Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Прокатно-прессово-волочильное производство. Учебное пособие.pdf
Рис. 1.21. Механические
свойства сплава ЛС59-1
в зависимости от степени де-
формации при прокатке:
1 – временное сопротивление
разрыву σв; 2 – предел
текучести σ
Задачи
т
1. Прокатное производство
σв, σт, МПа
1. Толщина заготовки до прокатки H0 = 80 мм, коэффициент вытяжки
за проход λ = 1,3. Прокатка ведется без уширения. Определить толщину
заготовки после прокатки H
2. Толщина заготовки до прокатки H
ширина заготовки B
прокатки L
= 2 000 мм. Определить коэффициенты обжатия η, уширения
0
= 600 мм, уширение ΔB = 5 мм, длина заготовки до
0
β, вытяжки λ и длину полосы после прокатки L
3. Размеры полосы до прокатки H
длина L
= 5 000 мм, после прохода толщина полосы изменилась на 3 мм,
0
ширина осталась прежняя. Определить длину полосы после прокатки L
.
1
= 120 мм, обжатие ΔH = 16 мм,
0
.
1
= 15 мм, ширина B0 = 700 мм,
0
0
если прокатка ведется без уширения.
4. Толщина ленты до прокатки H
= 2,2 мм, после прокатки H1= 1,6 мм,
0
ширина не изменилась. Определить относительное обжатие ε и коэффициент вытяжки λ.
5. Относительное обжатие за проход составляет ε = 33 %, толщина
полосы после прохода H
= 55 мм. Определить абсолютное обжатие за про-
1
ход ΔH и коэффициент вытяжки λ, если прокатка ведется без уширения.
6. Площадь поперечного сечения полосы перед прокаткой F
= 60 000 мм
2
, толщина H0 = 120 мм, относительное обжатие за проход
=
0
,
31
Прокатно-прессово-волочильное производство
ε
ε = 35 %, ширина после прохода B1 = 600 мм. Определить толщину полосы
после прокатки H
и ширину полосы до прокатки B0.
1
7. При горячей прокатке с уширением коэффициент вытяжки λ = 1,3,
толщина полосы после горячей прокатки H
сечения после прокатки F
прокатки H
, если ширина ее до прокатки B0 = 750 мм.
0
= 15 000 мм2. Определить толщину полосы до
1
= 20 мм, площадь поперечного
1
8. Коэффициент вытяжки за проход λ = 1,4, толщина листа после
прохода H
до прохода H
9. Обжатие за проход ΔH = 25 мм, толщина слитка H
ширина B
= 2 мм, уширение ΔB равно нулю. Определить толщину листа
1
и относительное обжатие ε.
0
= 150 мм,
0
= 600 мм, уширение ΔB = 10 мм. Определить коэффициент
0
вытяжки λ за проход.
10. Среднее обжатие за проход при прокатке меди
= 33 %. Опреде-
лить суммарное обжатие ε и суммарный коэффициент вытяжки λ за 7 проходов.
11. Толщина полосы за проход при горячей прокатке меняется:
= 100 мм, H1 = 80 мм. Прокатка ведется на стане дуо 800. Определить
H
0
длину дуги захвата l
12. Толщина слитка H
угол захвата α = 15°. Определить толщину заготовки после прокатки H
коэффициент вытяжки λ
и угол захвата α.
д
= 180 мм. Прокатка ведется на стане дуо 800,
0
и относительное обжатие ε1, если прокатка ве-
1
,
1
дется без уширения.
13. При горячей прокатке слитка из алюминия на стане 2000 с диаметром рабочих валков D = 800 мм толщина заготовки после прокатки
= 140 мм. Определить начальную толщину слитка H0 из условия захвата,
H
1
коэффициент вытяжки λ и относительное обжатие ε.
14. Максимальный угол захвата при прокатке полос из сплава АМг6
на стане 1800 с диаметром рабочих валков 850 мм α = 24°. Определить
углы захвата при прокатке той же полосы, с тем же обжатием на валках
диаметром 700, 750, 900 и 950 мм и построить график изменения угла
захвата в зависимости от диаметра валков.
15. При прокатке меди марки М1 на стане дуо 700 толщина заготовки
до прокатки H
до прокатки B
= 100 мм, после прокатки H1 = 90 мм. Ширина заготовки
0
= 600 мм. Определить ширину заготовки после прокатки B1,
0
рассчитав уширение по формуле Зибеля.
16. При горячей прокатке латуни Л90 толщина заготовки до прокатки
= 170 мм, после прокатки H1 = 135 мм, ширина заготовки до прокатки
H
0
= 550 мм. Определить уширение по формуле Зибеля при условии, что
B
0
диаметр валков составляет 650, 750, 850, 900 мм, и построить график зависимости уширения от диаметра валков.
32
1. Прокатное производство
17. Определить уширение по формуле В. П. Бахтинова и построить
график по исходным данным задачи 16.
18. При горячей прокатке алюминия на стане кварто 2000 с диаметром рабочих валков D = 700 мм толщина слитка до прокатки H
ширина B
= 800 мм. Определить ширину заготовки после прокатки при
0
= 120 мм,
0
обжатии ΔH = 10, 20, 30, 40 мм и построить график зависимости ширины
заготовки от геометрического фактора формы зоны деформации z.
19. При горячей прокатке сплава АМц на стане 2000 с диаметром
рабочих валков D = 750 мм ширина слитка до прокатки B
= 1 000 мм, об-
0
жатие ΔH = 30 мм. Определить ширину заготовки после прокатки слитков
разной толщины H
= 150, 160, 170, 180, 190 мм с одинаковым обжатием
0
и построить график зависимости ширины заготовки после прокатки от отношения B
20. При горячей прокатке слитка из меди М1 толщиной H
0/H0
.
= 110 мм
0
захват металла валками диаметром 600 мм осуществляется при максимальном обжатии ΔH = 25 мм. Определить величину опережения S.
21. При прокатке алюминиевого слитка толщиной H
= 6 мм с обжатием
0
ΔH = 2,5 мм на стане кварто 350 критический угол γ = 2,0°, скорость вращения
валков n = 140 об/мин. Определить скорость полосы на выходе из валков υ
.
i
22. Определить коэффициент вытяжки λ, если входная скорость полосы υ
катке латуни Л63 на стане дуо 750. Толщина слитка до прокатки H
= 2,2 м/с, выходная υ1 = 3,0 м/с.
0
23. Определить скорость входа υ
и выхода υ1 полосы при горячей про-
0
= 140 мм,
0
обжатие ΔH = 42 мм, скорость вращения валков n = 52 об/мин, уширением
пренебречь.
24. Опережение S при прокатке без уширения заготовки толщиной
= 4 мм равно 7 %. Угловая скорость вращения валков ω = 10,5 рад/с.
H
0
Прокатка ведется на стане кварто 300 при входной скорости полосы υ
=
0
1,0 м/с. Определить толщину полосы после прокатки.
25. Ширина полосы до прохода B
= 700 мм, после прохода B1 = 690 мм.
0
Горячая прокатка ведется на стане дуо 900, толщина слитка до прохода
= 150 мм, после прохода H1 = 125 мм. Определить площадь контакта
H
0
металла с валками F.
26. При горячей прокатке алюминиевого слитка толщиной H
= 200 мм
0
на стане 2200 с диаметром рабочих валков D = 800 мм коэффициент вытяжки за проход λ = 1,45, ширина B
= 1 100 мм. Определить площадь
ср
контакта металла с валками F.
27. Определить силу при горячей прокатке меди на стане дуо 550, если
толщина до прокатки H
ление прокатки р
= 110 МПа, ширина Bср = 600 мм.
ср
= 80 мм, после прокатки H1 = 68 мм, среднее дав-
0
33
Прокатно-прессово-волочильное производство
28. При горячей прокатке полосы из сплава Л68 шириной Bср = 800 мм
на стане дуо 900 сила прокатки Р
=135 МПа. Определить угол захвата металла валками α.
р
ср
29. Среднее давление при горячей прокатке р
= 600 мм, угол захвата α = 12°. Сила прокатки Рп = 11,5 МН. Опреде-
B
ср
= 5,5 МН, среднее давление прокатки
п
= 230 МПа, ширина
ср
лить диаметр валков D.
30. При горячей прокатке слитка из алюминиевого сплава АМг6 размером H
0×B0×L0
= 150×1 500×4 000 мм на стане 2900 с диаметром рабочих
валков D = 850 мм коэффициент вытяжки за проход λ = 1,15, среднее давление прокатки р
= 122 МПа. Определить силу прокатки Рп без учета
ср
уширения.
31. При горячей прокатке меди марки М1 из слитка размером
H
0×B0×L0
= 50 МПа. Определить силу прокатки Рп, если обжатие определено по
р
ср
= 140×500×1 500 мм на стане дуо 700 среднее давление прокатки
максимальному углу захвата. Прокатка ведется без уширения.
32. Определить среднее давление р
АМг6, если толщина полосы до прокатки H
= 10,1 мм. Среднее сопротивление деформации σS =150 МПа. Прокатка
H
1
при горячей прокатке сплава
ср
= 12,5 мм, после прокатки
0
ведется без уширения на стане с диаметром рабочих валков D = 650 мм.
33. При горячей прокатке слитка размером H
0×B0×L0
= 140×500×
×1 500 мм из сплава АМц6 на стане 1600 с диаметром рабочих валков
D = 650 мм коэффициент вытяжки λ = 1,15, среднее сопротивление дефор-
мации σ
=38 МПа. Определить среднее давление прокатки рср, если из-
S
вестно, что прокатка ведется без уширения.
34. При холодной прокатке полосы из меди М1 шириной B = 355 мм
на стане кварто 180 сила Р
= 30 МН, среднее давление прокатки рср =
п
= 250 МПа. Определить обжатие за проход ΔH, если известно, что ширина
полосы в ходе прокатки не меняется.
35. При холодной прокатке полосы из латуни Л63 толщиной H
на стане кварто 200 на полосу толщиной H
ние деформации σ
= 300 МПа, ширина полосы B = 400 мм, в ходе прокат-
S
= 0,40 мм среднее сопротивле-
1
ки не меняется. Определить среднее давление прокатки р
ср
= 0,6 мм
0
по формуле
А. И. Целикова и Стоуна и сопоставить полученные значения.
36. При холодной прокатке с натяжением на стане кварто 130 ленты
из никеля толщиной H
сопротивление деформации σ
= 100 МПа, переднее удельное натяжение T1 = 50 МПа. Определить
T
0
= 0,3 мм коэффициент вытяжки λ = 1,25, среднее
0
= 520 МПа. Заднее удельное натяжение
S
среднее давление прокатки, если ширина ленты в процессе прокатки не
меняется.
34
1. Прокатное производство
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение процессу прокатки.
2. Дайте определение продольной прокатки.
3. Нарисуйте схему геометрического очага деформации.
4. Дайте определение углу захвата.
5. Какими параметрами характеризуется форма геометрического очага деформации при прокатке?
6. Какие величины используют для характеристики пластического
деформирования металла при прокатке?
7. Какие относительные величины используют для характеристики
малой пластической деформации?
8. Наличием
каких сил обеспечивается процесс прокатки?
9. Как определяется суммарный коэффициент вытяжки при прокатке
за n проходов?
10. Какие углы захвата применяют на практике?
11. Как определяется дуга захвата?
12. Как определяется абсолютное обжатие при прокатке?
13. Нарисуйте схему в момент захвата металла валками.
14. Дайте определение установившемуся процессу прокатки.
15. Как изменяется скорость металла
валками до выхода из валков?
16. Как определяется уширение при прокатке?
17. Какое сечение и угол называют нейтральными?
18. На какие зоны нейтральное сечение делит зону деформации?
19. Что называют опережением при прокатке?
20. Напишите формулу Головина–Дрездена.
21. Как определяют коэффициент опережения?
22. Как определяется скорость входа металла
23. Как определяется скорость выхода металла из валков?
24. Что называют уширением при прокатке?
25. Напишите формулу В. П. Бахтинова для расчета уширения.
26. Напишите формулу С. Зибеля для расчета уширения.
27. Нарисуйте схему сил, действующих на прокатываемую полосу
при установившемся движении.
28. Что такое угол трения?
29. Как определяют при прокатке
контактную площадь (одного валка)?
30. Как определяют при горячей прокатке длину зоны деформации?
31. Как определяют при холодной прокатке длину зоны деформации?
32. Как определяют величину усилия прокатки Р
33. Как определяют среднее давление при горячей прокатке?
34. Напишите формулу Хичкока.
при прокатке от его захвата
в валки?
?
п
35
Прокатно-прессово-волочильное производство
35. Как определяется показатель z?
36. Как при горячей листовой прокатке отличают прокатку толстых и
тонких листов?
37. Напишите формулу А. И. Целикова для определения среднего
давления при холодной прокатке.
38. Напишите формулу Стоуна для определения среднего давления
при холодной прокатке.
39. Как определяют давление прокатки с учетом натяжения?
40. Когда происходит упругое сплющивание
41. Как учитываются прочностные характеристики металлов и сплавов при расчете среднего давления при прокатке?
42. Как при прокатке определяется среднее значение сопротивления
металла деформации?
43. В чем измеряется сопротивление металла деформации?
44. В чем измеряется среднее давление при прокатке?
45. В чем измеряется сила прокатки?
валков?
36
2. Прессовое производство
2. ПРЕССОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО
2.1. Сущность прессования
Прессование – это вид обработки металлов давлением, заключающийся в придании обрабатываемому металлу заданной формы путем выдавливания его из замкнутого объема через один или несколько каналов,
формообразующего прессового инструмента (матрицы).
Это один из наиболее
прогрессивных процессов обработки металлов, позволяющий получать длинномерные
изделия – прессованные профили, отличающиеся экономичностью
и высокой эффективностью при использовании
в конструкциях.
Сущность процесса прессования опишем на примере
прямого прессования (рис. 2.1).
Заготовка 1, нагретая до температуры прессования, помещается в контейнер 2. С выходной стороны контейнера в
матрицедержателе 3 размещена матрица 5, формирующая контур пресс-изделия 4.
Через пресс-штемпель 7 и пресс-шайбу 6 на заготовку передается давление от главного цилиндра пресса. Под действием высокого давления
металл истекает в рабочий канал матрицы, формирующий заданное
изделие.
Широкое развитие прессования объясняется благоприятной схемой
напряженного состояния деформируемого металла – всесторонним неравномерным сжатием. Процесс прессования имеет много разновидностей,
отличающихся
рядом признаков. Прессованием можно получать изделия
практически любых форм поперечного сечения.
1
7
2
6
Рис. 2.1. Схема прямого прессования:
1 – заготовка; 2 – контейнер;
3 – матрицедержатель; 4 – пресс-изделие;
5 – матрица; 6 – пресс-шайба;
7 – пресс-штемпель
3
4
5
37
Прокатно-прессово-волочильное производство
⋅
2.2. Показатели деформации при прессовании
Одним из основных показателей деформации при прессовании является условная степень деформации, получающаяся из сравнения поперечных сечений распрессованной заготовки и пресс-изделия. При этом в качестве показателя этой величины большей частью принимают коэффициент
вытяжки
F
к
λ=
Fn
изд
,
где F
и F
к
– площадь поперечного сечения, соответственно, распрессо-
изд
ванной заготовки и пресс-изделия; n – число каналов в матрице.
Площадь поперечного сечения распрессованной заготовки, равная
в случае использования сплошного слитка площади поперечного сечения
втулки контейнера, связана с размерами исходной заготовки D
0×L0
соот-
ношением, вытекающим из условия постоянства объема:
2
π
K,
4
где L
LDL
FF F
==⋅=⋅
к 00р
– длина распрессованной заготовки; Кр > 1 – коэффициент рас-
рас
000
LL
рас рас
прессовки.
Площадь поперечного сечения пресс-изделия, имеющего сложный
профиль, определяется путем разбиения сечения на элементарные геометрические фигуры и суммирования их площадей.
При прессовании круглого прутка коэффициент вытяжки рассчитывается по формуле
2
D
к
λ=
,
2
d
изд
где D
к
, d
– диаметр, соответственно, втулки контейнера и отпрессован-
изд
ного прутка.
При прессовании круглых труб на игле коэффициент вытяжки
22
Dd
−
где d
– диаметр иглы.
игл
λ=
кигл
22
dd
изд игл
−
,
Воспользовавшись условием постоянства секундных объемов
(F
= const), формулу для нахождения коэффициента вытяжки можно
i υi
записать
38
2. Прессовое производство
υ
υ
р
÷
÷
÷
÷
÷
÷
÷
÷
где υ
F
F
к
изд
λ= =
– скорость истечения готового профиля; υпр – скорость прессова-
ист
υ
ист
пр
,
ния, соответствующая скорости перемещения пресс-штемпеля.
Температурно-скоростные режимы прессования некоторых цветных
металлов и сплавов представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Температурно-скоростные режимы прессования цветных металлов и сплавов
Сплав
ЛС59-1
ЛС58-2
ЛС60-2
Л63
Л68
Медь М1, М2, М3Р
БрОФ6,5-0,15
БрОФ7-0,2
Мельхиор
МНЖ5-1
Хромистые бронзы
МН95-5
Л96
ЛО70-1
ЛОМ-70-1-0,05
ЛС62-1
ЛЖМц59-1-1
ЛМц58-2
Алюминиевые бронзы
Никель и его сплавы
Алюминий
АВ
Д1,Д16,В65,ВД17,Д18, Д19
АД31,АДЗЗ,АД35
АК2, АК4.АК4 -1, АК6, АК8
В92, В93, В94, В95, В96
АМг2
АМгЗ
АМг5, АМг6
ОТ4, ВТ8, ВТ9, ВТ6, ВТ20 (прутки)
ВТ5, ВТ6, ВТ14, ВТ20 (профили тонкостенные)
Сталь углеродистая, низколегированная
Температура, °С
670
700 270÷300 50÷100
, м/мин υ
ист
650÷670 280÷300 50÷100
670 270÷300 50÷100
650
700÷730 150÷180 50÷60
680÷710
75,0 25
750÷850 270÷300 50÷100
730÷750 6,0÷8,0 10÷15
710÷730 2÷3 3÷5
930÷960 75,0÷100 25÷35
880÷930 75,0÷100 25÷35
850÷910 75,0÷90,0 25÷30
880÷900 60÷80 30÷35
820÷850 150÷200 50÷70
650÷670 30÷45 10÷15
650÷670 30÷45 10÷15
670
700 30÷45 10÷15
710÷750 60÷90 20÷30
750 60÷90 20÷30
710
800÷850 70÷80 25÷35
1 100÷1 200 300÷350 150÷250
250
500
50 и более
250÷500 18 ÷ 50 5÷15
350÷480 2,5÷3,5 1÷2
480
500 12÷30 5÷10
400÷450 4÷6 2÷4
360÷430 2÷3 1÷2
450÷520 6,5÷9,5 4÷8
450÷500 3÷6 3÷4
450 2,0÷2,5 1÷2
400
900
950 24÷36 50÷300
1 100÷1 150 120÷150 20÷30
1 100÷1 300 24÷36 50÷300
, мм/с
п
15÷20
39
Прокатно-прессово-волочильное производство
Другими показателями деформации при прессовании, которые реже
используются на практике, являются:
а) интегральный показатель деформации
F
F
к
изд
ln ln ;
i
=λ=
б) степень деформации (относительное обжатие)
FF
−
кизд
ε= ⋅ = − ⋅
F
к
100 % 1 100 %.
1
⎛⎞
⎜⎟
λ
⎝⎠
2.3. Определение размеров заготовки для прессования
Размеры слитков под прессование определяются, исходя из мощности пресса, размеров пресс-изделий, условий достижения максимальной
производительности и наибольшего выхода годного. При этом должны соблюдаться следующие основные ограничения:
а) длина выбранного слитка не должна превышать длины контейнера;
б) диаметр заготовки должен соответствовать одному из размеров
нормального ряда втулок
(табл. 2.2);
контейнера рассматриваемого пресса
Таблица 2.2
Нормальный ряд диаметров втулок контейнеров гидравлических прессов
Элемент наладок
Диаметр рабочей втулки
контейнера, мм
Элемент наладок
Диаметр рабочей втулки
контейнера, мм
8,0 12,5 20,0
105 115 130 130 150 170 170 200
25,0 35,0 50,0
200 225 250 250 280 310 310 360 450
Сила пресса, МН
Сила пресса, МН
в) коэффициент вытяжки при прессовании должен превышать минимально допустимый по условиям проработки литой структуры;
г) максимум коэффициента вытяжки должен быть ограничен допускаемыми технологическими напряжениями;
д) при определении длины заготовки учитывают схему раскроя металла, которая должна учитывать кратность пресс-изделий в одной прессовке.
40