- •Введение
- •Пластическая деформация металла при прокатке
- •Механизм пластической деформации.
- •Элементы теории напряжений.
- •Линейное сжатие.
- •Сжатие по двум перпендикулярным направлениям (одноименная схема).
- •Сжатие - растяжение по двум перпендикулярным направлениям (разноименная схема).
- •Схемы напряженного и деформированного состояний
- •Энергетическое условие пластичности.
- •Величины, характеризующие пластическую деформацию.
- •Наклеп и рекристаллизация.
- •Основы теории прокатки
- •Скорость деформации.
- •Внешнее трение.
- •Захват металла валками.
- •Кинематика процесса прокатки.
- •Поперечная деформация
- •Характеристика прокатного производства.
- •Прокатные изделия.
- •Технологическая схема производства.
- •Исходный материал и его подготовка
- •Температурные условия горячей прокатки.
- •Охлаждение металла.
- •Калибровка прокатных валков.
- •Определение энергосиловых параметров при прокатке.
- •Оборудование для прокатки
- •Прессование металла.
- •Оборудование и инструмент для прессования.
- •Горизонтальные гидропрессы.
- •Определение усилия прессования.
- •Волочение металлов.
- •Волочильный инструмент.
- •Машины для волочения. Роликовые и сборные волоки.
- •Технология волочения.
- •Машины и оборудование для волочения.
- •Прямолинейный волочильный стан
- •Барабанные волочильные станы.
- •Расчет усилий и потребной мощности при волочении.
- •Операции ковки
- •Предварительные операции
- •Основные операции
- •Оборудование для ковки
- •Конструирование кованых заготовок
- •Горячая объемная штамповка
- •Формообразование при горячей объемной штамповке
- •Чертеж поковки
- •Технологический процесс горячей объемной штамповки
- •Оборудование для горячей объемной штамповки
- •Горячая объемная штамповка на молотах
- •Геометрическая точность поковок, полученных на молотах
- •Горячая объемная штамповка на прессах
- •Штамповка на горизонтально-ковочных машинах
- •Ротационные способы изготовления поковок
- •Штамповка жидкого металла
- •Холодная штамповка
- •Объемная холодная штамповка
- •Листовая штамповка
- •Операции листовой штамповки
- •Формообразующие операции листовой штамповки
- •Высокоскоростные методы штамповки
- •Формообразование заготовок из порошковых материалов
Захват металла валками.
Непрерывное втягивание металла валками, его деформация обеспечивается наличием контактного трения между полосой и валками. Геометрическую область деформирования при прокатке (Рисунок 22) принято называть очагом деформации. Дугуназывают дугой захвата, а отвечающий ей угол− углом захвата.
Тело, деформируемое прокаткой, независимо от размеров его поперечного сечения и формы называется полосой.
Схема прокатки в цилиндрических валках.
Весь процесс прокатки полосы, с момента захвата и до момента выхода полосы из валков, из-за различных условий деформирования делится на 3 периода:
Захват полосы валками – заполнение очага деформации до момента образования некоторого переднего конца за пределами линии центров валков.
Установившейся период – характеризующийся постоянством условий деформации при наличии заднего конца.
Заключительный – период ухода металла из очага деформации.
В дальнейшем считаем, что оба валка цилиндрические, одного диаметра, вращаются с одной скоростью, имеют одинаковые условия трения, упругая деформация их не учитывается.
Увеличение обжатия зависит от увеличения угла захвата. Из рисунка 12 видно, что:
Тогда , если тогда
Кроме угла захвата на увеличение обжатия оказывает влияние диаметр валков: чем больше диаметр - тем больше обжатие при равных условиях трения.
Практикой установлено максимальные углы захвата и коэффициенты трения при прокатке различных металлов (таблица):
Коэффициенты трения и углы захвата
|
Коэффициент трения |
угол захвата |
Горячая прокатка | ||
блюмов |
0.45 0.62 |
24 32 |
стальных профилей |
0.36 0.47 |
20 25 |
стальных листов |
0.27 0.36 |
15 20 |
Холодная прокатка | ||
со смазкой |
0.04 0.09 |
3 5 |
без смазки |
0.09 0.18 |
5 10 |
При прокатке стали можно пользоваться формулами по определению коэффициента трения:
− для стальных валков.
− для чугунных.
При соприкосновении полосы с вращающимися валками между ними возникает взаимодействие. С одной стороны полоса оказывает радиальное давление на валки и затормаживает силой, Рисунок 23, с другой – силасо стороны валков стремится подать полосу в область деформирования, а сила− оттолкнуть от валков. Чтобы определить захватывающую способность валков, необходимо сопоставить действие сили. Захват полосы возможен, если проекция силына направление движения больше, чем проекция силы:
.
Разделим левую и правую часть неравенства на ,
Тогда .
Из условия Амонтона , тогда
Так как ,
где − угол трения, то.
Это означает, что втягивание металла в валки осуществляется при угле захвата меньшем, чем угол трения.
Равенство углов иотвечает крайним условиям. Призахват металла невозможен.
Схема силового взаимодействия полосы и валков в первый период.
По мере заполнения очага деформации, появления переднего конца полосы и перехода к установившемуся процессу, положение равнодействующей смещается ближе к плоскости входа, Рисунок 24. Если принять, что контактные напряжения по дуге захвата равномерные, то реакция полного усиления металла на валки будет делить область деформирования пополам:
Так же, как и в момент захвата, прокатка может выполняться, если:
,
,
Схема силового взаимодействия полосы и валков в установившийся период
По данным ряда исследований установлено, что коэффициент контактного трения при установившемся процессе на меньше, чем при захвате:
Однако, сравнивая предельные условия при установившемся процессе и в момент захвата, можно отметить, что установившейся процесс имеет большие резервы по трению:
, где
Поэтому определяющим процесс прокатки по условиям трения является условия захвата, т.е. .
Для повышения обжатий с целью использования резервных сил трения, присущих установившемуся процессу прокатки, можно использовать принудительную задачу заготовки в валки (прикладывая какую - то силу к заднему концу полосы) или использовать специальную технологию поджатия заготовки прокатным валком.