Условие захвата

Цель работы: Изучение влияния контактного трения на захват заготовки валками стана.

Приборы, материалы и оборудование

1. Листовой прокатный стан 200.

2. Образец размером 10×30×50 мм с перпендикулярными гранями.

3. Измерительный инструмент: штангенциркуль, линейка.

Общие сведения

Прокатка является наиболее высокопроизводительным способом обработки металлов давлением. Этим способом изготавливается около 90% металлопродукции.

Листовая прокатка относится к продольной прокатке. При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками. Валки имеют форму гладких цилиндров (рисунок 1). При прокатке справедлив закон постоянства объёма: объём тела до деформации равен его объёму после деформации.

Н

В

Рисунок 1. Листовая прокатка.

Листовая прокатка – процесс, при котором прямоугольная в поперечном сечении заготовка под действием сил трения втягивается в зазор между вращающимися валками прокатного стана и пластически деформируется ими с уменьшением поперечного сечения и увеличением длины (рисунок 2). Для осуществления процесса прокатки должно выполняться условие свободного начального захвата полосы.

Рисунок 2. Условие захвата.

Захват называется свободным или естественным, если заталкивающая сила Q, с помощью которой полоса подводится к валкам, мала и не вызывает значительного смятия кромок. Такой захват чаще всего встречается на практике.

В точках касания А со стороны валков на полосу действуют силы нормального давления N и силы трения Т, которые стремятся втянуть полосу в зев валков, а силы нормального давления препятствуют этому. Величина силы Q роли не играет, потому что с увеличением силы Q будет возрастать и сила N. Возможность захвата зависит от соотношения втягивающих и отталкивающих сил. Для осуществления захвата необходимо, чтобы горизонтальные составляющие сил трения Т_X были больше горизонтальных составляющих сил нормального давления N_X, или равны им:

N_X  Т_X.

Из схемы действия сил:

N_X = N  Sin ;

Т_X = Т  Cos .

Из закона трения Амонтона:

Т_X = N  f  Cos ;

где f – коэффициент трения при скольжении кромок полосы по валкам, называемый коэффициентом трения при захвате.

Тогда условие свободного захвата:

tg   f.

Учитывая, что f = tg , где  – угол трения, то условие захвата примет вид:

  .

Таким образом, чтобы произошёл захват полосы валками, угол захвата должен быть меньше угла трения или, равен ему. Из формулы видно, что предельная величина угла захвата зависит от величины коэффициента трения. Чем больше коэффициент трения, тем выше захватывающая способность валков.

Методика выполнения работы

Измерить высоту Н, ширину В, длину L алюминиевого образца (заготовки). Свести валки в «забой» и по продуктиметру определить «нулевое» положение Z₀, при котором зазор между валками отсутствует. Подвести образец к валкам до соприкосновения. Зазор между валками плавно увеличивать до момента захвата образца. Записать показания продуктиметра. После прокатки провести измерения толщины h, ширины b и длины l проката. Зарисовать геометрическую форму проката в трёх проекциях.

Рассчитать абсолютное (Δ) и относительное () изменение геометрических размеров образца:

Δh = H – h; Δb = b – B; Δl = l – L;

_h = Δh/H100%; _b = Δb/B100%; _l = Δl/L100%.

Определить угол захвата:

,

где R – радиус валка, мм

Изменить условия трения на поверхности валка. С этой целью нанести на поверхность валков мел или смазку и повторить опыт.

Сделать вывод о влиянии трения на угол захвата.

Контрольные вопросы

1. К какому виду прокатки относится листовая прокатка ?

2. В какие стороны вращаются валки при продольной прокатке ?

3. Чем осуществляется деформация при продольной прокатке ?

4. Какую форму имеют валки при продольной прокатке ?

5. Справедлив ли закон постоянства объёма при продольной прокатке ?

6. Какое условие должно выполняться для осуществления процесса прокатки ?

7. Равномерно ли течение металла по сечению образца ?

8. Какой захват называется свободным ?

9. Условие свободного захвата.

10. Как повысить захватывающую способность валков ?

11. Какие виды прокатки существуют ?

12. Почему поперечное сечение образца приобретает бочкообразную форму ?

Лабораторная работа № 5 (6 часов)