поверхности одинаково спрофилированные клинообразные элементы (т. н. деформирующие клинья), расположенные вершинами друг к другу^[1]. Различные конструкции станов поперечно-клиновой прокатки (ПКП) с плоским инструментом могут использовать оба подвижных компонента инструментальной пары, либо один из инструментов (нижняя плита) может быть неподвижным^[2].

Основным элементом этой технологии является встречное перемещение деформирующих клиньев в процессе прокатки и соответственное обжатие заготовки по диаметру. Это движение может осуществляться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. При прокатке с инструментами плоской формы, один из которых является неподвижным, происходит возвратно-поступательное движение верхней плиты параллельно нижней, неподвижной. На поверхности каждого из клиновых инструментов выделяют четыре участка, которые соответствуют определённым стадиям процесса^[1].

- Заходный участок предназначен для плавного внедрения деформирующего клина в заготовку, которая начинает вращаться под действием этих клиньев.

— Деформирующий участок, на котором происходит основное формоизменение заготовки в соответствии с профилем клиньев (с учётом его угла заострения, угла наклона боковой грани и высоты), а также калибрование обжатой центральной части заготовки за счёт её обкатки горизонтальной поверхностью клиньев.

— Калибрующий участок для окончательной калибровки и правки концевых частей профиля.

— Выходной участок с обратным наклоном рабочей поверхности для плавного выхода прокатываемого профиля из контакта с инструментом.

В зависимости от соотношения максимального диаметра профиля и диаметра исходной заготовки используют прямой или обратный метод прокатки. При прямом методе имеются наклонные боковые грани с наружных сторон клиньев, причём эти грани постепенно расходятся от оси инструмента в процессе прокатки. Такую технологию используют для изготовления профилей, максимальный диаметр которых не превышает диаметр заготовки. При обратном методе наклонные боковые грани, напротив, расположены с внутренних сторон клиньев; при такой технологии можно производить профили с участками диаметром в два раза больше диаметра заготовки^[1].

Помимо плоского деформирующего инструмента, на станах поперечно-клиновой прокатки может быть использован и валковый или валково-сегментный инструмент. Такие инструменты сложнее в изготовлении, но более производительны по сравнению со станами, имеющими плоский инструмент, благодаря непрерывному вращению валков и отсутствию обратного хода. По типу используемой заготовки станы ПКП подразделяются на станы штучной и прутковой прокатки. В первом случае используется мерная рубленая заготовка, во втором — длинные прутки, что позволяет избежать дополнительных операций разделения прутков и излишних концевых отходов^[3][4].

Основным разработчиком таких станов в СССР был ВНИИМЕТМАШ, который спроектировал и внедрил в различных областях машиностроения свыше 20 станов, в частности, станы ПКП 40х400 и ПКП 50х520 для электротехнической промышленности и станы ПКП 100х300 и ПКП 80х500 для автомобилестроения (КАМАЗ, ЗИЛ)^[3][4].

Кроме того, ещё три проектно-конструкторских института создавали станы поперечно-клиновой прокатки в 1960—1970-е гг.: Проектно-конструкторский и технологический институт в Горьком (валковые станы Д-650, Д-800 и Д-1000), Научно-исследовательский институт технологии машиностроения в Волгограде (валковые станы АСК 45/350 и АСК 60/450) и Физико-технический институт АН БССР в Минске (станы с плоским инструментом)^[5].

Если сравнивать станы поперечно-клиновой прокатки со станами винтовой прокатки, то первые из них имеют более ограниченный сортамент, но, в то же время, более высокую производительность и точность размеров, а также возможность изготовления ступенчатых профилей с резкими переходами диаметров^[1]. Ещё более значимы преимущества поперечно-клиновой прокатки при изготовлении валов, осей, шаровых пальцев и других подобных изделий по сравнению с точением на токарных станках и ковкой. В первом случае производительность труда возрастает в 3—8 раз, во втором — в 2—3 раза. Коэффициент использования металла увеличивается до 0,95^[2].