Под обработкой давлением
понимают изменение формы и размеров металла в результате воздействия на него
внешних сил. Обработка металлов давлением производится прокаткой, волочением,
прессованием, ковкой и штамповкой.
При волочении
обрабатываемый металл в холодном состоянии протягивается через
отверстие − волоку, которое меньше поперечного сечения металла.
В результате сечение металла уменьшается. Волочением производят
прутковый металл, тонкие трубы, проволоку. При прессовании
требуемая форма получается путем выдавливания металла через
специальное отверстие. При ковке и штамповке
обработка металлов производится при помощи молота и штампа.
Производство
жести прокаткой между двумя валками предложено Леонардо да Винчи
(1452-1519). Итальянский художник, архитектор, инженер описал
многие механизмы: вертолет, велосипед, резьбонарезной станок,
нарезные винтовки, шлюз, червячный механизм. Многие его идеи
опередили свое время и не реализованы на практике до сих пор.
Прокаткой
называется процесс деформации металла между вращающимися
валками. Различают продольную, поперечную и косую прокатки. При
продольной прокатке металл деформируется между двумя валками
вращающимися навстречу друг другу. Данный вид прокатки имеет
наибольшее распространение (около 90% всего проката).

Рисунок 1.1 - Схема
продольной и поперечной прокатки
При
косой и поперечной прокатке валки вращаются в одном направлении,
а металл приобретает поступательно-вращательное движение. Косая
прокатка используется для получения из сплошного металла полой
трубы, а поперечная для изготовления тел вращения.
Различают холодную и горячую прокатки. Так при
температуре 1150-1200°С сопротивление деформации стали примерно
в 10 раз меньше, чем в холодном состоянии. Холодная прокатка
ведется при прокатке очень тонких листов (толщиной менее 1 мм).
Такой тонкий лист не может быть получен при горячей прокатке
из-за образования на поверхности металла окалины, толщина
которой соизмерима с толщиной листа. В процессе холодной
прокатки у металлов увеличивается сопротивление деформации.
Одновременно он становится хрупким. Прокатка стали при
температуре ниже 400-450° С
соответствует холодной прокатке, а при температуре выше
600-650°С − горячей прокатке.
Основные понятия теории
прокатки
Пропуск
− однократный проход металла через вращающиеся
валки. Обычно
прокатка осуществляется несколько пропусков металла.
Коэффициент вытяжки − отношение длины металла после
прокатки к длине до прокатки

Различают частичный коэффициент
вытяжки
и
полный коэффициент вытяжки
.
Дуга захвата
− дуга окружности рабочего валка, по которой он соприкасается с
прокатываемым металлом.
Угол захвата
− центральный угол, опирающийся на дугу захвата.
Зона деформации
− пространство между двумя валками.
Основное уравнение при
пластической деформации
− уравнение постоянства объема:
,
где
и
−
толщина, ширина и длина металла до прокатки и после;
F0 и
F1 − площадь сечения до
прокатки и после.
Абсолютное
обжатие:
Dh=h0-h1.
Относительное
обжатие:
.
Абсолютная вытяжка:
Dl=l1-l0.
Относительная вытяжка:
.
Уравнения связи величины
обжатия, диаметра валков и угла захвата:
Dh=D×(1-cosa).
С изменением диаметра валков при
одной и той же толщине полосы изменяется угол захвата. С
увеличением диаметра валков угол захвата уменьшается и захват
металла облегчается.
Полное давление металла на один
валок:
Р=рср×Q,
где рср−
среднее удельное давление металла на валки,
;
Q
− поверхность
соприкосновения металла с одним валком, мм2.
Среднее удельное давление на
один валок по формуле А.И. Целикова:
 ,
где
kf
− предел текучести металла,
;
−
коэффициент;
f−
коэффициент трения;
hк−
высота прокатываемого металла в критическом сечении, мм;
D
− диаметр рабочего валка, мм.
Соотношение
.
Поверхность соприкосновения
металла с одним валком:
Q=B×l,
где
−средняя
ширина металла, мм;
−
длина дуги захвата, мм;
a
− угол захвата, град.
Угол захвата зависит от
пластичности прокатываемого металла. Чем выше
пластичность, тем
лучше захват. Значение максимального угла захвата при холодной
прокатке стали может составлять 3-8°, а при горячей 15-34°.

Рисунок 1.2 - Схема деформации при прокатке
Момент прокатки:
Мпр=Р×а,
где а − плечо
приложения силы давления.
Момент, необходимый для привода
рабочих валков прокатного стана:
М=Мпр+Мтр+Мхх+Мдин,
где Мтр −
момент сил трения в подшипниках и в передаточных устройствах;
Мхх −момент
холостого хода;
Мдин
− динамический момент.
Момент сил трения:
,
где −момент
от сил трения в подшипниках валков;
−
момент сил трения в передаточных устройствах стана;
m1 − коэффициент трения в подшипниках валков.
Момент холостого хода: Мхх=3¸5%Мном.
Динамический момент:
проявляется
лишь в реверсивных и регулируемых станах, работающих с
переменной скоростью.
На основании расчета момента прокатки строят нагрузочную
диаграмму и тахограмму движения.
|