Технология конструкционных материалов

310 Раздел IV. Обработка металлов давлением

ответственно, и усилие прессования, неравномерность деформации и пресс-остаток также будут больше.

Для прессования труб и полых профилей в заготовке необходимо предварительно получить сквозное отверстие, которое в большинст­ ве случаев прошивают на том же прессе. В процессе прессования (рис. 16.5, б, г) металл заготовки 3 выдавливается пуансоном 1в зазор между матрицей 6 и иглой 7.

Заготовкой при прессовании служит слиток или прокат. Большое влияние на качество поверхности и точность прессованных профилей оказывает состояние поверхности заготовки. Поэтому заготовку чаще всего предварительно обтачивают на станке, а после нагрева ее по­ верхность тщательно очищают от окалины.

Прессованием получают изделия разнообразного сортамента из цветных металлов (Си, Pb, Al, Zn, Mg и др.) и их сплавов: прутки диа­ метром 3...250 мм, трубы диаметром 20...400 мм со стенкой толщиной 1,5... 12 мм и другие профили (см. рис. 16.4). Из углеродистых сталей 20, 30, 40, 50, конструкционных 30ХГСА, 40ХН, коррозионно-стой- ких 12Х18Н10Тидругих высоколегированных сталей прессуют трубы с внутренним диаметром 10...160 мм со стенкой толщиной 2...10 мм, профили с полкой толщиной 2...2,5 мм и линейными размерами по­ перечных сечений до 200 мм.

Инструмент при прессовании работает в очень тяжелых условиях, при высоких давлениях и температурах. Износ его уменьшают приме­ нением смазочных материалов, которые снижают коэффициент тре­ ния на поверхности контакта матрицы и деформируемого металла. В качестве смазки применяют графит, дисульфид молибдена и специ­ альные виды жидкого стекла. Применение жидкого стекла при прес­ совании труб позволяет уменьшить трение и увеличить скорость вы­ давливания, предохраняя в то же время инструмент от перегрева.

16.3.Прокатка

Прокаткой называют вид обработки давлением, при котором металл пластически деформируется вращающимися гладкими или имеющими соответствующие канавки (ручьи) валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. При этом получают прокат — готовые изделия или заготовки для по­

При поперечно-винтовой (косой) прокатке (рис. 16.6, III) валки 7 вращаются в одном направлении, оси их расположены под некото­ рым углом, благодаря чему заготовка 2 деформируется валками и при этом не только вращается, но и перемещается поступательно вдоль своей оси.

На рис. 16.7 изображена схема продольной прокатки. В процессе прокатки толщина заготовки уменьшается при одновременном уве­ личении еедлины и ширины. Деформация заготовки характеризуется обжатием и коэффициентом вытяжки.

Обжатие — уменьшение толщины заготовки. Различают абсолют­ ное обжатие Дh = hQ- h t , где h0— толщина заготовки до прокатки; Л, — толщина заготовки после прокатки, и относительное обжатие

г = — 100% = Н°~И-' 100%.

сечения до прокатки; /,, F{ — те же величины после прокатки.

Во время прокатки заготовка непрерывно втягивается в зазор ме­ жду валками под действием сил трения между ними и поверхностью заготовки. Для осуществления процесса прокатки необходима опре­ деленная величина сил трения. Так, во время продольной прокатки

заготовка находится под действием двух основных сил: трения Т и нормальной N, действующей со стороны валков. Спроецировав эти силы на горизонтальную ось, можно записать условие захвата металла валками:

Тх - Т cosa; Nx = N sina.

Угола называетсяуглом захвата. Заменив силу трения ее значени­ ем Т = \iN, где (0. — коэффициент трения, получим

Тх = \iN cosa.

Для осуществления процесса прокатки должно выполняться сле­ дующее условие:

Тх>NX или ^liYcosa > iVsina;

^ sina

------; cosa

M^tga,

т. е. для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тан­ генса угла захвата.

При холодной прокатке в шлифованных валках угол захвата равен 3...4°, а в валках с грубой поверхностью — 5...8°. При горячей прокат­ ке в гладких валках а достигает 15...22°, а при прокатке в валках с на­ сечкой — 27...34°.

16.3.2. Прокатные станы и валки

Прокатным станом называется технологический комплекс последо­ вательно расположенных машин и агрегатов, предназначенных для пластической деформации металла в валках (собственно прокатки), дальнейшей его обработки и отделки (правки, обрезки кромок, резки на мерные изделия и пр.) и транспортировки.

На практике прокатным станом часто называют оборудование, непосредственно связанное с деформацией прокатываемого метал­ ла в валках. На рис. 16.8 представлена общая кинематическая схема такого стана. В рабочей клети 1в подушках с подшипниками распо­ ложены валки 2, вращательное движение на которые передается от главного электродвигателя 7 через редуктор 6, муфты 5, шестерен­ ную клеть 4 и шпиндели 3.

3 4

Рис. 16.8. Кинематическая схема прокатного стана

В зависимости от конструкции и расположения валков рабочие клети прокатных станов подразделяют на шесть групп (рис. 16.9): дуо, трио, кварто, многовалковые, универсальные и специальной конструкции. Клети дуо (двухвалковые) бывают реверсивные (про­ катка ведется в обе стороны) и нереверсивные (прокатка ведется в одну сторону).

