Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

2. 3. Продольная и поперечная деформация

2.3. Продольная и поперечная деформация

При прокатке высота полосы уменьшается на величину абсолютного обжатия Δh. В соответствии с законом постоянства объема металла длина и ширина полосы должны увеличиваться.

Увеличение длины полосы называют продольной деформацией или вытяжкой. Длина полосы после прокатки равна:

, где λ – коэффициент вытяжки,l– начальная длина полосы.

Если технологический процесс включает несколько проходов полосы через валки, что бывает почти всегда, то различают частные коэффициенты вытяжки (в каждом проходе) и общий коэффициент вытяжки.

Общий коэффициент вытяжки за несколько проходов равен:

, (14)

где lnиFn– соответственно, длина и площадь поперечного сечения полосы послеn-го прохода.

Нетрудно доказать, что общий коэффициент вытяжки равен произведению частных коэффициентов вытяжки:

. (15)

Допустим прокатка ведется в три прохода, тогда частные коэффициенты вытяжки равны:

,,. (16)

Произведение частных коэффициентов вытяжки равно:

.

Увеличение ширины полосы при прокатке называют уширением или поперечной деформацией. Если известна величина уширения, то конечная ширина полосы будет равна:

Для определения уширения предложен ряд формул.

Одна из них имеет вид:

, (17)

где св– коэффициент, учитывающий влияние ширины полосы.

В какой мере при прокатке будет изменяться вытяжка и уширение определяется законом наименьшего сопротивления и зависит от размеров очага деформации: его длины и шириныb.

Если длина очага деформации больше шириныb(>b), тогда сопротивление сил трения перемещению металла в продольном направлении будет больше, чем в поперечном направлении и уширение будет увеличиваться, а вытяжка уменьшаться.

Если ширина очага деформации больше его длины (b>), тогда сопротивление сил трения перемещению металла возрастает в поперечном направлении. Это приведет к увеличению вытяжки и уменьшению уширения.

Факторы прокатки, увеличивающие длину очага деформации (увеличение абсолютного обжатия Δh и диаметра валковD), будут увеличивать уширение и уменьшать вытяжку.

Факторы прокатки, увеличивающие ширину очага деформации (увеличение исходной ширины полосы), наоборот, приведут к увеличению вытяжки и уменьшению уширения.

Хотя размеры очага деформации изменяют соотношение между продольной и поперечной деформациями, все же большая часть обжатого по высоте металла, примерно 60-80 %, идет на увеличение вытяжки полосы (увеличение ее длины) и только 20-40 % на увеличение ее ширины.

2.4. Кинематика очага деформации Явления опережения и отставания при прокатке

Выделим в очаге деформации три сечения – сечение входа, любое промежуточное сечение под произвольным углом , сечение выхода и запишем для них условие неразрывности потока металла, проходящего через очаг деформации:

Уравнение (18) можно привести к виду:

Произведение площади поперечного сечения на скорость полосы (v) в данном сечении называется секундным объемом. Уравнение (19) называют условием постоянства секундных объемов, которое формулируется следующим образом: через каждое поперечное сечение очага деформации в единицу времени должно проходить одинаковое количество металла.

Читайте так же:
Переделка шуруповерта 18в на литий

Площадь поперечного сечения полосы по мере продвижения ее от плоскости входа к плоскости выхода уменьшается. Для того, чтобы соблюдалось условие постоянства секундных объемов, скорость полосы должна непрерывно возрастать от сечения входа к сечению выхода металла из валков, т. е.:

Эксперименты показывают, что при прокатке скорость выходящего из валков конца полосы больше окружной скорости валков. Это явление в теории прокатки называется опережением. Сопоставляют обычно продольную скорость полосы и горизонтальную проекцию окружной скорости валков, которая для любой точки дуги контакта равна:

где  – текущий центральный угол.

