Рудской А.И., Лунев В.А

Теория обработки металлов давлением. Учебное пособие. СПб: Изд-во СПбГТУ, 2007. 138 с.

В пособии изложены основные положения современной теории обработки металлов давлением и теории продольной прокатки.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Обработка металлов давлением» в СПбГТУ, и может быть полезным для студентов смежных специальностей и этой же специальности других вузов.

Материал подготовлен на основе лекций, читаемых студентам указанной специальности в рамках ГОС.

Ó Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2003

Ó Рудской А.И., Лунев В.А.

Общее СОДЕРЖАНИЕ

Введение ……………………………………………………………………………. 5

1.Общие вопросы деформации металла.............................................................. 6

1.1. Типы кристаллической решетки …………… ……………………. 6

1.2. Пластическая деформация монокристалла ……………………………… 8

1.3. Основные положения теории дислокаций …… ………………………… 10

1.4. Особенности деформации поликристалла ……… ……………………… 12

1.5. Изменение свойств металла при пластической деформации ………….. 14

1.6. Процессы, протекающие при нагреве …………………………… ……… 16

1.7. Пластичность и разрушение металла при ОМД ………………… …… 18

1.8. Основные закономерности пластической деформации. Закон изменения

объема …………………………………………………………………… …… 20

1.9.Трение при ОМД ………………………………………………… ……… 23

1.10. Влияние технологических факторов на коэффициент трения ……… 27

2. Сжатие (осадка) образца ……………………………………………………….. 28

2.1. Общие положения ………………………………………………………… 28

2.2. Экспериментальное исследование процесса осадки …………………… 31

2.3. Теоретический анализ напряжений при осадке ………………………… 36

2.4. Сила осадки …………………………………………… …………….. 38

3. Очаг деформации при продольной прокатке ………… …………… …….. 39

3.1. Показатели деформации при прокатке …… ……………………… …… 39

3.2. Условия захвата и установившегося процесса …………………… ……… 44

3.3. Общая характеристика очага деформации ………………………………... 47

3.4. Нейтральный угол …………………………………………………… …….. 48

3.5. Опережение при прокатке …………………………………………………. 50

3.6. Коэффициент трения при прокатке ………………………………………. 53

4. Характер деформации при продольной прокатке 55

3.7. Средние очаги деформации …………… …………………………….. 55

3.8. Высокие очаги деформации ………………… ……………………………. 60

3.9. Низкие очаги деформации ………………………………………………… 66

3.10. Упругое сплющивание валков …………………………………………... 72

3.11. Сверхнизкие очаги деформации ………………………………………… 74

3.12. Уширение при прокатке …………………………………………………. 77

3.13. Распределение контактных напряжений по ширине полосы ………… 83

3.14. Методика расчета силы прокатки ………………………………………. 86

3.15. Силы, действующие при прокатке, и крутящие моменты на валках … 88

3.16. Сопротивление металла деформации ………………………………….. 96

4. Прокатка в калибрах ……………………… …………………………………. 105

4.1. Основные понятия и характеристики деформации металла в калибрах. 105

4.2. Расположение калибров на валках ……………………………………….. 108

4.3. Деформация металла в простых калибрах ……………………………….. 110

4.4. Системы калибров …………………………………………………………. 117

4.4.1. Система ящичных калибров ………………………………………… 117

4.4.2. Система ромб – квадрат …………………………………………… 119

4.4.3. Система овал – квадрат ………………………………………………... 120

4.4.4. Система овал – ребровой овал ……………………………………….. 122

4.5. Вытяжная способность калибров ………………………………………… 124

5. Продольная периодическая прокатка ……………………………………… 128

5.1. Общие положения ………………………………………………………… 128

5.2. Очаг деформации ………………………………………………………….. 130

5.3. Параметры очага деформации ……………………………………………. 132

5.3.1. Длина дуги захвата ……………………………………………………. 132

5.3.2. Угол захвата …………………………………………………………… 133

5.3.3. Угол критического сечения g, опережение и отставание …………... 134

5.3.4. Уширение ………………………………………………… …………… 135

5.3.5. Сила прокатки …………………………………………………………. 137

5.4. Контуры опережения и отставания ………………………………………. 139

Литература …………………………………………………………………………142

Оглавление (1 семестр)

