книги из ГПНТБ / Шнейдер, Юрий Григорьевич. Холодная бесштамповая обработка точных деталей давлением

(

обкатка и калибровка, а прошивание отверстий выглаживающими прошивками—дорнование, лорнирование, калибрование и т. п.

В классификационной таблице указаны типы деталей, которые

могут быть обработаны тем или иным методом пластической деформа­ ции и его принципиальная схема, а также данные о достигаемой точ­ ности размеров, чистоте поверхности, степени и глубине наклепа. Эти сведения характеризуют возможности и область рентабельного применения каждого процесса и должны помочь технологу в правиль­ ном выборе того или иного варианта технологического процесса.

Данные о производительности и экономичности приводятся при рассмотрении каждого из методов обработки давлением в соответ­ ствующих разделах книги.

Приводимые в таблице показатели точности и качества поверх­ ности не должны рассматриваться как предельные ни для одного из рассматриваемых процессов. По мере изучения и совершенствова­ ния точностные и другие возможности будут расширяться, как это имело место и до сих пор.

В табл. 2 включены методы холодной бесштамповой обработки

давлением, которые апробированы промышленной практикой и нашли широкое применение, а также некоторые новые перспектив­ ные процессы.

3 Ю. Г. Шнейдер 648

ГЛАВА II

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ

Методы бесштамповой холодной обработки металлов давлением,

применяемые с целью формообразования, весьма разнообразны (табл. 2) и служат как для получения полуфабрикатов в виде листов,

лент и различных профилей, так и для окончательной обработки

деталей, предварительно обработанных на металлорежущих станках: валов, труб, резьбовых и зубчатых деталей и т. п.

При обработке давлением требуемая форма и размеры заготовки достигаются не путем снятия излишка металла, а лишь за счет пере­ распределения объема металла заготовки.

Если при черновой и получистовой обработке резанием точность не превышает 4 н- 3, а достигаемая чистота поверхности — 4 -н

-4- 5-го классов, то при обработке давлением формообразование соче­ тается с получением 3 2-го классов точности и 8 4- 10-го классов чистоты. Эта особенность позволяет считать формообразующие про­ цессы холодной обработки металлов давлением весьма перспектив­ ными, так как их применение успешно решает одну из основных задач стоящих перед современной технологией — задачу предельного сокращения пути от заготовки к готовой детали.

4. Прокатывание листов, лент и профилей между валками

Холодное прокатывание является одним из наиболее совершен­ ных и высокопроизводительных методов получения листового и про­ фильного металла в виде прутков и листов значительной длины.

В ряде отраслей машиностроения и особенно приборостроения широко применяются металлические детали сложного профиля, изготовле­

ние которых холодным прокатыванием является наиболее эффектив­ ным технологическим процессом, обеспечивающим высокую точ­ ность, качество поверхности и другие важнейшие эксплуатационные свойства.

Обеспечение высоких эксплуатационных свойств большого числа металлических изделий может быть достигнуто только холодным прокатыванием.

Холодное прокатывание обеспечивает не только высокую точность формы и размеров проката (3 н- 2-й классы) и чистоту поверхности (8 4- 9-й классы), но также возможность регулирования механиче-

34

Скйх свойств металла в Широком диапазоне за счет изменения режима прокатки и термической обработки.

Так, в зависимости от степени деформации высокоуглеродистая сталь (1% С) может быть прокатана с пределом прочности в интер­

до 130 кг!мм2 и относительным удлинением от 45 до 3% (первые

цифры относятся к мягкоотожженной, а вторые — к нагартованной наклепанной стали).

Все эти достоинства, в сочетании с высокой производительностью, определяют эффективность применения процесса холодного про­ катывания во всех отраслях промышленности. Технология холод-

щина обрабатываемой заготовки (фиг. 10, а). Сдавливая металл,

основное различие между процессами волочения через вращающиеся ролики и прокатывания. В процессе прокатывания толщина заго­ товки за счет обжатия уменьшается, а длина и ширина увеличи­ ваются. Таким образом, в результате пластической деформации металла изменяются форма и размеры сечения исходной заготовки.

Отношение длины, получающейся в результате прокатывания, к исходной /0 характеризует степень деформации и называется вытяж­ кой р:

где Fo — площадь поперечного сечения исходной заготовки;

F — площадь поперечного сечения после пропуска через валки.

