Рекомендовано Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальным исследовательским технологическим университетом «МИСиС» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Металлургия» (рег. № 3037 от 29.05.2015)

Красноярск

СФУ

2015

УДК 621.778(07) ББК 34.622я73 К65

Прокатно-прессово-волочильное производство

Константинов, И. Л.

К65 Прокатно-прессово-волочильное производство : учеб. пособие /

И. Л. Константинов, С. Б. Сидельников, Е. В. Иванов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2015. – 80 с.

ISBN 987-5-7638-3310-2

В учебном пособии изложены вопросы теории и технологии процессов прокатки, прессования и волочения металлов. Рассмотрен порядок технологических расчетов и приведены примеры расчетов получения длинномерных изделий методами прокатки, прессования и волочения. Даны задачи для самостоятельной работы, а также вопросы и задания для самопроверки.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров

22.04.02 «Металлургия»

Электронный вариант издания см.: http://catalog.sfu-kras.ru

ISBN 978-5-7638-3310-2 © Сибирский федеральный

университет, 2015

УДК 621.778(07) ББК 34.622я73

Введение

ВВЕДЕНИЕ

Процесс обработки металлов давлением объединяет группу методов

изготовления изделий, заготовок или полуфабрикатов, основанных на пластической деформации металлов. К числу основных видов, с помощью которых получают главным образом длинномерную продукцию, относят прокатку, прессование и волочение (ППВ). Теоретические основы ППВ, а также оборудование, инструмент и технологии для реализации этих видов

являются предметом изучения дисциплины «Прокатно-прессово-

волочильное производство».

Целью изучения дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное про-

изводство» является знакомство с основами разработки технологических процессов получения полуфабрикатов из черных и цветных металлов и сплавов с помощью прокатки, прессования и волочения, включая расчеты энергосиловых параметров процессов, выбор основных операций, оборудования и

Изучение дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное производ-

ство» позволит узнать:

● понятия, термины и сущность операций ППВ,

● принципы составления технологических процессов ППВ,

● основное оборудование и инструмент, применяемые для процессов

ППВ;

приобрести умения:

● по выбору и расчету необходимого оборудования,

● оценке технических решений, обеспечивающих высокое качество

продукции,

● расчету основных параметров технологически процессов ППВ;

получить навыки:

● по выбору и режиму обработки материала исходя из условий его

эксплуатации и комплекса предъявляемых требований,

● пользованию нормативно-технологической документацией.

В данном курсе также рассматривается характер протекания процес-

сов деформирования заготовок при различных операциях в целях установления наиболее благоприятных соотношений между размерами и формой заготовок и получаемых изделий.

Назначение представленного пособия – помочь студентам на практи-

ке глубже усвоить основы дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное

инструмента.

Введение

производство», развить у них инженерное мышление, подготовив к самостоятельному решению новых задач, возникающих в процессе изучения других специальных дисциплин технологической направленности, а также в процессе практической деятельности.

Задачи составлены по всем разделам дисциплины, каждый из кото-

рых содержит перечень основных формул, а также необходимые для расчетов номограммы и справочные

данные, и в конце каждого приведены

примеры технологических расчетов изучаемых процессов ППВ.

Пособие может быть использовано студентами для выполнения уп-

ражнений, домашних заданий и контрольных работ.

Прокатно-прессово-волочильное производство

1. ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

1.1. Очаг деформации и его параметры.

Показатели деформации.

Условия захвата полосы валками

Прокаткой называют процесс деформации металла, осуществляемый

обжатием исходной заготовки между вращающимися валками с целью уменьшения поперечного сечения заготовки и придания ей заданной формы.

более распространенных видов обработки металлов давлением. Ши-

рокое применение прокатки объясняется рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами обработки давлением (прессование, волочение), а также высокой производительностью этого процесса при

меньшей стоимости получаемых изделий. Существует много видов прокатки, и пространенных видов является продольная прокатка в валках, имею-

Рис. 1.1. Схема продольной прокатки

в валках с гладкой бочкой: 1 – прокатный

валок; 2 – плоский прокат

щих гладкую бочку, с помощью которых получают плоский прокат (рис. 1.1). Этот вид прокатки и будет рассмотрен в дальнейшем.

Процесс прокатки называют простым, если соблюдаются следую-

щие условия: оси валков параллельны и лежат в одной плоскости, валки имеют одинаковые диаметры и вращаются в разные стороны с одинаковыми окружными скоростями, прокатываемый металл однороден по своим механическим свойствам, и на него действуют только силы от валков.

При плоской прокатке условимся называть

полосой. Пространство, ограниченное сверху и снизу дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями входа и выхода металла из валков, называется геометрическим очагом (зоной) деформации (рис. 1.2).

Прокатка – это один из наи-

одним из наиболее рас-

прокатываемый металл

1. Прокатное производство

Разность высот полосы при входе и выходе из валков называют

абсолютным обжатием: ΔН = Н

– Н1; разность между конечной и на-

чальной шириной полосы – абсолютным уширением: ΔВ = В

– В0.

Рис. 1.2. Схема очага деформации при прокатке

Дугу АВ, по которой валок соприкасается с металлом, называют ду-

гой захвата, а горизонтальную проекцию этой дуги l

принимают за длину

геометрического очага деформации. Углом захвата α называют центральный угол, соответствующий дуге захвата, и находят по уравнению

cos α = 1 – ΔН/D.

