Особенности теплового состояния прошивных водоохлаждаемых оправок ТПА 70-270

Основная деформация металла при прошивке происходит на оправке, которая в свою очередь является тяжело нагруженным рабочим инструментом прошивных станов поперечно-винтовой прокатки и влияет на качество внутренней поверхности гильзы и качество получаемой трубы.

Для изучения механизма износа водоохлаждаемых оправок которые используются на ТПА 70-270, ОАО «ВМЗ» была проведена данная работа, которая заключалась в исследовании теплового состояния.

Для проведения сравнительного анализа температурных полей, определения теплового и термонапряженного состояний, были выбраны прошивные водоохлаждаемые оправки диаметром 96 см, 124 см и 170 см. В качестве материала для них взята конструкционная легированная сталь 25ХН4ФА.

Для дальнейшего построения твердотельных моделей оправок в соответствии с конструкционными особенностями и изучения влияния на них технологических факторов прошивки, использовался программный комплекс САПР Solid Works. В котором определялись особенности износа носика и сферической части оправок с помощью термического исследования. С помощью Solid Works Flow Simulation также удалось исследовать действие воды на нагретые поверхности оправки в полостях для охлаждения.

Важным этапом работы был выбор граничных условий, который включал в себя принятие значений коэффициентов излучения, тепловых потоков, коэффициентов теплоотдачи. Были установлены характерные зоны в очаге деформации, включающим валки, гильзу, направляющие линейки, заготовку и саму оправку. Это позволило определить пережим валков и использовать полученные характерные зоны для дальнейшего использования в среде Solid Works Simulation.

В ходе работы также выявлено изменение значений температур оправок в контрольных точках путем увеличения циклов нагружения.

В результате исследований выявлены уязвимые к перегреву участки оправок.