ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯПрокатка – это способ обработки пластическим деформированием – наиболее распространенный. Сущность процесса: заготовка обжимается (сдавливается), проходя в зазор между вращающимися валками, при этом, она уменьшается в своем поперечном сечении и увеличивается в длину. Форма поперечного сечения называется профилем. Процесс прокатки обеспечивается силами трения между вращающимся инструментом и заготовкой, благодаря которым заготовка перемещается в зазоре между валками, одновременно деформируясь. В момент захвата металла со стороны каждого валка действуют на металл две силы: нормальная сила и касательная сила трения (рис. 1). Рис. 1. Схема сил, действующих при прокатке
Угол – угол захвата, дуга, по которой валок соприкасается с прокатываемым металлом – дуга захвата, а объем металла между дугами захвата – очаг деформации. Возможность осуществления прокатки определяется условием захвата металла валками или соотношением , где: – втягивающая сила - проекция силы трения на горизонтальную ось; – выталкивающая сила – проекция нормальной реакции валков на горизонтальную ось. При этом условии результирующая сила будет направлена в сторону движения металла. Условие захвата металла можно выразить: Выразив силу трения через нормальную силу и коэффициент трения : , и, подставив это выражение в условие захвата, получим: или . При прокатке стали = 20…25 о, при горячей прокатке листов и полос из цветных металлов – = 12…15 о, при холодной прокатке листов – = 2…10 о. Степень деформации характеризуется показателями: – абсолютное обжатие: ( – начальная и конечная высоты заготовки); относительное обжатие: Площадь поперечного сечения заготовки всегда уменьшается. Поэтому для определения деформации (особенно когда обжатие по сечению различно) используют показатель, называемый вытяжкой (коэффициентом вытяжки).
где: – первоначальные длина и площадь поперечного сечения, – те же величины после прокатки.
Способы прокатки Когда требуется высокая прочность и пластичность, применяют заготовки из сортового или специального проката. В процессе прокатки литые заготовки подвергают многократному обжатию в валках прокатных станов, в результате чего повышается плотность материала за счет залечивания литейных дефектов, пористости, микротрещин. Существуют три основных способа прокатки, имеющих определенное отличие по характеру выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая (рис.2). Рис. 2. Схемы основных видов прокатки: а – продольная; б – поперечная; в – поперечно – винтовая При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рис.2 а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счет сил трения. Этим способом изготавливается около 90 % проката: весь листовой и профильный прокат. Поперечная прокатка (рис. 2.б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном. Поперечно – винтовая прокатка (рис. 2.в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает еще и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии.
Технологический процесс прокатки Процесс прокатки осуществляют на специальных прокатных станах. Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирование, нагрев, термическая обработка, контроль и т.д.). Оборудование для деформирования металла называется основным и располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей). Главная линия прокатного стана состоит из рабочей клети и линии привода, включающей двигатель, редуктор, шестеренную клеть, муфты, шпиндели. Схема главной линии прокатного стана представлена на рис. 3. Рис. 3. Схема главной линии прокатного стана: 1 – прокатные валки; 2 – плита; 3 – трефовый шпиндель; 4 – универсальный шпиндель; 5 – рабочая клеть; 6 – шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – редуктор; 9 – двигатель
Прокатные валки 1 установлены в рабочей клети 5, которая воспринимает давление прокатки. Шестеренная клеть 6 предназначена для распределения крутящего момента двигателя между валками. Шпиндели предназначены для передачи крутящего момента от шестеренной клети прокатным валкам при отклонении от соосности до 10…12 0. При незначительном перемещении в вертикальной плоскости применяют шпиндели трефового типа 3 в комплекте с трефовой муфтой. При значительных перемещениях валков в вертикальной плоскости ось шпинделя может составлять значительный угол с горизонтальной плоскостью, в этом случае применяют шарнирные или универсальные шпиндели 4, которые могут передавать крутящий момент прокатным валкам при перекосе шпинделя до 10…12 о. В качестве двигателя прокатного стана 9 применяют двигатели постоянного и переменного тока, тип и мощность зависят от производительности стана. Редуктор 8 используется для изменения чисел оборотов при передаче движения от двигателя к валкам. Зубчатые колеса – обычно шевронные с наклоном спирали 30о. По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта и станы для выпуска готового проката.
Правка проката Изделия, полученные прокаткой, часто требуют правки. Иногда правку выполняют в горячем состоянии, например, при производстве толстых листов. Но обычно в холодном состоянии, так как последующее охлаждение после горячей правки может вызвать дополнительное изменение формы. Процесс правки заключается в однократном или многократном пластическом изгибе искривленных участков полосы, каждый раз в обратном направлении.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА Отчет должен содержать: - цель работы; - краткие теоретические сведения; - схемы сил действующих при прокатке, основных видов прокатки, линии прокатного стана. - основные технологические операции процесса прокатки; - выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Прокатное производство - это... 2. Что такое коэффициент трения? Приведите формулу. 3. Что такое коэффициент вытяжки? Приведите формулу. 4. Опишите способы прокатки 5. Что представляет собой технологический процесс прокатки. 6. Что такое правка и как ее выполняют?
ЛИТЕРАТУРА 1. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977. - 664 с. 2. Прейс Г.А. Технология конструкционных материалов. - К.: Высшая школа, 1984. - 359 с. 3. Гарнець В.М. Материалознавство. - К.: Кондор, 2009. - 386 с. 4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1986.-493 с.
|