ЛЕКЦИЯ № 10 – 2 часа

Тема 10: прокатное производство. Прессование. Волочение

План лекции:

• сущность и схемы прокатки;

• деформация и силы при прокатке;

• инструмент и оборудование для прокатки;

• продукция прокатного производства;

• прессование;

• волочение.

Прокатка – способ получения изделий при пластическом деформировании нагретой заготовки между вращающимися валками. При этом силы трения между валками и заготовкой втягивают ее в межвалковый зазор, а нормальные силы, перпендикулярные к поверхности валков, производят работу деформации.

Схемы прокатки

1) Продольная прокатка: заготовка движется поступательно, перпендикулярно осям валков, валки вращаются в разные стороны (рисунок 4, а).

2) Поперечная прокатка: оси валков и заготовки параллельны, валки вращаются в одну сторону, а заготовка – в противоположную (рисунок 4, б).

3) Поперечно-винтовая прокатка: валки вращаются в одну сторону, заготовка одновременно вращается в противоположном направлении и движется поступательно между валками (рисунок 4, в).

а б в

Рисунок 4 – Схемы прокатки: а – продольная; б – поперечная;

в – поперечно-винтовая

Деформация и силы при прокатке

Объем металла, в котором в данный момент происходит пластическая деформация, называется очагом деформации.

На рисунок 5 показано сечение ABCD очага деформации плоскостью чертежа. По мере вращения валков очаг деформации перемещается по прокатываемому металлу.

Рисунок 5 – Очаг деформации при прокатке

Дуга AB, по которой валок соприкасается с металлом заготовки, называется дугой захвата, а угол α между радиусами валка, опирающийся на дугу захвата, – углом захвата.

На заготовку действует сила трения T, направленная по касательной к окружности валка, – она втягивает заготовку в зазор (рисунок 6). Нормальная реакция опоры N, направленная по радиусу, выталкивает заготовку. Для того чтобы заготовка втягивалась в зазор, должно выполняться условие T_x > N_x, т. е.

T∙cos α > N∙sin α;

сила трения T = N∙k_тр, следовательно

N∙k_тр∙cos α > N∙sin α;

k_тр > tg α.

Условие захвата металла валками: коэффициент трения между валками и заготовкой должен превышать тангенс угла захвата.

Тогда силы трения будут втягивать заготовку в межвалковый зазор, и прокатка пойдет. В противном случае валки будут отталкивать заготовку.

При горячей прокатке стали угол захвата составляет от 15 до 24º, а при холодной – от 3 до 8º. Это значит, что при горячей прокатке можно уменьшить высоту заготовки H на большую величину, чем при холодной, так как силы трения при горячей деформации больше.

Деформацию при прокатке определяют двумя величинами: относительным обжатием ε и коэффициентом вытяжки µ.

Относительное обжатие определяется как

где ΔH = H – h – абсолютное обжатие, мм;

коэффициент вытяжки

где l₀ и F₀ – длина и площадь поперечного сечения заготовки до прокатки, а l и F – после.

Величина обжатия составляет обычно 40-60 %, а вытяжка µ = 1,2÷2,0.