Lektsii / теория ОМД / Прямые задачи ОМД / Расчет уширения полосы при прокатке
.docРасчет уширения полосы при прокатке.
Уширение, возникающее при прокатке вследствие поперечного течения обжимаемого металла, является в большинстве случаев отрицательным фактором, так как требует увеличения высотного обжатия при получении раската требуемой длины.
Различают свободное, ограниченное и вынужденное уширение.
Свободное уширение возможно при прокатке узкой полосы в гладких валках, где поперечному течению металла препятствуют только контактные силы трения. Оно наблюдается, в частности в процессе прокатки слитков на блюмингах и слябингах.
Ограниченное ( стеснённое ) уширение характерно для прокатки различных профилей в калибрах: поперечному течению металла, кроме контактных сил трения, препятствуют боковые стенки калибров.
Вынужденное уширение получается в результате неравномерности деформации. Сущность вынужденного уширения состоит в том, что участки профиля, подвергнутые большему обжатию, чем средняя вытяжка сечения профиля, вынуждены уширятся, так как продольному течению в них препятствуют менее обжимаемые участки.
Правильный расчет величины уширения определяет точность прокатываемого профиля. Это особенно важно при прокатке в калибрах: если уширение больше расчетного, металл переполняет калибры, затекает в зазор между валками, возникают дефекты прокатки; если уширение меньше расчетного, калибр не заполняется и геометрические размеры прокатанного профиля искажаются.
Уширение происходит за счет скольжения металла по контактной поверхности, за счет выхода боковых частиц металла на контактную поверхность и уширения средних по высоте полосы слоев металла ( бочкообразование ).
Наибольшая доля приходится на бочкообразование, а уширение контактного слоя значительно меньше.
Рассмотрим основные факторы, влияющие на уширение. Общее положение, определяющее влияние любых факторов, состоит в следующем: величина уширения зависит от соотношения сил, препятствующих течению металла в продольном и поперечном направлениях.
При равенстве сил продольного и поперечного сопротивления течение металла будет одинаковым в этих направлениях.
Таким образом,
соотношение продольной и поперечной
деформаций определяется отношением
величин поперечного (
)
и продольного (
)
напряжений в очаге деформации
(2.11)
Уширение
увеличивается при повышении обжатия
по двум причинам: во-первых, с повышением
обжатия увеличивается смещенный объем,
следовательно, пропорционально возрастают
вытяжка и уширение; во-вторых, увеличивается
длина дуги захвата, что ведет к возрастанию
продольных напряжений
.
Возрастание диаметра валков увеличивает при прочих равных условиях длину дуги захвата, поэтому уширение тоже увеличивается.
Известно, что
прокатка узких полос идет с заметным
уширением, а широкий лист практически
не получает уширения. Очевидно, это
объясняется изменением отношения ширины
очага деформации к его длине
:
чем больше величина
,
тем значительней поперечные напряжения
(
)
превышают продольные напряжения (
),
тем меньше уширение.
Влияние коэффициента
трения различно для длинных
и широких
очагов деформации. Возрастание
коэффициента трения увеличивает силы
трения на контактной поверхности,
препятствующие течению металла.
Более интенсивно
увеличиваются напряжения в направлении
большего линейного размера: для длинных
очагов деформации интенсивнее растут
напряжения
,
для широких очагов деформации -
.
Поэтому в длинных очагах деформации с
ростом коэффициента трения уширение
увеличивается, в широких очагах деформации
наоборот, уменьшается.
Влияние других факторов, химического состава и температуры металла, скорости прокатки, состояние поверхности валков и т.д. проявляются через изменение коэффициента трения. Естественно также, что при прокатке в калибрах отношение поперечной и высотной деформаций меньше, чем в валках с гладкой бочкой, боковые стенки калибров препятствуют поперечному течению металла.
Все рассмотренные закономерности подтверждены многочисленными экспериментальными данными.
Для расчета величины уширения имеются формулы теоретические и эмпирические.
Наиболее распространенные следующие:
формула Б. П. Бахтинова
(2.12)
формула В. С. Смирнова
(2.13)
формула А. И. Целикова
(2.14)