Розділ 4.2 вальцювання і пресування

4.2.1. Суть вальцювання

Вальцюванням називають такий вид обробки металів тис­ком, коли заготовка і (рис. 4.2.1) силами тертя втягується у проміжок між обертальними валками 2 і 3, які її пластично деформують, зменшуючи площу поперечного перерізу й збіль­шуючи довжину. Вальцювання належить до найпродуктивні­ших видів обробки завдяки безперервному процесу й великій швидкості руху заготовки між валками. Цим способом оброб­ляють близько 90 % виплавленої на металургійних заводах сталі та понад половину кольорових металів і їх сплавів.

Поздовжнє вальцювання є одним з найпоширеніших видів вальцювання, під час якого заготовка деформується між двома валками, що обертаються в різних напрямках, й рухається пер­пендикулярно до осей валків (рис. 4.2.1). Метал деформується валками на невеликій ділянці — у зоні деформування, яка пе­ребуває між площинами АА, і ЯВ,, валками та бічними граня­ми заготовки (штаби). Центральний кут а, що відповідає дузі контакту АВ валка зі заготовкою, називається кутом захоплю­вання. Фронт заштрихованої на рис.4.2.1 зони деформування поступово переміщається вздовж заготовки справа наліво, вна­слідок чого зменшується її висота від Л₀ до /і,, збільшується довжина від /₀ до /, і дещо зростає ширина від ft₀ до ft,. Оскільки об'єм металу до і після вальцювання не змінюється, то ft₀"ft-o' ^o⁼ ft,-ft,- /,. Звідси

де S₀ — площа поперечного перерізу заготовки до вальцюван­ня; S, — площа поперечного перерізу заготовки після валь­цювання.

Ступінь пластичної деформації під час вальцювання можна виразити коефіцієнтом видовження або відносним обтисненням.

Коефіцієнтом видовження ц називають відношення отрима­ної довжини заготовки після вальцювання /, до її початкової довжини 1₀ (див.також формулу (4.2.1)):

Коефіцієнт видовження свідчить, у скільки разів збільшу­ється довжина заготовки або зменшується площа поперечного перерізу за одноразове її пропускання між валками. Його зна­чення змінюється від 1,1 до 2,5 залежно від природи матеріалу, його температури, товщини заготовки та інших факторів.

Відносним обтисненням є називають відносне зменшення висоти заготовки за одне пропускання між валками:

Максимальне значення є для різних типів виробів рекомен­дується витримувати в межах від 20 до 50 %.

4.2.2. Умова захоплювання заготовки валками

Щоб розпочати вальцювання, необхідно створити умови для втягування заготовки в міжвалковий проміжок силами тертя. У початковий момент до заготовки з боку валка в точках А і А, (рис. 4.2.2) прикладено дві сили: нормальну до поверхні валка силу N і дотичну силу тертя Т. Визначимо горизонтальні скла­дові цих сил:

Умова захоплювання заготовки валками така:

або

Запишемо силу тертя Т через нормальну силу N й коефіці­єнт тертя / як

і підставимо (4.2.7) у формулу (4.2.6)

Як бачимо, зі збільшенням коефіцієнта тертя / і зменшен­ням кута а зростає надійність захоплювання штаби валками. Коефіцієнт тертя збільшується з ростом мікронерівностей повер­хонь тертя; він залежить також від швидкості вальцювання й температури. Кут а можна зменшити, зменшуючи Л₀ - Л, або збільшуючи діаметр валка. Під час гарячого вальцювання глад­кими валками кут а = 15...24⁰, а під час холодного — а = 3...8⁰.