Прокатка металлов

До 90 % сталей и до 50 % цветных металлов используются в виде проката, штампованных и кузнечных заготовок (рис. 1.39). Достоинство процесса прокатки в высокой экономичности: мало потерь металла, т. к. происходит перераспределение металла по объему, а при обработке резанием много металла идет в стружку; процесс высокопроизводительный; прокат эффективно использовать для изготовления сварных и клепанных конструкций и конструктивно сложных и громоздких деталей.

Деформация может быть холодная и горячая. В последнем случае снижается усилие деформации, но обезуглероживается поверхностный слой и образуется окалина.

На улучшение пластичности металла влияют:

1. Химический состав. Так, при содержании углерода свыше 0,15 % сталь уже трудно ковать. Легирующие добавки кремния, хрома и вольфрама снижают пластичность,
а никеля и молибдена, наоборот, повышают. Для изготовления деталей холодной листовой штамповкой с глубокой
вытяжкой применяется кипящая малоуглеродистая сталь (08кп, 10кп и др.) с малым содержанием кремния.

2. Температура металла.

3. Скорость деформации: с увеличением ее пластичность падает.

Прокатные станы разделяются на обжимные, заготовительные, сортовые, полосовые, проволочные, листовые, трубопрокатные и специального назначения (рис. 1.40).

Крупный по размерам слиток на обжимных станах (блюмингах и слябингах) делится на более мелкие слитки: блюмы квадратного сечения (250´250 мм…) или прямоугольного (300´400 мм…) получают на блюмингах, а слябы (заготовки для листового проката) шириной 400–2500 мм
и высотой 75–600 мм — на слябингах. Диаметр валков этих станов от 800 до 1500 мм, на них получают заготовки весом 2–35 т для других станов.

У слябинга, в отличии от блюминга, есть дополнительные вертикальные валки для обжатия слитка на ширине.

На заготовительных станах получают из блюмов необходимый сортамент проката. Для прокатки листовой стали используются гладкие валки, а на калиброванных валках более сложной формы изготовляются остальные виды проката. На калиброванных валках имеются канавки (выступы) — ручьи. Совокупность ручьев пары валков называется
калибром. На прокатных станах используются различные (рис. 1.41) виды калибров. Калибровка валков — это разработка схемы прокатки и такое последовательное размещение калибров по прокатному стану, при котором металл проходит через большое количество калибров, в каждом происходит его деформация, а в результате последовательного воздействия на металл обеспечивается получение
заданного профиля проката.

Сортамент проката:

1. Сортовая сталь: круглая (диаметром 5–250 мм); квадратная (5–250 мм); шестигранная (6–100 мм); полосовая (шириной 10–200 и толщиной 4–60 мм); угловая сталь
(табл. 1.10); лента, проволока; швеллеры, двутавры, рельсы.

2. Листовая сталь (тонколистовая до 4 мм толщиной
и толстолистовая — более 4 мм).

3. Специальные виды проката (колеса, периодические профили, арматурная сталь, гнутые профили и др.).

4. Стальные трубы (бесшовные и сварные).

Таблица 1.10

Размеры профилей стали угловой равнополочной

Ширина полок, мм	Толщина полок, мм	Ширина полок, мм	Толщина полок, мм
	3 и 4
	¸		4, 5 и 6
	¸		¸
	¸		¸
	¸
	¸		¸
	3, 4 и 5		6, 7, 8 и 9
	¸		¸

По точности прокатки изготовляют сталь угловую высокой (обозначается индексом А) и обычной точности (индекс Б).

Пример обозначения стали угловой:

Б-50х50х3 ГОСТ 8509-86

Ст3сп ГОСТ 535-79

Расшифровывается, как сталь угловая равнополочная,
с шириной полок 50 мм и толщиной 3 мм, обычной точности прокатки по ГОСТ 8509-86, изготовленная из стали обыкновенного качества группы А, марки Ст3сп по ГОСТ 535-79, спокойной.

Сталь угловая неравнополочная может быть размеров: 25х16х3, 32х20х3, 40х25х4 (3), …, 100х63х6 (7, 8 или 9).

Пример обозначения:

А-63х40х4 ГОСТ 8510-86

Ст2сп ГОСТ 535-79

Расшифровывается, как сталь угловая, неравнополочная, с шириной полок 63 и 40 мм и толщиной 4 мм, повышенной точности прокатки (см. индекс А) по ГОСТ 8510-86, изготовленная из стали обыкновенного качества группы А, марки Ст2сп по ГОСТ 535-79, спокойной.

Швеллеры и двутавровые балки (табл. 1.11) различаются по номерам, причем номер профиля указывает на высоту
в сантиметрах швеллера (двутавровой балки).