На протяжении дуги контакта угол  изменяется от  = α (сечение входа) до  = 0 (сечение выхода). Для плоскости выхода при =0 и соs=1 получим:

т.е. горизонтальная проекция равна окружной скорости валков и математически относительное опережение записывают следующим образом:

(23)

Часто опережение определяют в процентах:

(24)

Величина, называемая опережением, характеризуется соотношением скоростей полосы и валков на выходе из очага деформации. Скорость полосы на выходе из валков при известном опережении равна:

Допустим, что vв = 2м/с, аS = 5 %, тогда:

v1 = 2(1 + 0,05) = 2,1м/с.

Используя скорость полосы в плоскости выхода v1и закон постоянства секундных объемов (19), легко определить скорость входа металла в валки:

(26)

Отношение – величина, обратная коэффициенту вытяжки, поэтому скорость входа металла в валки равна

(27)

Скорость полосы в плоскости входа в валки меньше скорости ее выхода из валков во столько раз, во сколько уменьшается площадь поперечного сечения за проход (на величину коэффициента вытяжки).

Продолжим приведенный выше расчет и определим скорость входа металла в валки при коэффициенте вытяжки, например, = 1,5: Из (27) получим:

м/с. (28)

Таким образом, скорость входа металла в валки меньше окружной скорости валков. Это явление называется отставанием.

Математически относительное отставание записывается следующим образом:

. (29)

Величина, называемая отставанием, характеризует соотношение скоростей в плоскости входа металла в валки. Этот термин подчеркивает, что скорость движения заднего конца полосы меньше горизонтальной проекции окружной скорости валков.

ГОСТ 103-76

Примечание. По требованию потребителя полосы шириной от 12 до 40 мм изготовляют с предельными отклонениями по ширине ±0,5 мм, полосы толщиной свыше 16 до 20 мм — с предельными отклонениями по толщине ±0,3 мм.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6. Предельные отклонения по толщине и ширине полос для холодной штамповки гаек не должны превышать величин, указанных в табл. 3.

Таблица 3 размеры в мм

Толщина полосыПредельные отклонения по толщине полосыШирина полосыПредельные отклонения по ширине полосы
5±0,2От 11 до 36±0,4
От 6 до 12±0,3
14; 16+0,3 -0,4
18±0,4

7. Полосы изготовляют длиной:

от 3 до 10 м — из углеродистой стали обыкновенного качества, низколегированной и фосфористой;

Читайте так же:
Фрезеровочная машина по дереву

от 2 до 6 м — из углеродистой качественной и легированной стали.

По требованию потребителя полосы изготовляют длиной до 12 м.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

8. В зависимости от назначения полосы изготовляют:

  • мерной длины;
  • кратной мерной длины;
  • немерной длины.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

9. (Исключен, Изм. № 2).

10. Предельные отклонения по длине полос мерной или кратной мерной длины не должны превышать:

  • +30 мм — для полос длиной до 4 м;
  • +50 мм — для полос длиной св. 4 до 6 м;
  • +70 мм — для полос длиной св. 6 м;
  • +200 мм — для полос, получаемых со штрипсовых станов.

По требованию потребителя:

+40 мм — для полос длиной свыше 4 до 7 м;

+5 мм на каждый метр длины свыше 7 м.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

11. По требованию потребителя полосы размером до 30х20 мм изготовляют в рулонах.

Полосы других размеров изготовляют в рулонах по согласованию изготовителя с потребителем.

12. Притупление углов полос не должно превышать 0,2 толщины, но не более 3 мм.

Ширина полосы, ммПритупление углов, не более, мм
121,0
Св. 12 до 201,5
Св. 20 до 302,0
Св. 30 до 502,5
Св. 503,0

11; 12. (Измененная редакция, Изм. № 1).

13. Серповидность полосы не должна превышать:

  • 0,2% длины — для полос 1 класса;
  • 0,5% длины — для полос 2 класса.

Серповидность полосы проверяют на длине изготовляемой полосы, но не короче 1 м.

(Измененная редакция, Изм. № 3).

13а. Отклонения от плоскостности полосы не должны превышать значений, указанных в табл. 5.

Толщина, ммОтклонения от плоскостности, не более, для классов
12
на 1 м, ммПо длине полосы, % от длинына 1 м, ммПо длине полосы, % от длины
До 3650,5202
Св. 36101

Примечание. Для проката толщиной до 12 мм общее отклонение от плоскостности не проверяют.

