Общее завершение

§ 10.3. Переходы при волочении некрудлых сплошных профилей

Волочение применяют для производства большого количества профилей самых разнообразных форм. Основным для проектирования ряда переходов для этих профилей является выбор формы и размеров исходной заготовки, получаемой обычно либо горячей прокаткой в калибрах, либо горячим прессованием. Процесс волочения протекает более успешно, если форма исходной заготовки подобна форме конечного профиля; при этом получается минимальная неравномерность деформации.

При волочении профилей сложных форм, даже при малых углах наклона образующей канала, сильно повышается неравномерность деформации. При этом легче избежать перекоса металла в дефомационной зоне, и поэтому угол наклона образующей обычно не превышает 5º.

Из-за сравнительно большой дробности деформации, которую приходится применять при волочении некруглых профилей, острые кромки особенно нежелательны, т.к., будучи «концентраторами» напряжений, они наиболее часто служат местами появления трещин. Если необходимо иметь на готовом профиле кромку с малым радиусом закругления, следует уменьшать эти радиусы постепенно, от перехода к переходу, и не допускать промежуточных переходов с острыми кромками, и тем более переходов острых кромок в тупые. Это относитя и к внешним кромкам, и к углублениям. Иногда причиной появления трещин на кромках может быть большая дробность деформаций, когда из-за влияния внешнего трения и увеличения дополнительных сдвигов снижается пластичность этих участков.

Заготовка для получения профилей сложных форм может иметь форму поперечного сечения, либо близкую к заданному профилю, которую в большинстве случаев целесооразно получать прессованием, либо одну из простейших фигур: круг, квадрат, прямоугольник, которые легко получаются прокаткой и в значительно больших длинах, чем при прессовании.

В первом случае проектирование переходов каких-либо затруднений не вызывает, т.к. все промежуточные сечения имеют взаимно подобные формы. Поэтому их проектируют так, как профили простейших форм, с тем лишь оличием, что выбираемую предварительно среднюю величину вытяжки принимают несколько меньшей, чем для профилей простых форм.

Во втором случае, при использовании заготовок простейших форм, появляется необходимость постепенного оптимального приближения. При этом проектирование удобно проводить грфически следующим образом:

1. Подбирают заготовку одной из простейших форм, наиболее похдящую к форме заданного сложного профиля. Величина поперечного сечения этой заготовки должна быть такой, чтобы готовый профиль получался с заданными механическими свойствами и чистой поверхностью.

2. На основании исследования уже реализованных переходов для волочения аналогичных или бодее простых профилей из того же металла или сплава, намечают число переходов, частные вытяжки и величины промежуточных сечений F₁, F₂, …, F_k.

3. Вычерчивают в масштабе, увеличенном в 10…20 раз, контур выбранной заготовки, а внутри него – контур заданого готового профиля. Последний контур располагают так, чтобы кратчайшие расстояния между каждой точкой внутреннего и внешнего контуров имели между собой наименьший разброс, а основные участки заготовки деформировались бы с наименьшей неравномерностью.

4. На контуре заготовки на равных расстояниях одна от другой и симметрично относительно главных осей готового профиля наносят 30…60 точек, через которые проводят плавно изогнутые линии, ортогональные к обоим контурам и наименьшие по длине. Эти линии можно считать наиболее вероятными траекториями частиц металла от заготовки к готовому профилю при волочении (они условно называются линиями течения металла). К участкам готового профиля с внешней кривизной (центры кривизны расположены внутри профиля) линии течения подходят, приближаясь одна к другой. К участкам готового профиля с внутренней кривизной (центры кривизны находятся вне профиля) линии течения подходят, удаляясь одна от другой.

5. Полученные  отрезки  между  обоими  контурами  делят на части,

пропорционально величинамгде F₀, F₁, … F_k –

начальное, промежуточное и конечное сечения профиля по переходам. Полученные точки с одинаковыми индексами соединяют между собой плавными линиями, которые должны образовать с линиями течения ортогональную сетку, образовывающую с линиями течения металла контуры промежуточных переходов. На участках с внутренней кривизной с большим удалением одной линии течения от другой, между ними проводят дополнительные линии течения, помогающие правильно построить ортогональную сетку. При этом поперечные сечения промежуточных переходов будут близки к намеченным ранее величинам поперечные сечения.

6. Полученные контуры исследуют на степень неравномерности вытяжек на отдельных участках и в зависимости от результатов вносят дополнительные поправки или проводят построение заново. Одновременно уточняют и поперечные сечения по переходам. Хорошо подобранные переходы дают наиболее короткие линии течения металла с возможно более равномерным расположением их на плоскости. Всякое удлинение линий течения сверх необходимого или их излишнее искривление свидетельствует о повышенной затрате работы. Всякое чрезмерное сгущение линий течения указывает на создающееся излишнее скопление металла и на повышение напряжений, которые могут привести к нарушению целостности профиля.