Таблица 1.11

Размеры швеллеров и балок двутавровых

Номер профиля	Высота, мм	Ширина, мм	Толщина, мм
Швеллеры
			4,4
6,5			4,4
			4,5
			4,5
			4,8
			4,9
…	…	…	…
			5,4
			5,6
Балки двутавровые
			4,5
			4,8
			4,9
…	…	…	…
			5,4

Толстолистовую сталь изготовляют из слябов массой
до 2 т. Сначала раскатывают сляб в поперечном направлении до получения необходимой ширины, а затем раскатывают вдоль. На стане имеются нормализационная печь,
травильная установка и сушильная машина.

Тонколистовую сталь выпускают в листах и рулонах. После травления рулоны поступают на станы холодной прокатки, где проводится лужение (горячее, электролитическое), или цинкование, или нанесение пластмассового
покрытия.

Стальные трубы по способу изготовления делятся
на бесшовные (цельнотянутые) и шовные (сварные). Шовные трубы могут быть прямошовными и спиральношовными, однослойными (традиционная технология) и многослойными (перспективная технология). Сварные трубы дешевле цельнотянутых, но они менее надежны. Сварные трубы изготовляют диаметром от 10 до 2500 мм, а цельнотянутые —
до 100 мм.

Технология изготовления бесшовных труб

Круглый или граненый слиток диаметром 250–600 мм
и массой 0,6–3 т прошивается на прошивочном стане (рис. 1.42). Валки (грибовидной или дисковой формы) установлены под углом 9–14° друг к другу. Заготовка продавливается через оправку, а из-за растягивающих напряжений, создаваемых вращающимися валками, происходит течение
металла от центра слитка, и за счет этого без больших усилий происходит прошивка отверстия.

Далее проводится раскатка полученной гильзы на оправке (рис. 1.43), в результате уменьшаются внутренний
и наружный диаметры и увеличивается длина заготовки. Прокатку выполняют за два прохода с поворотом трубы
на 90°. Получают трубу диаметром свыше 57 мм. На третьем этапе получения трубы дальнейшее уменьшение их диаметров ведут в непрерывных станах уже без оправки.

Сварные трубы изготовляются диаметром до 2500 мм. Они дешевле бесшовных, но менее надежны и прочны. Сначала проводится формовка плоской заготовки в трубу, далее сваривается стык трубы, проводится отделка и правка.
Заготовка изготовляется в виде ленты или берутся листы, шириной равные длине трубы. Используются следующие способы сварки труб: электродуговой под слоем флюса, электроконтактный сопротивлением, кузнечный (печной).

При непрерывной печной сварке проводится нагрев заготовки до 1300–1350° С, стык обдувается кислородом или воздухом и металл разогревается до расплавления и проводится кузнечная сварка стыка кромок трубы сжатых роликами непрерывного стана.

При электроконтактной сварке (рис. 1.44) заготовка поступает в трубоэлектросварочный стан и сжимается. Стык разогревается электрическим током низкого напряжения (6–10 В), подаваемым через сварочные ролики, и при охлаждении сваривается.

Волочение металла — это процесс протягивания проволоки, прутка или трубы через очко специнструмента (волоку). В итоге получаются высокоточные размеры, чистая и гладкая поверхность. Перед волочением металл очищают от ока­лины, промывают, наносят подсмазочный слой (омеднение, фосфатирование и т. д.), сушат и наносят слой смазки (графит, эмульсии, минеральные масла).

Прессование металла используется чаще всего для цветных сплавов: можно получить прутки диаметром 5–200 мм, трубы до 800 мм диаметром с толщиной стенок 1,5–8 мм, фасонные профили. Нагретый металл из контейнера выдавливается через очко матрицы. При прессовании труб заготовка прошивается стальной иглой, конец которой проходит через очко; металл выпрессовывается между иглой и очком.

Ковка и штамповка — промежуточные операции для изготовления заготовок деталей на пневматических, гидравлических или механических прессах. Механические свойства кованных и штампованных изделий выше, чем
у полученных механической обработкой, т. к. в этом случае волокна перераспределяются в соответствии с формой деталей. Штамповка может быть горячая и холодная. Объемная штамповка проводится в штампах, где течение металла
ограничено поверхностями штампа. По сравнению со свободной кузнечной ковкой объемная штамповка в 50–100 раз производительнее, получается выше качество и прочность поковок, имеется возможность получения поковок сложной формы. В автомобилестроении листовой штамповкой получают до 75 % деталей, а при производстве товаров широкого потребления — до 98 %.

Дата добавления: 2014-12-16