По требованию потребителя отклонение от плоскостности для полос 1-го класса не должно превышать:

0,2 % длины — по длине полосы.

(Измененная редакция, Изм. № 3)

14. Точность изготовления и другие требования к полосе проверяют на расстоянии не менее 150 мм от торцов, а полосы в рулонах — в любом месте, кроме первого и последнего витков.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

15. (Исключен, Изм. № 2).

Примеры условных обозначений

Полоса стальная горячекатаная толщиной 10 мм и шириной 22 мм, обычной точности прокатки (В), для холодной штамповки гаек (Ш), с серповидностью по классу 2 по ГОСТ 103-76 из стали марки Ст3кп:

Полоса10х22-В-Ш-2 ГОСТ 103-76
Ст3кп ОСТ 14-2-208-87

То же, повышенной точности прокатки (Б), с серповидностью по классу 1 из стали марки 09Г2:

Полоса10х22-Б-1 ГОСТ 103-76
09 г2 ГОСТ 19281-73
Читайте так же:
Схема подсоединения стиральной машины

(Измененная редакция, Изм. № 2).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ: И.С. Тришевский, И.С. Гринь, И.М. Козлова, В.А. Ена

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 12.10.76 № 2358

3. ВЗАМЕН ГОСТ 103-57 и ГОСТ 6422-52 в части сортамента

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3900-82

5. Ограничение срока действия снято по решению Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ (февраль 1996 г.) с Изменениями № 1, 2, 3, утвержденными в октябре 1983 г., июне 1987 г., июне 1989 г. (ИУС 2-84, 11-87, 11-89).

Основы теории прокатки металлов

Величину деформации определяют по изменению размеров деформируемого тела. Наиболее легко определить величину деформации тел простой геометрической формы, которая сохраняется до и после завершения деформации.

Рассмотрим основные характеристики деформации на примере прокатки полосы в валках с гладкой бочкой. Пусть до деформации размеры полосы были следующие: длина L, ширина В, высота Н, а после деформации соответственно I, b, h. Практически во всех случаях прокатки высота полосы уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Разность начальных (до деформации) и конечных (после деформации) размеров полосы выражается в абсолютных единицах (например в миллиметрах) и называется абсолютной (линейной) деформацией: H-h=Ah — абсолютная высотная деформация (обжатие) полосы: В—b = Аb — абсолютная поперечная деформация (уширение) полосы; L—l = Al — абсолютная продольная деформация (удлинение) полосы.

Абсолютные деформации неполно характеризуют величину деформации, так как не учитывают размеры полосы.

Так, абсолютное обжатие 5 мм будет достаточно большим для полосы, имеющей начальную высоту 10 мм. В то же время это же обжатие будет незначительным для полосы с начальной толщиной 100 мм. Поэтому величины деформации более полно можно оценить относительными деформациями. Это отношение абсолютной деформации к начальному (или конечному) размеру полосы:

На практике чаще пользуются деформациями, отнесенными к начальным размерам полосы, т. е. е1, е2, е3. Отношения размеров полосы, полученных после деформации, к соответствующим размерам до деформации называются коэффициентами деформации. Отношение h/H = n характеризует деформацию по высоте и называется коэффициентом высотной деформации; отношение l/L = м характеризует деформацию по длине и называется коэффициентом продольной деформации (вытяжкой); отношение b/В = л характеризует деформацию по ширине или поперечную деформацию и называется коэффициентом поперечной деформации. Коэффициенты n, м, л связаны между собой. На основании условия постоянства объема, учитывая, что h/H = n, l/L =м, b/В = л, получим nмл= 1.

Между коэфициентами деформации и относительными деформациями имеется простая связь.

Одной из основных характеристик процесса прокатки является вытяжка металла за проход. Использование выражения м = /L для подсчета вытяжки не всегда удобно, так как часто известна начальная (исходная) длина полосы и неизвестна длина полосы после прохода. Удобное для практического использования выражение для подсчета вытяжки можно получить, использовав Закон постоянства объема м = l/L = Н . В/ (h . b) = F/F1. Из этого выражения видно, что вытяжка за проход равна отношению начальной площади поперечного сечения полосы к площади поперечного сечения после прохода. Площадь поперечного сечения при прокатке тел простой геометрической формы может быть вычислена по соответствующим формулам.