По условиям обеспечения надежного захвата валками коэффи­

Число проходов для получения заданного сечения определяется

размеры и мощность которых определяются размером и весом про­ катываемых заготовок.

При проектировании новых станов для выбора мощности привод­ ных двигателей, для расчета узлов и деталей стана на прочность, а также для выбора оптимальных величин обжатия металла при каж­

дом проходе (пропуске) необходимо точное определение усилий,

действующих при холодном прокатыва­ нии.

Сложность такого определения обусловлена большим числом

факторов, от которых зависит величина давления металла на про­

катные валки (химический состав и состояние металла; исходная толщина ленты или листа; величина обжатия в данном пропуске; диаметр и состояние валков; трение между металлом и валками и скорость деформации). Для определения усилий, действующих при холодном прокатывании, предложено большое число формул, составленных на основании экспериментальных исследований номо­ грамм и графиков, которые позволяют с достаточной для практики точностью определять величину давления прокатки.

В качестве примера на фиг. 11 приведены составленные М. А. Лейченко на основании экспериментальных данных номограммы для определения давления прокатывания и крутящего момента при

прокатывании малоуглеродистой стали (около 0,1% С) с начальной толщиной ленты 2 мм и шириной 100 мм.

Усилие прокатывания определяется в зависимости от предвари­

тельной деформации и требуемого обжатия (фиг. 11, а), а крутящий

момент — как функция толщины полосы, величины обжатия и диа­ метра валков (фиг. 11, б).

При вычислении величин усилия и крутящего момента для дру­ гих условий прокатывания используются номограммы, подобные данным.

Другими факторами, существенно влияющими на технико-эко­ номические показатели прокатывания, являются скорость прока­

тывания, вид смазки, выбранный режим обжатий, качество валков.

Скорость прокатывания, определяющая скорость деформации, в первую очередь оказывает влияние на величину дав­ ления металла на валки и, естественно, на производительность про­ цесса.

36

=W §.

PQ — давление на валки; а — плечо момента; 1д — длина дуги захвата; h — толщина ленты; D — диаметр валков.

37

Влияние скорости прокатывания на сопротивление деформации

недостаточно изучено; некоторые исследователи объясняют его сле­ дующим образом.

Сопротивление деформации равно:

1,15а, + <7,

где а, — скорость деформации прокатываемого металла при линей­ ном приложении сил;

q — напряжения, вызываемые силами трения между металлом

ивалками.

Сповышением скорости деформации о, возрастает, a q умень­

шается.

При прокатывании толстой ленты — = 1; влияние скорости as

деформации незначительно. Для тонкой ленты -у- = 3 -н 4; вели­

чина трения в значительной мере определяет сопротивление дефор­

мации. Уменьшение трения с ростом скорости прокатки приводит к падению сопротивления деформации.

Помимо фактора трения, влияние скорости на сопротивление деформации обусловлено также изменением условий смазки, распре­ деления тепла и некоторыми другими факторами.

На основании накопленного в промышленности опыта и резуль­ татов экспериментальных исследований увеличение скорости холод­ ного прокатывания может быть оценено положительно. Влияние

скорости прокатывания стали на технико-экономические показа­ тели сводится к следующему [10]:

1. Увеличение скорости заметнее сказывается на повышении производительности при прокатывании из рулонов, чем из листов.

2. При постоянном натяжении, смазке, температуре валков с увеличением скорости прокатывания конечная толщина ленты уменьшается, причем тем больше, чем тоньше лента, чем больше она наклепана, чем выше обжатие за пропуск и чем больше диаметр валков.

3. Производительность станов тем выше, чем более разогреты

валки (в пределах допустимых температур), чем больше обжатие за пропуск и чем выше скорость прокатывания.

4. Чем больше скорость прокатывания, тем длиннее концы ленты,

выходящие из пределов отклонений по толщине.

Смазка при холодном прокатывании металла оказывает влия­ ние на производительность стана, стойкость валков и качество про­ ката (состояние поверхности, равномерность толщины). Смазка

давлениями, развиваются значительные упругие деформации, за­ трудняющие достижение требуемых обжатий. В этом случае правиль­ но подобранная смазка позволяет снизить давление прокатывания, уменьшить упругие деформации и улучшить условие пластического деформирования металла. Такое воздействие смазки при прокаты-

35