Оглавление (1 семестр) 4

Лекция 1 5

Введение 5

Глава 1. Общие вопросы деформации металла 6

1.1. Типы кристаллической решетки 6

Лекция 2 9

1.2. Пластическая деформация монокристалла 9

1.3. Основные положения теории дислокаций 11

Лекция 3 13

1.4. Особенности деформации поликристалла. 13

1.5. Изменение свойств металла при пластической деформации 15

Лекция 4 17

1.6. Процессы, протекающие при нагреве 17

1.7. Пластичность и разрушение металла при ОМД. 19

Лекция 5 21

1.8. Основные закономерности пластической деформации. Закон изменения объема. 21

Лекция 6 24

1.9. Трение при ОМД 24

1.10. Влияние технологических факторов на коэффициент трения. 29

Лекция 7 30

Глава 2. Сжатие (осадка) образца 30

2.1. Общие положения 30

2.2. Экспериментальные исследования процесса осадки 33

Лекция 8 35

Зоны трения. Контактные напряжения при осадке. 35

2.3. Теоретический анализ напряжений при осадке 38

Зона скольжения. 39

Лекция 9 39

Зона торможения 39

Участок застоя. 40

2.4. Сила осадки 40

Глава 3. Очаг деформации при продольной прокатке 41

3.1. Показатели деформации при прокатке 41

Лекция 10 43

Основные показатели деформации 43

3.2. Условия захвата и установившегося процесса 46

Лекция 11 49

Захват при установившейся прокатке 49

3.3. Общая характеристика очага деформации 50

3.4. Нейтральный угол 51

Лекция 12 53

3.5. Опережение и отставание при прокатке 53

Натяжение при прокатке 55

Лекция 13 56

3.6. Коэффициент трения при прокатке. 56

Метод опережения 59

Метод момента 59

Лекция 14 60

Глава 4. Характер деформации при продольной прокатке 60

4.1. Средние очаги деформации 60

Расчет протяженности зоны прилипания 64

Лекция15 65

4.2. Высокие очаги деформации 65

Лекция 16 69

Распределение напряжений по высоте очага деформации 69

Методика измерения предела текучести при прокатке 72

4.3. Низкие очаги деформации 73

Дифференциальное уравнение равновесия продольных сил в очаге деформации Кармана 74

Лекция 17 75

Решение дифуравнения Кармана А.И. Целиковым 75

Лекция 18(1) (семестр 2) 79

Сверхнизкие (фольговые) очаги деформации. 79

Лекция 1

Введение

«Теория обработки металлов давлением» (Теория ОМД) является одним из базовых курсов, определяющих мировоззрение будущего инженера, который готовится посвятить себя работе в отраслях промышленности, где широко используются технологии обработки металлов давлением. Несмотря на большое разнообразие технологических схем, основанных на обработке давлением, можно выделить общие закономерности большинства процессов, определить общие подходы к анализу деформации металла на примере нескольких наиболее распространенных в металлургии видов обработки давлением, например, осадки, продольной прокатки. В теории продольной прокатки накоплен значительный экспериментальный материал, который получил правильное объяснение и обобщение. Теория прокатки широко применяется при разработке технологии металлургических процессов, поэтому ГОС специальности «Обработка металлов давлением» для инженеров включает теорию прокатки как обязательную составляющую общей теории обработки давлением.

Несмотря на наличие хороших учебников по теории обработки металлов давлением, ни один из них не может быть рекомендован в качестве единственного и достаточного. Многие из них изданы сравнительно давно, новые общероссийские учебники не появляются, в большинстве вузов предпочитают издавать собственные учебники и методические пособия, соответствующие специфике вуза. Это и дешевле, и мобильнее. Данное пособие также в основном отражает учебный план конкретного вуза – Санкт-Петербургского политехнического университета и рекомендуется прежде всего студентам этого вуза. Тем не менее, потребность в общероссийском учебнике по теории обработки давлением не снимается. Большинство имеющихся учебников написаны выдающимися учеными в отдельных областях обработки давлением, внесшими большой вклад в разработку конкретного раздела этой сравнительно молодой науки. Естественно, их учебники больше похожи на монографии, в которых достаточно глубоко, со скрупулезными доказательствами, всесторонним анализом и ссылками на многочисленные литературные источниками рассматриваются близкие им вопросы теории. Учебники перегружены математическими выкладками и полемическими выступлениями. Кстати, отчасти по этой причине авторы сочли необходимым отказаться от большого списка использованной литературы, ограничившись основными учебниками, рекомендуемыми для обязательного изучения. Необходим учебник, в котором освещаются только устоявшиеся представления хотя бы по отдельным видам обработки давлением. Именно такую цель ставили авторы настоящего учебника. Сознательно были исключены математические аспекты анализа и расчетов процессов обработки давлением, основанные на использовании теории упругости и пластичности, поскольку эти вопросы в учебном плане Политехнического университета и многих других вузов выделены в отдельный самостоятельный курс. Основное внимание сосредоточено на объяснении сути происходящих при обработке давлением процессов, прежде всего при прокатке, на анализе экспериментального материала.

Курс теории обработки металлов давлением предшествует курсу «Технология обработка металлов давлением». По мнению авторов, методически оба курса должны быть построены в одном ключе как некоторый единый курс, формирующий «закваску» специалиста-технолога по обработке металлов давлением. Для кафедр нескольких ведущих вузов России, готовящих технологов по обработке металлов давлением для металлургической и машиностроительной промышленности, необходим единый учебник по теории и технологии ОМД. Авторы настоящего пособия поставили перед собой задачу написания некоторых его частей.

Очевидно, невозможно создать такой учебник по всем разделам теории и технологии обработки металлов давлением. Во-первых, технология непрерывно совершенствуется, сильно зависит от конъюнктуры рынка, уровня, организации и состояния конкретного производства и оборудования и т. д. Учебник может быстро устареть. Во-вторых, самих технологических процессов, основанных на принципах обработки давлением, великое множество, каждый из них имеет свою специфику и по существу свою теорию. В учебном курсе, в том числе в данном учебнике, рассмотрены основные положения теории, базирующиеся на схемах деформирования при растяжении, осадке и прокатке, которые служат основой большинства технологических процессов. В теоретическом плане представлены также прокатка в калибрах и продольная периодическая прокатка.

Глава 1. Общие вопросы деформации металла

Дата добавления: 2014-01-07