2. Методика виконання роботи

Дослідження виконуються на розривному пресі типу УПГ-20/2, шляхом затягування заготовки з діаметром d₀ у волоку з вихідним діаметром d. Процес волочіння зупиняють на середній ділянці заготовки та звільняють зразок від кліщів і волоки. Деформована ділянка заготовки має такий вигляд, який показано на рис. 2.2. Вимірюють розміри d₀ і d мікрометром з точністю 0,01 мм. Розміри вимірюють на мікроскопі. При цьому довжину розбивають на 4—5 перерізів і у відповідних перерізах х_і, вимірюють d_хі з використанням інструментального мікроскопу. Дані заносяться в табл. 2.1. В експериментах можуть використовуватись волоки з різними d і .

Рисунок 2.2 — Осередок деформації, який отримали шляхом затягування дроту у волоку

В таблиці 2.1 перерізи 1 і 6 відповідають площинам — входу і виходу. В табл. 2.1. параметр фактично відповідає зміні контуру профілю волоки (рис. 2.3). Після вимірювання величин d_х і розраховуються параметри :

Для параболічного профілю волоки між параметрами і існує наступна залежність:

(2.3)

де n_i — показник ступеня параболи.

Таблиця 2.1. — Дослідні й розрахункові дані для визначення середнього кута волоки

Параметри	Перерізи хі
	1	2	3	4	5	6
х, мм	3,4	2,72	2,04	1,36	0,68	0
dx, мм	2,8	2,605	2,468	2,394	2,342	2,3
, мм	0,5	0,305	0,168	0,094	0,042	0
	1,0	0,80	0,60	0,40	0,20	0
	1,0	0,61	0,338	0,188	0,084	0
ni	—	2,21	2,12	1,83	1,55	—

Виміри показують, що показник ступеня має змінне значення по довжині волоки (табл. 2.1).

За даними табл. 2.1 необхідно побудувати графік (рис. 2.3), де по осі абсцис відкладені значення , а на осі ординат . Пряма 1 відповідає контуру робочого каналу при пропорційній зміні по довжині волоки [формула (2.1)], а крива 2 при параболічній зміні контуру волоки [формула (2.3)]. Для визначення показника ступеня n_i можна використовувати два методи. У першому застосовують логарифмування:

а в другому показник n_i визначають методом наближення, тобто в виразі (2.3) змінюють величину n_i в межах ~ 1,5-3,3 доти, поки права частина не буде дорівнювати лівій частині.

1 — конічний прямолінійний; 2 — параболічний

Рисунок 2.3 — Контур робочого профілю каналу волоки:

Середня величина показника ступеня для всього осередку деформації дорівнює:

(2.4)

де — показники ступеня в окремих точках кривої 2 (рис. 2.3).

Середнє значення і х_сер з урахуванням виразу (2.3) дорівнюють:

(2.5)

(2.6)

Середній напівкут робочого конуса волоки дорівнює:

(2.7)

а з урахуванням виразів (2.5) і (2.6) одержимо:

(2.8)

Для табл. 2.1 середнє значення показника дорівнює , тобто контур практично відповідає параболі другого порядку.

Враховуючи невеликі величини напівкута волоки, маємо (рад.). Зрівняти величини напівкутів, розрахованих по виразам (2.1) і (2.8). Обґрунтувати розходження.

3. Порядок оформлення звіту

1. Привести назву і мету роботи.

2. Заповнити таблицю з дослідними та розрахунковими даними для визначення середнього кута волоки (приклад табл. 2.1).

3. За даними табл. 2.1 побудувати профіль каналу волоки (графік рис. 2.3).

4. У висновках по роботі вказати точність розмірів отриманого профілю, каналу волоки.

4. Завдання до самостійної роботи

1. Розрахувати середнє значення і х_сер.

2. Визначити показник ступеня кривої профілю для всього осередку деформації.

3. Визначити напівкущ конусу волоки.

5. Контрольні питання

1. Перелічити основні операції при виробництві дроту волочінням і дати обґрунтування необхідності їхнього застосування.

2. Чим пояснити розходження проектного й фактичного профілю робочого каналу волоки?

3. З якою метою передбачають виготовлення паска волоки, що калібрує?

4. З якою метою застосовують для волочіння збірний інструмент із напірної й двома робочими волоками?