Рис. 161.  Эквипотенциали, полученные при проектировании переходов волочения крестообразного профиля

После этого проектируют волочильные каналы, определяют контактные поверхности, силы и напряжения волочения, а также коэффициенты запаса, которые создают предварительное представление о качестве запроектированного ряда переходов.

Распределение вытяжек по отдельным участкам (секторам) будет обеспечено только при совпадении осей волоки и профиля на входе в волоку (соосный вход). Это может быть достигнуто применением направляющей на входе в каждый канал. При отсутствии такой направляющей протягиваемый металл в деформационной зоне может расположиться совершенно недопустимо.

Эквипотенциали, полученные при проектировании переходов волочения крестообразного профиля (рис.161).

§ 6.18. Определение диаметра тягово-приёмного устройства (галтели барабана)

В большинстве процессов однократного и многкратного волочения с приёмом проволоки на барабаны или катушки, приёмные устройства служат одновременно и тяговыми. Основной параметр устройств – их диаметр D_пр. Этот параметр определяется рядом технических и экономических условий (ёмкость устройства, удобство его транпортировки, число оборотов привода и др.), относящихся к области машиностроения, а также важным технологическим условием, исключающим разрушение проволоки при её наматывании. При этом условии удлинение периферийного слоя проволоки при её изгибе не должно превышать допустимое. Удлинение периферийного слоя  δ_пер  (рис.114) равно

. (6.33)

Но это удлинение должно быть меньше равномерного удлинения проволоки при её растяжении в состоянии наматывания λ_рав, отсюда определяется

минимальная величина Æ приёмного устройства    .  (6.34)

Это выражение не учитывает напряжения волочения, но т.к. оно всегда заметно ниже сопротивления деформации, и до попадания на приёмное устройство протягиваемая полоса не удлиняется.

При таком ограничении Æ-ра приёмного устройства ни на нём, ни на проволоке не возникает смятия. К томуже Æ приёмного устройства делают всегда заметно больше, чем по этому ограничению.

Рис. 114. Определение диаметра приемного устройства при волочении:

а – проволоки; б – трубы

§ 12.3. Определение мощности привода волочильных машин

Все виды энергетических затрат отражены в прцессе многократного волочения со скольжением проволоки. В такой машине мощность, передаваемая приводом, расходуется на:

1. Осуществление процесса волочения.

2. Потери на трение между витками проволоки и барабанами (шайбами).

3. Изгиб проволоки при набегании на шайбу и сбегании с неё.

4. Потери на трение в механизмах машины.

5. Холостой ход машины.

(1) На осуществление процесса волочения каждой тяговой шайбой расходуется

мощность ,  (12.6)

а всеми тяговыми шайбами (Q_к = 0)

. (12.7)

(2)Т.к. скорость взаимного перемещения шайбы относительно проволоки (B_n – Б_n) не нулевая, то потери на трение между витками проволоки и каждой шайбой

. (12.8)

Потери на трение на всех шайбах

. (12.9)

(3) Мощность, расходуемая на изгиб или разгиб витка проволоки около шайбы, определяется так. Окружная сила М (рис.181) на шайбе радиуса r, необходимая для изгиба полосы, имеющей момент сопротивления пластическому изгибу W_s, опрелеляется из равенства   М r = σ_т W_s, (12.10)

Откуда при скорости движения проволоки после n-й волоки Б_n мощность,

необходимая для изгиба проволоки на n-й шайбе    .  (12.11)

Рис. 181. Определение мощности, расходуемой на изгиб проволоки около шайбы:   М – усилие, необходимое для осуществления изгиба

Мощность, расходуемая на изгиб и разгиб проволоки на всех шайбах и

приёмнике . (12.12)

Здесь множитель 2 учитывает изгиб и разгиб проволоки на каждой шайбе, а посдеующий член – только один изгиб проволоки на приёнике (r_пр – средний радиус приёмнтка).

(4) Мощность, неоходимая для преодоления потерь на трение в механизмах, обычно учитывается коэффициентом К.П.Д. η, который начисляют на основании кинематической схемы и качества передаточных механизмов.

(5) Мощнность, необходимую для осуществления холостого хода машины N_хх, обычно определяется на основании кинематической схемы, качественных характеристик передающих механизмов и массы вращающихся деталей.

Необходимая мощность на валу двигателя волочильной машины: .(12.13)

Здесь f_ш – кэффициент трения между проволокой и шайбой; m – число витков на шайбе; W_s – упругость, W_s = C W, где C – коэффициент, равный 1,7 для круглого сечения и 1,5 для прямоугольного; W – момент сопротивления упругого изгиба.

Для определения мощности на валу двигателя машины без скольжения с синхронизацией скоростей достаточно в (12.13) величинам Б_n придать значения скоростей каждрй шайбы.

Для определения мощности на валу двигателя машины без скольжения с

магазинными шайбами достаточно в (12.13) исключить член ,  т.к. при

большом числе витков он практически превращается в 0.

Для  определения  мощности  на  валу двигателя однократной машины с круговым движением металла (кратность к = 1) формула (12.13) примет вид

.

