Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра инжиниринга и профессионального обучения

в машиностроении и металлургии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практической работы по содержанию Части II

«Технология конструкционных материалов» дисциплины

«Технология конструкционных материалов и материаловедение»

на тему «Обработка металлов давлением»

для студентов всех форм обучения направлений подготовки

44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям)(профили «Металлургия», «Машиностроение и материалообработка», «Транспорт»,

15.03.01 Машиностроение (профиль «Оборудование и технологии сварочного производства»)

Екатеринбург

РГППУ

2017

Методические указания к выполнению практической работы по содержанию Части II «Технология конструкционных материалов» дисциплины «Технология конструкционных материалов и материаловедение» на тему «Обработка металлов давлением» для студентов всех форм обучения направлений подготовки 44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям) (профили подготовки «Металлургия», «Машиностроение и материалообработка». «Транспорт»), 15.03.01 Машиностроение (профиль «Оборудование и технологии сварочного производства». Екатеринбург, ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2017. 12 с.

Авторы: д-р техн. наук, проф. Б.Н. Гузанов

канд. физ.- матем. наук В.В. Бухаленков

Одобрены на заседании кафедры инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии. Протокол от 12.05.2017 № 9.

Заведующий кафедрой инжиниринга

и профессионального обучения

в машиностроении и металлургии Б.Н. Гузанов

Рекомендованы к печати методической комиссией Института инженерно-педагогического образования РГППУ

Протокол от 15.05.2017 № 9

Председатель научно-методической комиссии Института ИПО		А.О. Прокубовская
Зам. директора научной библиотеки		Е.Н. Билева
Директор Института ИПО		Е.В. Чубаркова

© ФГАОУ ВО «Российский

государственный профессионально-

педагогический университет», 2017

© В.В. Бухаленков, 2017

© Б.Н. Гузанов, 2017

Содержание

1	Методические указания к решению и пример решения задачи описания процесса холодной листовой прокатки …………………………			4
	1.1	Формулировка задачи ………………………………..............................	4
	1.2	Рассуждения и указания ………………………………………………..	4
2	Методические указания к решению и пример решения задачи описания процесса волочения ……………………………............................			7
	2.1	Формулировка задачи …………………………………………………..	7
	2.2	Рассуждения и указания ………………………………………………..	7
	Библиографический список …………………………………………………			12

1 Методические указания к решению и пример решения

задачи описания процесса холодной листовой прокатки

1.1 Формулировка задачи:

Определите число проходов, необходимых для получения на реверсивном листопрокатном стане листа (полосы) толщиной 10 мм из сляба размером 100х1000 мм². При этом учтите, что рабочая клеть стана допускает максимально допустимое обжатие за один проход 8 %.

Изобразите на эскизах схемы основного и вспомогательного оборудования листопрокатного стана, а также его рабочей клети.

1.2 Рассуждения и указания

1.2.1 Успешное решение задачи окажется возможным только в случае, если студент имеет достаточно полное представление о содержании терминов, в которых описывается разбираемый в задаче процесс. В число терминов – учебных элементов информации – входят следующие:

■ продольная прокатка как вид обработки металлов давлением с целью получения полуфабриката (заготовки) из металлического материала;

■ оборудование (прокатный стан, рабочая клеть стана и др.) и инструмент (валки), с помощью которых получают полуфабрикат;

■ металлический лист как полуфабрикат, получаемый продольной прокаткой в гладких цилиндрических валках («валках с гладкой бочкой») исходной заготовки – сляба (расположение листа в валках листопрокатного стана показано на рис. 1.1);

■ сляб – полупродукт из металлического слитка – металлическая заготовка прямоугольного сечения с большим отношением ширины к толщине (от 3 до 10) – предназначенная для дальнейшей прокатки в лист;

вид сляба на рольганге заготовительного прокатного стана – слябинга – приведён на рис. 1.2;

■ обжатие – обобщённая характеристика степени пластической деформации прокатываемой металлической полосы или листа при продольной прокатке по уменьшению толщины полосы за один проход;

различают абсолютное обжатие

ΔВ = В₀ – В₁, мм, (1.1)

где В₀ – начальная толщина полосы, В₁ – толщина полосы после прокатки

и относительное обжатие

ε = ΔВ / В₀ = (В₀ – В₁) / В₀, (1.2)

выражаемое либо в долях единицы, либо в процентах;

■ максимально допустимое обжатие – наибольшее обжатие, превышение которого создаёт угрозу разрушения валков из-за превышения допустимого давления на валки со стороны деформируемого металла.

Рисунок 1.1– Схема распо- ложения валков листопро- катно го стана дуо и де- - формируемой металличе- ской заготовки

Рисунок 1.2 – Вид нагретого

сляба на рольганге заготови-тельного стана – слябинга

1.2.2 Оценим относительное обжатие сляба заданных размеров до конечной толщины листа В_k, которое имело бы место при деформации за один проход:

ε = (В₀ – В_k) / В₀ = (100 -– 10) / 100 = 0,9 ≡ 90 %.

Ясно, что получить лист требуемой толщины за один проход нельзя. Надо уменьшать толщину заготовки постепенно, проход за проходом, каждый раз уменьшая зазор между валками на величину, которая обеспечит относительное обжатие не более 8 %.

1.2.3 Преобразуя выражение (1.2), можно получить формулу вычисления для толщины листа В₁ после максимально допустимого обжатия в первом проходе:

В₁ = В₀ ∙ (1 – ε), – (1.3)

и определить её количественно для заданных условий задачи

В₁ = 100 ∙ (1 – 0,08) = 92 мм.

Следуя выражению (1.3), можно определить толщину листа В₂ после второго прохода:

В₂ = В₁ ∙ (1 – ε) = В₀ ∙ (1 – ε) ∙ (1 – ε) = В₀ ∙ (1 – ε)². (1.4)

Подставим числовые значения В₀ и ε и получим В₂ = 84,64 мм

Точно также можно найти толщину листа после третьего прохода:

В₃ = В₂ ∙ (1 – ε) = В₀ ∙ (1 – ε)² ∙ (1 – ε) = В₀ ∙ (1 – ε)³. (1.5)

Она окажется равной 77,87 мм.

Простым повторением вычисления толщины листа В_i после очередного i-го прохода можно найти номер последнего k-го прохода, в котором получается конечное значение В_k ≤ 10 мм. Это и будет искомый ответ.

1.2.4 Однако задача может иметь более изящное решение. Обратив внимание как соотносится номер прохода, обозначенный нижним индексом у символа В в левой части выражений (1.3), (1.4), (1.5) и показатель степени у множителя (1 – ε) в правой части указанных выражений, можно записать формулы для любого n-го прохода

В_n = В₀ ∙ (1 – ε)ⁿ (1.6)

и для конечного k-го прохода

В_k = В₀ ∙ (1 – ε)^k. (1.7)

Ответ можно найти, решая уравнение (1.7) относительно k.

1.2.5 Основное и вспомогательное оборудование листопрокатного стана можно охарактеризовать так, как показано на рис. 1.3:

Рисунок 1.3 – Схема двухвалкового листопрокатного стана