Теоретические основы прокатки

Прокаткой называется процесс деформации металла путём сдавливания (обжатия) его между двумя вращающимися валками. При прокатке уменьшается толщина заготовки – сляба, блюма или полосы – и увеличивается ее длина и ширина (частично), а в ряде случаев изменяется и первоначальная форма заготовки. Некоторые виды профилей, получаемые прокаткой, показаны на рис. 9.

Рис. 9. Виды профилей, получаемые прокаткой

Прокатка является одним из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением. В настоящее время прокатке подвергается 75–80 % всей выплавляемой стали и 55 % выплавляемого цветного металла. Широкое применение прокатки объясняется рядом преимуществ её по сравнению с другими видами обработки давлением (прессованием, волочением), а также высокой производительностью и меньшей стоимостью изготовления изделий.

Имеются три основных вида прокатки: продольная, поперечная и косая, как показано на рис. 10.

Рис. 10. Основные способы прокатки:

а – продольная; б – поперечная; в – косая; 1– рабочие валки; 2 – металл

При продольной прокатке металл деформируется (обжимается) между двумя валками, вращающимися в разные стороны, и перемещается перпендикулярно осям валков; при этом уменьшается площадь поперечного сечения заготовки и увеличивается (главным образом) её длина. Этот способ имеет наибольшее распространение и используется при изготовлении профильного и листового проката.

При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке, которая деформируется вдоль оси валков.

При косой прокатке благодаря расположению валков под углом заготовка кроме вращательного движения имеет ещё и поступательное. С помощью такой прокатки получают пустотелые заготовки для бесшовных труб и периодический прокат, представленный на рис. 24. При прокатке металл подвергается деформации только на некотором участке, который по мере вращения валков и движения заготовки вперёд перемещается по прокатываемому металлу. Этот участок называется очагом деформации, он представлен на рис. 11 и характеризуется продольным и поперечным сечением.

Форма поперечного сечения очага деформации зависит от формы поперечного сечения прокатываемого профиля и может быть самой различной: квадратной, прямоугольной, круглой, овальной и т.д.

Длина дуги захвата рассчитывается по формуле:

. (11)

Часто длину дуги ввиду сравнительно небольшого угла захвата заменяют длиной хорды . Длину хорды легко определить из рассмотрения подобия треугольников АВС и АВЕ, что видно из рис. 11:

. (12)

Из прямоугольного треугольника АВС находим, что длина очага деформации равна:

АС =. (13)

Ввиду того, что при применяемых на практике углах захвата второй член подкоренного выражения в этом уравнении весьма мал по сравнению с первым, величина может быть принята равной .

Уменьшение толщины заготовки при прокатке называется линейным или абсолютным обжатием, т.е.

. (14)

Отношение абсолютного обжатия к первоначальной толщине, выраженное в процентах, называется относительным обжатием и представляет собой степень деформации при прокатке:

. (15)

Рис. 11. Сечение очага деформации:

а – продольное сечение; б – поперечное сечение

Разность между шириной полосы до и после прокатки называется абсолютным уширением

, (16)

а отношение абсолютного уширения к первоначальной ширине – относительным уширением (характеризует деформацию по ширине)

. (17)

Отношение длины заготовки после прокатки L₁ к длине до прокатки L, характеризующее продольную деформацию, называется коэффициентом вытяжки

. (18)

Важнейшими параметрами, необходимыми при проектировании технологического процесса прокатки, являются степень деформации u и коэффициент вытяжки μ.

Дата добавления: 2014-01-20