Клети трио (трехвалковые) чаще всего нереверсивные. Прокатка на таких станах ведется вперед между нижним и средним валком и назад между верхним и средним. Различают клети трио сортовые — все валки приводные, имеющие одинаковый диаметр, и листовые — средний ва­ лок у них меньшего диаметра и является холостым: при прокатке он прижимается то к верхнему, то к нижнему валку, за счет чего и получает вращение.

Клети кварто (четырехвалковые) имеют четыре валка, располо­ женные друг наддругом, из них два рабочих валка меньшего диаметра и два опорных — большего диаметра.

Различают клети кварто листовые, применяемые для прокатки толстых листов, полос и броневых плит, и клети кварто для прокатки рулонов. Последние применяются в станах холодной и горячей про­ катки тонких листов, лент, полос, причем перед клетью может уста­ навливаться разматыватель рулонов, а сзади — моталка, создающая натяжение полосы.

Многовалковые клети имеют пять и более валков. На рис. 16.9, е, ж изображены схемы шести- и двадцативалковой клетей. Благодаря же­ сткости и относительно малому прогибу опорных валков на этих кле­ тях производится холодная прокатка тонких полос и узких лент с ма­ лым допуском по толщине.

Глава 16. Виды обработки металлов давлением________________________________315

Рис. 16.9. Классификация рабочих клетей:

а —дуо; 6 —трио сортовые; в — трио листовые; г — кварто листовые; д — кварто для прокатки рулонов; е —многовалковая (шестивалковая); ж — многовалковая (двадцативалковая); з —универсальная; и —специальная (колеснопрокатная)

Универсальные клети имеют горизонтальные и вертикальные вал­ ки; последние обеспечивают обжатие металла в поперечном направ­ лении. Вертикальные валки располагаются, как правило, с передней стороны.

К клетям специальной конструкции относятся клети прокатных ста­ нов узкого назначения: колесопрокатных (рис. 16.9, и), бандажепро­ катных, кольцепрокатных, шаропрокатных, станов для прокатки про­ филей переменного сечения.

В зависимости отрасположениярабочих клетей прокатные станы подразделяются на следующие группы: одноклетьевые, линейные, последовательные, полунепрерывные и непрерывные.

Одноклетьевые станы имеют одну рабочую клеть и линию привода валков. К станам этой группы относятся блюминги и слябинги, тол­ столистовые станы дуо, трио и кварто, универсальные станы и т. д.

Рабочие клети линейных станов (рис. 16.10) расположены в одну, две, три и более линий, причем каждая линия имеет отдельный при­ вод или несколько линий имеют привод от одного двигателя. Станы эти нереверсивные и применяются как проволочные, сортовые, рель­ собалочные и тонколистовые.

Рис. 16.10. Схема расположения линейных станов

водну (а) и три (б) линии:

1—главный двигатель; 2 — редуктор; 3 —шестеренная клеть; 4—обжимная линия; 5—черновая линия; 6— чистовая линия

Прокатываемая полоса в каждой клети последовательного стана проходит только один раз, поэтому число клетей такого стана долж­ но быть равно максимальному числу проходов, необходимых для прокатки готового профиля. Для сокращения длины цеха и лучшего использования его площади клети обычно располагают в несколько параллельных рядов (рис. 16.11, а) или в шахматном порядке (шах­ матный стан) (рис. 16.11, б). Металл в этих клетях передается из од­ ной клети в другую с помощью рольгангов с косорасположенными роликами. Так как после прокатки в каждой клети длина полосы увеличивается, то, очевидно, расстояние между клетями и скорость прокатки должны увеличиваться от первой к последней клети. Ста­ ны этой группы широко применяются для прокатки сортовых про­ филей и обладают большой производительностью.

а

двигатели

Рис. 16.11. Схемы станов с последовательным расположением клетей: а — в несколько параллельных рядов; б —в шахматном порядке

Полунепрерывные станы состоят из двух групп клетей: непрерыв­ ной и линейной, или последовательной (рис. 16.12). В первой группе клетей полоса прокатывается непрерывно, т. е. она может находиться одновременно в нескольких клетях. Во второй группе клетей прокат­ ка происходит по принципу, описанному выше (линейные и последо­ вательные станы). Полунепрерывные станы применяются для мелко­ сортового проката и проволоки (черновая группа — непрерывная, чистовая — линейная) и для прокатки полос (чистовая группа — не­ прерывная).

Непрерывные станы (рис. 16.13) являются наиболее совершенными. Прокатываемая полоса находится одновременно в нескольких кле­ тях, поэтому скорость валков клетей должна регулироваться и подби­ раться так, чтобы количество металла, проходящего в единицу време­ ни в любой клети, было постоянным, что требует сложного и точного

регулирования скоростей. Непрерывные станы имеют очень боль­ шую производительность. Они применяются как заготовочные, ши­ рокополосные, мелкосортовые, проволочные, трубосварочные станы и станы холодной рулонной прокатки листов и жести.

Рис. 16.12. Схема полунепрерывного стана:

1 — клети первой черновой группы; 2 —клети второй черновой группы; 3 — клети чистовой группы

Главные двигатели

Редукторы

^дукторы I

Шестеренная клеть

■ 1 1 а -

Рабочие клети

Рис. 16.13. Схемы непрерывных станов:

а—с групповым приводом; б — с индивидуальным приводом

Взависимости от назначения прокатные станы можно подразде­ лять на следующие группы:

□станы горячей прокатки — обжимные, заготовочные, рельсоба­ лочные, крупносортовые, среднесортовые, мелкосортовые, проволоч­ ные, толстолистовые, среднелистовые, тонколистовые, непрерывные