Для определения мощности на валу двигателя одноератной машины с прямолинейным движением металла (к = 1, r_пр = ) формула (12.13) принимает вид

.

Дополнительная литература

1. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1987. 352 с.

2. В.С.Смирнов. Теория обработки металлов давлением. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1973.

3. Красильщиков Р.Б. Деформационный нагрев и производительность волочильного оборудования. М.: Металлургия, 1970. 167 с.

4. Колмогоров В.Л., Орлов С.И., Селищев К.П. Волочение в режиме жидкостного трения. М.: Металлургия, 1967. 155 с.

Содержание

(Cтруктура курса лекций)

Стр.

ГлаваI  Сущность процесса волочения, его основные разновидности и деформационные показатели ……………………… 2

Лекция 2 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

ГлаваII  Волочение сплошных профилей ………………………………………………… 6

2.1.Общие сведения ……………………………………………………………………………………………… -

2.2.Деформационные условия процесса волочения круглого профиля ……………………………………………………………………………………………………………… -

2.3.Характер течения и деформированное состояние металла в деформационной зоне ………………………………………………………………………………… 8

Лекция 3 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2.4.Напряжённое состояние деформационной зоны  ………………… 14

Лекция 4 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

2.5.Противонатяжение и его влияние на характер деформаций и напряжённое состояние ………………………………………………………………………… 22

2.6.Пластичность при волочении …………………………………………………………… 24

Лекция 5 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Глава VI Влияние деформационных условий на основные параметры процесса ………………………………………………………………………………… 25

6.1. Общие сведения …………………………………………………………………………………………… -

6.2. Прочностные свойства протягиваемого металла …………… 26

6.3. Степень деформации ……………………………………………………………………………  –

6.4. Форма продольного профиля волочильного канала и его оптимальные параметры ………………………………………………………………………… 27

Лекция 6 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

6.5. Несовпадение осей канала и протягиваемого профиля–33

6.8. Противонатяжение …………………………………………………………………………………… 34

6.10. Нагрев и охлаждение деформируемого металла и инструмента при волочении …………………………………………………………… 35

Глава VII Аналитические методы определения напряжений волочения и вдавливания сплошных круглых профилей– 36

7.1.Общие сведения ……………………………………………………………………………………………… -

7.2.Принятые допущения ………………………………………………………………………………… 37

Лекция 7 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

7.3.Основная формула напряжения волочения ……………………………… 38

Связь между главными радиальными и нормальными напряжениями   …………………  -

Определение суммы проекций на ось канала элементарных продольных сил, действующих на поверхности равных радиальных напряжений  ……………………………………  39

Величина продольного главного нормального напряжения σ_lк у выхода из деформационной зоны. ……………………………………………………………………………………………………………….. –

Лекция 8 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Напряжения волочения без учета калибрующей зоны канала  …………………………… 41

Учет сил трения в калибрующей зоне канала  …………………………………………….. 43

Лекция 9 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Величина продольного напряжения в начале пластической зоны  …………………….… 46

Формула для определения полного напряжения волочения  ………………………………  -

Лекция 10 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

7.4. Анализ основной формулы (7-56) ……………………………………………… 48

Влияние механических свойств протягиваемого металла  ………………………………  -

Влияние степени пластической деформации  …………………………………………….  -

Влияние коэффициента трения  …………………………………………………………… 49

Пределы возможных изменений коэффициента трения  ………………………………… -

Общие выводы по анализу рассматриваемой формулы  ………………………………… 50

Лекция 11 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

7.5.Упрощенные формулы …………………………………………………………………………………… –

7.6.Определение среднего (расчетного) значения сопротивления деформации……………………………………………………………………… 51

7.7.Выбор расчетной величины коэффициента контактного-тр52

7.10.Напряжения при задаче в волоку вдавливанием …………… 53

Лекция 12 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Глава IV Волочение в волоках с подвижными контактными поверхностями ………………………………………………………………………………………………………… 53

4.1. Вращающиеся монолитные волоки ………………………………………………  –

4.2. Дисковые волоки ……………………………………………………………………………………… 54

4.3. Шариковые и роликовые волоки …………………………………………………… 55

1. Вибрирующие волоки ……………………………………………………………………………… 56

Лекция 13 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Глава V Контактное трение и смазка при волочении …………… 58

5.1. Особенности контактного трения при волочении. Свободный ввод смазки …………………………………………………………………………  -

5.2. Гидростатический ввод смазки …………………………………………………  –

5.3. Гидродинамический ввод смазки ………………………………………………… 59

Лекция 14 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

5.4. Особенности и виды применяемых смазок …………………………… 61

Лекция 15 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Главы 10, 6, 12 Общее завершение ……………………………………………………… 63

10.3. Переходы при волочении некрудлых сплошных профилей-

6.18. Определение диаметра тягово-приёмного устройства 65

12.3. Определение мощности привода волочильных машин … 66

Дополнительная литература  ………………………………………………………………………… 67

–=<С.А. Кузнецов>=–

Дата добавления: 2014-01-07