1 Изучение характера формоизменения металлической заготовки при

продольной ПРОКАТКЕ

Цель работы - ознакомиться с процессом прокатки металлической заготовки и определить основные показатели её формоизменения.

Материальное обеспечение работы:

1. Лабораторный прокатный стан.

2. Микрометр.

3. Штангенциркуль.

4. Масштабная линейка.

5. Призматическая свинцовая заготовка.

1.1 Процесс продольной прокатки

Продольная прокатка заключается в пластическом деформировании заготовки между двумя цилиндрами, вращающимися в противоположных направлениях. Эти цилиндры называются валками. Зазор (расстояние) между рабочими поверхностями валков меньше толщины исходной заготовки, а заготовка перемещается перпендикулярно к осям валков.

Формоизменение заготовки при этом происходит за счет перемещения частиц металла заготовки, масса которой остается неизменной.

При продольной прокатке высота (толщина) заготовки уменьшается, а ширина и длина - увеличиваются, т.е. происходит обжатие, уширение и вытяжка заготовки. Эти явления можно охарактеризовать абсолютными и относительными изменениями размеров.

Абсолютное обжатие определяют как разницу в высоте образца до деформации и после.

.

(1.1)

Аналогично можно определить абсолютное уширение и вытяжку

,	(1.2)
,	(1.3)

где - размеры (высота, ширина и длина) заготовки после деформации между валками (прокатки);

- размеры заготовки перед деформацией (исходные или полученные в результате предыдущей деформации).

Степень изменения размеров заготовки в процессе деформации можно характеризовать относительным обжатием , коэффициентами уширения , вытяжки и обжатия , которые определяют по следующим формулам:

,	(1.4)
,	(1.5)
,	(1.6)
.	(1.7)

Поскольку объем металла в процессе прокатки не изменяется, то применительно к призматической заготовке можно записать:

.

(1.8)

Отсюда вытекает:

; тобто ,	(1.9)
; тобто ,	(1.10)

где - сечение исходной заготовки;

- сечение заготовки после прокатки.

Эти зависимости позволяют определять коэффициент вытяжки без измерения длины заготовки, а также проверять справедливость закона сохранения объема металла при обработке давлением.

1.2 Лабораторный прокатный стан

Лабораторный прокатный стан (рис. 1.1) состоит из рабочей (1) и шестеренной (5) клетей, редуктора (6) и двигателя (7). Шестеренная клеть представляет собой редуктор с двумя абсолютно одинаковыми шестернями с передаточным числом . Часто шестерни шестеренной клети называют шестеренными валками. Вращение ротора электродвигателя передается через редуктор одному из валков шестеренной клети, в результате чего оба валка начинают вращаться в противоположных направлениях с одинаковой скоростью и передают вращение двум рабочим прокатным валкам (3) посредством шпинделей (4). Зазор между рабочими валками изменяют с помощью специального нажимного механизма поворотом маховика (2). Заготовку задают в зазор между вращающимися рабочими валками. Благодаря наличию сил трения, заготовка втягивается в зазор и деформируется.

Схема деформации заготовки показана на рис. 1.2. При прокатке на гладких валках металл имеет возможность свободно уширяться, что дает возможность фиксировать максимально возможные значения коэффициента уширения.

Рис. 1.1. Схема одноклетевого лабораторного прокатного стана

Рис. 1.2. Схема деформации металла при прокатке на гладких валках

1.3 Методика выполнения работы

Для выполнения работы группа студентов делится на бригады по 4-5 человек в каждой. Каждая бригада получает по одной призматической заготовке, микрометр, штангенциркуль и масштабную линейку. Характер формоизменения металла изучают при прокатке свинцовых заготовок. При этом основное внимание уделяют ознакомлению с устройством и принципом работы лабораторного прокатного стана, схемой прокатки со свободным уширением, определению основных величин, характеризующих процесс прокатки.

Режим обжатий каждой заготовки назначает преподаватель. Все необходимые характеристики рассчитывают с использованием формул (1.1)-(1.10).

1.4 Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и принципом работы лабораторного прокатного стана, зарисовать его схему.

2. Подготовить протокол результатов исследования.

Протокол результатов исследований

№ про-пус-ка	Размеры заготовки после пропуска, мм			Показатели процесса прокатки

3. Отступив 5-10 мм от концов заготовки провести лезвием две параллельные линии, по одной с каждого конца заготовки (см. рис. 1.3). Исходное расстояние между ними измерить с помощью линейки с точностью до 1 мм и занести в протокол.

4. Измерить с помощью микрометра с точностью до 0,01 мм исходную высоту заготовки в трех точках по его длине и среднее значение занести в протокол.

Рис. 3. Схема нанесения линий на образец.

5. Измерить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм исходную ширину заготовки в трех точках по его длине и среднее значение занести в протокол.

6. С помощью нажимного устройства прокатного стана установить зазор между валками меньше исходной высоты заготовки и прокатать её.

7. Измерить с помощью линейки с точностью до 1 мм расстояние между параллельными линиями после прокатки в трех точках по ширине заготовки и среднее значение занести в протокол.

8. Измерить с помощью микрометра с точностью до 0,01 мм высоту заготовки после прокатки в трех точках по её длине и среднее значение занести в протокол.

9. Измерить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм ширину заготовки после прокатки в трех точках по её длине и среднее значение занести в протокол.

10. Операции, указанные в пунктах 6-9, повторить 4-5раз.

11. Используя формулы (1.1)-(1.10) и результаты измерений, рассчитать абсолютные и относительные показатели формоизменения заготовки при продольной прокатке. Результаты расчетов занести в протокол.

12. Выборочно по результатам трех пропусков проверить справедливость закона сохранения объема заготовки при пластической деформации.

1.5 Составление отчета

Отчет о выполненной работе должен содержать наименование и цель работы, перечень использованных приборов, оборудования и материалов, схему прокатного стана с описанием принципа его работы, порядок выполнения работы.

Протокол результатов исследований должен быть заполнен четко и аккуратно. Средние значения измерений и абсолютные изменения размеров приводятся с соответствующей точностью, а результаты расчета округляются до 0,1% (относительное обжатие) и до 0,001 (коэффициенты уширения, вытяжки и обжатия). В отчете должны быть приведены все формулы, которые были использованы при расчетах и проверке закона постоянства объема.