Лабораторна робота № 3

Моделювання процесу калібрування у чотирьохвалковому калібрі

Мета роботи: — вивчити ознайомитись з технологічними процесами виготовлення профілів високої якості.

Лабораторне устаткування та інструмент: стан 300 ЧВК, мікрометр, лінійка, ручка-коректор, набір щупів, кронциркуль.

1. Теоретичні відомості

Профілі, що калібруються, виготовляються холодною прокаткою або волочінням з гарячекатаного прокату (підкату). Завдяки додатковій обробці профілі, що калібруються, мають точніші розміри по перерізу і більшу якість поверхні металу на відміну від сортового гарячекатаного прокату. Ці якості прокату, що калібруються, дозволяють використати його при обробці на високопродуктивних токарних верстатах — автоматах, а також для холодного штампування на холодновисадочному обладнанні.

Висока точність і якість поверхні прокату, що калібрується, дозволяє значно скоротити витрату металу при його подальшій переробці. Відсутність прокатної окалини на поверхні прокату збільшує термін служби різального інструменту. Прокат, що калібрується, виготовляється круглого, шестигранного і квадратного перерізу. Для виготовлення прокату, що калібрується, застосовують різні марки сталі, щоб на виході отримати прокат з необхідними властивостями. Це може бути вуглецева сталь звичайної якості і низьколегована, вуглецева і легована якісна конструкційна сталь, високолегована сталь.

Для виробництва складних фасонних профілів високої точності застосовують різні технологічні схеми гарячої і холодної обробки металу тиском. Аналіз цих методів показує, що найбільш економічним є комбінований процес виробництва сталевих фасонних профілів, при якому основне формоутворення здійснюється гарячою деформацією — прокаткою або пресуванням, а досягнення необхідної точності розмірів перерізу і чистоти поверхні — методами холодної деформації: прокаткою або волочінням.

Для підготовки металу до холодної деформації необхідно виконати ряд допоміжних технологічних операцій: гостріння кінців, попередню термообробку (відпал), видалення з поверхні металу окалини (травлення) і підготовку підмастильного шару.

Спосіб холодної прокатки отримав найбільш широке застосування при виготовленні симетричних профілів з невеликими поперечними перерізами, плоских профілів з великим відношенням ширини до висоти, а також форм з конічними поверхнями. При холодній прокатці несиметричних профілів великих перерізів із-за нерівномірної деформації відбувається викривлення профілю і спотворення форми перерізу. Профілі простих перерізів із звичайних конструкційних сталей при задовільному охолодженні валків на роликових підшипниках прокатують в холодному стані з допусками по товщині — 0,015 мм +0,010 мм при швидкості 15 м/с.

Недоліком прокатки в двохвалковій кліті є утворення задирок на поверхні металу в місцях роз'єму валків, що викликає необхідність подальшого чистового волочіння через монолітну волоку або додаткову механічну обробку.

Застосування багатовалкових калібрів дозволяє вдало поєднувати в собі високі показники по продуктивності і якості прокату. Переваги прокатки у багатовалкових калібрах перед двохвалковими пояснюються сприятливішою механічною схемою деформації, кінематичними і конструктивними особливостями багатовалкових калібрів.

Досвід застосування універсальних балочних калібрів відноситься до середини XIX ст. Вже у той час була прийнята традиційна конструкція універсальних балочних калібрів: робоча поверхня калібру утворена приводними горизонтальними і неприводними вертикальними валками причому осі обох пар валків лежать в одній площині.

Наявність додаткових неприводних вертикальних валків в універсальному калібрі дуже істотно впливає на конструкцію прокатної кліті. Розміщення касети між шийками приводних горизонтальних валків вимагає збільшення діаметру горизонтальних валків, що у свою чергу обумовлює збільшення габаритів в цілому. Універсальна кліть (рис. 3.1) має два приводних горизонтальних (1) і два неприводних вертикальних валки (2). Переміщення горизонтальних валків у вертикальному напрямі і вертикальних в горизонтальному здійснюється незалежними натискними гвинтами (3). Урівноваження (4) верхнього горизонтального валка пружинне або гідравлічне.

1 — приводні горизонтальні валки; 2 — неприводні вертикальні валки; 3 — натискний гвинт; 4 — урівноважуючий пристрій

Рисунок 3.1 — Універсальна чотиривалкова кліть