3. Определение количества переходов вальцовки
При вальцовке
заготовок прямоугольного поперечного
сечения с первоначальной высотой
,
шириной
и длиной
происходит уменьшение высоты заготовки
до
и увеличение ширины и длины соответственно
до
и
.
Отношение длины
заготовки после вальцовки к первоначальной
длине называется коэффициентом вытяжки
:
.
(6)
Коэффициент вытяжки может быть также выражен через отношение площадей поперечных сечений вальцуемой заготовки:
,
(7)
где
- площадь поперечного сечения заготовки
до вальцовки;
- площадь
поперечного сечения заготовки после
вальцовки.
Общий максимальный коэффициент вытяжки при вальцовке
,
(8)
где
и
- площадь
исходной заготовки и минимальная площадь
поперечного сечения эпюры сечения
вальцованной заготовки.
В общем случае,
когда вальцовка производится за несколько
переходов
определяется как произведение
коэффициентов вытяжки в отдельных
переходах, т.е.
,
(9)
где
- вытяжки
в соответствующих переходах.
Если коэффициенты
вытяжки по переходам равны или если их
заменить
,
то уравнение примет вид:
,
(10)
где - число переходов.
Логарифмируя это выражение, и, решая его относительно величины , получаем формулу, для определения количества переходов при вальцовке
,
(11)
где
- средний
коэффициент вытяжки за один переход,
.
Необходимое
количество переходов при вальцовке
различных заготовок можно определить
также с помощью графика, где области
применения двухручьевой (зона I)
и трехручьевой вальцовки (зона II)
определяются в зависимости от
и отношения
.
Из графика видно, что коэффициент вытяжки будет тем больше, чем меньше межцентровое расстояние при одной и той же высоте заготовки . Вместе с тем необходимо отметить, что беспредельно уменьшить величину отношения нельзя.
Установлено, что при = 4 захват металла становится невозможным. Из графика также следует, что если необходимый коэффициент вытяжки можно получить при данном отношении вальцовкой за 2 перехода, то на большем типоразмере вальцов для получения такого же коэффициента вытяжки придется назначать 3 и более переходов.
4. Основные технологические параметры и выбор системы ручьев
Большое влияние на процесс вальцовки оказывает коэффициент внешнего трения , величина которого зависит от состояния и качества поверхности ручьев секторов-штампов, деформируемого металла, скорости вальцовки, температуры, наличия окалины. По данным ЭНИКМАШа при технологических расчетах коэффициент внешнего трения при температуре 1200-1150°С можно принять: при вальцовке заготовок в овальных ручьях = 0.25, а при вальцовке заготовок в квадратных и круглых ручьях = 0.30.
Важным технологическим параметром является угол захвата, который представляет собой центральный угол и на дуге которого осуществляется контакт между заготовкой и валками при установившемся процессе вальцовки.
Угол захвата при установившемся процессе вальцовки во избежание проскальзывания заготовки определяется как и при прокатке следующим соотношением:
.
(12)
При вальцовке углы захвата можно принять 33-35°, а за счет создания на поверхности ручьев специальных технологических захватов их можно несколько увеличить.
Условия захвата
заготовки ограничивают угол
,
связанный с абсолютным обжатием
следующим уравнением:
или
,
(13)
где
- диаметр
секторов-штампов по дну ручья;
- рабочий
радиус валков,
; 
;
.
Длина очага деформации определяется по формуле:
.
(14)
Таким образом, исходя из условия проскальзывания, предельное абсолютное обжатие при вальцовке будет
.
(15)
При
,
.
Для обеспечения надежного заполнения полости ручья штампа и минимального расхода металла в облой большое значение при изготовлении заготовки вальцовкой имеет правильный выбор форм поперечных сечений ручьев секторов-штампов.
Основными факторами, влияющими на устойчивость вальцуемой заготовки, является профиль задаваемой в ручей заготовки, форма ручья, отношение осей заготовки, точность постройки и надежность крепления штампов. Обычно для вальцовки применяют ручьи, имеющие круглые, овальные, квадратные и ромбические формы поперечных сечений.
Наилучшую устойчивость заготовки и большую вытяжку при вальцовке обеспечивают системы квадрат-овал, овал-квадрат и круг-овал, овал-квадрат.
Одноручьевую вальцовку осуществляют по системе круг (квадрат)-плоский овал. Двухручьевую вальцовку ведут в I переходе по системе круг-овал или квадрат-ромб.
При II переходе вальцовку следует вести по системе: овал (ромб) — квадрат, так как такая система обеспечивает наилучшую устойчивость заготовки и хорошую укладку ее в ручей.
При трехручьевой вальцовке в I переходе профилирование заготовки производят по такой же системе ручьев, как при двухручьевой вальцовке. Во II переходе вальцовку ведут по системе овал (ромб)-ромб. В III переходе вальцовку ведут на квадрат.