При небольших углах захвата (α = 10÷15°) можно считать, что

α ≈ sin α, и тогда

α≈

Горизонтальная проекция дуги захвата l

= R ⋅ sin α или из треуголь-

ника ABC в зависимости от обжатия (рис. 1.1)

lRН

=Δ+

⎛⎞ ⎜⎟

⎝⎠

Прокатно-прессово-волочильное производство

При малых углах захвата вторым членом подкоренного выражения

можно пренебречь и величину длины дуги захвата с достаточной точностью для практических расчетов определять из равенства

.lR

Если радиусы валков R

и R2 существенно различаются, то длину зоны

деформации определяют по выражению

2.RR

Для характеристики пластического деформирования металла при

прокатке используют величины, называемые соответственно коэффициен-

тами: вытяжки полосы λ = L β = B

; обжатия по толщине 1/η = H

1/B0

; уширения (или обжатия по ширине)

1/L0

0/H1

Так как плотность материала при пластической деформации практи-

чески не изменяется, то и объем деформируемого тела остается неизменным. Поэтому произведение этих коэффициентов равно единице:

НВLV

η⋅β⋅λ = ⋅ ⋅ = =

111 1

НВLV

000 0

Для характеристики малой пластической деформации используют

относительные величины:

обжатия

уширения

удлинения

ε= =

−

;

−

Суммарный коэффициент вытяжки за n проходов рассчитывается

как произведение частных коэффициентов вытяжек λ

Λ=λ ⋅λ ⋅ ⋅λ =

... .

в каждом проходе:

Значения суммарного и среднего коэффициентов вытяжки при про-

катке некоторых металлов и сплавов приведены в табл. 1.1.

Процесс прокатки целесообразно разбить на ряд последовательно

выполняемых периодов.

1. Прокатное производство

Таблица 1.1

Значения суммарного и среднего коэффициентов вытяжки

Металл или сплав Марка

Медь М0, М1 1,5 20

Л90, Л80 1,7 15

Латунь

Бронза

Медно-никелевые сплавы

Никелевые сплавы

Монель-металл

Алюминий А5 1,45 100

Алюминиевые сплавы

Л68 Л63 ЛС59-1 БрКд0,5 БрБ2 БрОФ6,6-0,4 БрКмц3-1 1,30 5 БрКд0,5 1,30 10 мельхиор МН19 нейзильбер МНЦ15-20 никель Н1 НК0,2 1,3 20 НМЦ2,5 НМЖц28-2,5-1,5 1,3 18 нихром Х20Н80 1,2 5

АМц 1,30 3,6 АМг2 1,27 3,0 Д18 1,33 2,8 Д16 1,20 2,2 АМг3, АМг5, АМг6 1,20 2,2 В95

Коэффициент вытяжки

средний λ суммарный Λ

1,30÷1,35 1,25÷1,30 1,20÷1,25 1,25÷1,30 1,15÷1,20

1,35

1,30

1,35

1,30÷1,35

1,15÷1,20

4 2

1,4

15 15

3,0

В течение первого периода происходит захват полосы валками (или

принудительная подача полосы в зазор между валками) и заполнение области деформирования до момента образования некоторой длины переднего конца полосы за пределами очага деформации. По мере заполнения металлом зазора между валками условия деформирования металла непрерывно изменяются, поэтому данный период прокатки

называют неустановив-

шимся.

Рассмотрим схему сил, возникающих между полосой и валками в не-

установившемся периоде прокатки (рис. 1.3).

При соприкосновении полосы с вращающимися валками между

ними возникает взаимодействие. Валки действуют на полосу силой N (нормальная сила), стремясь оттолкнуть металл от валков. Направление этой силы перпендикулярно к касательной, проведенной к точке О –

точке

касания валка и полосы. В то же время со стороны валков по касательной

Прокатно-прессово-волочильное производство

⋅

к точке О действует сила Т (сила трения), втягивающая полосу в зазор между валками. В свою очередь полоса давит на валки силой Р и тормозит их вращение силой Т

. Для определения захватывающей способности валков

сопоставляют действие сил N и Т в направлении прокатки, т. е. сравнивают горизонтальные проекции этих сил, которые будут соответственно равны:

= Т⋅cos α;

Т0

При всех значениях Т

= N⋅sin α.

< Nx

валки будут отталкивать полосу. Ра-

венство Т

= Nx является крайним

(предельным) условием захвата, когда при незначительном перевесе той

или иной силы происходит захват или наблюдается проскальзывание валков по переднему концу полосы. Захват полосы валками, т. е. начало втягивания металла в зазор между ними, характеризуется непрерывным увеличением скорости переднего

Рис. 1.3. Схема действия сил

в неустановившемся периоде прокатки

конца в продольном направлении. Тогда условие захвата можно запи

сать следующим образом:

cos

sin

⋅α

или

tg .

>α

Если принять, что трение в рассматриваемом случае подчиняется за-

кону Амонтона–Кулона, т. е.

Т = μ ⋅ N,

где μ – коэффициент трения, то будет справедливой запись

μ > tg α.

Так как при малых углах tg α ≈ α, условие захвата можно преобразо-

вать так:

μ > α.

1 / 81 2 3 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОКАТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО