7. Способы обработки металлов давлением

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

 для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующей обработки резанием или давлением. Основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

 для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества. Основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

7.1. Прокатное производство Сущность процесса прокатки

Прокатка  вид обработки давлением, при котором заготовка обжимается двумя вращающимися навстречу друг другу валками прокатного стана, (рис. 28).

Д еформация металла при прокатке происходит на небольшом участке АВВ₁А₁ (рис. 28, а), который называется зоной деформации.

Дуга АВ называется дугой захвата, а центральный угол , отвечающий дуге АВ,  углом захвата.

При прокатке увеличиваются длина и ширина заготовки и уменьшается ее толщина. Относительное уменьшение толщины заготовки в процессе прокатки называется относительным обжатием или степенью деформации (в %). Максимальное значение относительного обжатия в зависимости от типа изделия составляет 0,2…0,5. Уширение заготовки в процессе прокатки составляет 5…10 % от обжатия.

Отношение длины заготовки после прокатки l₁ к исходной l₀, равное отношению площадей поперечного сечения первоначального F₀ к полученному F₁, называется коэффициентом вытяжки :

Это одна из основных характеристик процесса прокатки. Значение  за один проход заготовки составляет обычно 1,1…1,6, а иногда достигает 2…2,5.

Условия захвата заготовки валками. При прокатке металл втягивается в зазор между валками силами трения между заготовкой и валками. В точках А и А₁ действуют силы давления валков на металл N и силы трения Т, проекции которых на ось х соответственно (см. рис. 28, а). Валки захватят металл тогда, когда втягивающее усилие будет больше, чем выталкивающее: .

Учитывая, что сила трения , где f  коэффициент трения, который зависит от состояния поверхности валков и заготовки и уменьшается с ростом температуры, условие захвата заготовки примет вид , или .

При горячей прокатке на гладких валках угол захвата составляет 15…24, а на валках с вырезами (ручьями)  32…33. При холодной прокатке листов  = 3…10.

Основные виды прокатки. Различают продольную, поперечную и поперечно-винтовую прокатку.

При продольной прокатке (см. рис. 28, а) заготовка перемещается перпендикулярно к осям валков, которые вращаются в противоположных направлениях. До 90 % всего проката изготовляют продольной прокаткой (листы, полосы, прутки).

При поперечной прокатке (рис. 28, б) валки с параллельными осями вращаются в одном направлении и вращают заготовку, которая деформируется, перемещаясь вдоль оси валков.

Поперечно-винтовая прокатка (рис. 28, в) осуществляется вращающимися в одном направлении и расположенными под углом один к другому валками. Такое расположение валков обеспечивает возникновение осевого усилия, перемещающего заготовку.

Поперечная и поперечно-винтовая прокатки применяются при изготовлении изделий с переменным по длине сечением и при прошивке трубных заготовок.

Сортамент проката определяется совокупностью профилей и размеров прокатанного металла. Профилем прокатанного изделия называется форма его поперечного сечения.

По сортаменту прокат разделяется на группы: 1) сортовой прокат; 2) листовой прокат; 3) трубы; 4) специальный и периодический прокат.

Сортовая сталь делится на профили общего назначения  круглая, полосовая, квадратная, угловая, швеллеры, двутавровые балки и др. (рис. 29, а) – и профили специального назначения  рельсы и профили для автотракторостроения, судостроения, транспортного машиностроения и других отраслей промышленности (рис. 29, б).

Листовая сталь делится на тонколистовую (толщиной менее 4 мм) и толстолистовую (толщиной 4160 мм).

Т рубы: бесшовные и сварные. Кроме того, выпускают трубы фасонные и переменного сечения.

К специальным видам проката относятся вагонные колеса (рис. 29, в), зубчатые колеса, шары, периодический прокат (рис. 29, г), а также гнутый профиль (рис. 29, д).

Заготовками для сортового проката являются блюмы (сечением от 150150 до 450450 мм), а для листового проката  слябы (толстые плиты толщиной до 350 мм).