Читайте так же:
Ремонт шлифовальной машинки своими руками

При прокатке в несколько проходов вытяжка может быть частной и суммарной (или полной). Частной вытяжкой называется вытяжка в каждом отдельном проходе. Суммарной вытяжкой называется отношение длины готового проката к длине исходной полосы. Суммарная вытяжка также, может быть вычислена как соотношение площадей поперечных сечений исходной полосы и готового продукта.

Понятие средней вытяжки позволяет сравнивать различные процессы прокатки по интенсивности или же рассчитывать процессы прокатки по заданной интенсивности. Из двух процессов более интенсивным, более производительным будет тот, который проходит с большей средней вытяжкой.

3. Захват металла валками

Процесс прокатки осуществляется благодаря наличию сил трения, действующих между поверхностями валков и металла.

При соприкосновении полосы с валками (рис. 16) на полосу со стороны валков действуют две силы трения Т, направленные по касательной к поверхности валка, и две силы N, которые направлены нормально

(вдоль радиуса) к поверхности валков, которые, в свою очередь, исходя из определения коэффициента трения и угла трения f=T/N, (11). Но так как T/N=tg р, то f=T/N = tg. Горизонтальная проекция Тх силы трения стремится втянуть полосу в валки. Горизонтальная проекция Nx нормальной силы стремится вытолкнуть полосу из валков.

В зависимости от отношения Тх и Nx возможны три случая.

1. Сила Тх, втягивающая металл в валки, больше силы Nx, выталкивающей металл из валков, т. е. Тх> >NX. В этом случае произойдет захват металла валками.

2. Втягивающая сила. Тх меньше выталкивающей силы Nx, т. е. TX NX.

На рис. 16 видно, что

Следовательно, Т cos a>N sin а. Подставляя в формулу (13) значение Т из формулы (11), получим Nf cos а> >N sin а. Сократив обе части равенства на N и поделив на cos а, получим условие захвата полосы валками:

С учетом формулы (12) получим f = tgв>tga, или в>а.

Таким образом, для того чтобы произошел захват металла валками и прокатка могла бы начаться, необходимо, чтобы коэффициент трения был больше тангенса угла захвата или, что то же самое, угол трения был больше угла захвата, где в представляет собой угол трения, т. е. угол между силой нормального напряжения N и равнодействующей Р нормальной силы N и силы трения Т. На рис. 16, а показана схема сил, действующих на полосу в момент захвата для трех рассматриваемых случаев.

Читайте так же:
Схема подключения однофазного двигателя с пусковой обмоткой

Об условиях захвата полосы можно судить по поло

Автор: Администрация

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Площадь поперечного сечения полосы

Уширение металла при прокатке можно определить как разность ширины полосы после и до прокатки.
Уширение зависит от ряда факторов, в том числе от обжатия, коэффициента трения, температуры прокатываемого металла, скорости деформации, свойств металла, формы калибра и др.
Как было указано, уширение при фасонной прокатке не свободное. Кроме сил внешнего трения, на уширение влияет боковое давление стенок калибра, уменьшая его. В отдельных случаях калибр может оказывать разгонное действие на металл и уширение в этом случае будет вынужденным.
В других случаях неравномерной деформации будет происходить вынужденная утяжка. Рассмотрим, для примера, прокатку квадратной полосы в овальном калибре (рис.).
Разобьем по ширине металл на три части. Как видно на рисунке, крайние части металла имеют большее обжатие, чем средняя, и, следовательно, стремятся получить большую вытяжку. Вытяжке крайних частей будет препятствовать средняя – сдерживать их, и таким образом крайние части металла получат вынужденное уширение. Этим можно объяснить большое уширение при прокатке квадратной полосы в овальном калибре.
Следует отметить, что при плоской прокатке уширение пропорционально смещенному объему в направлении ширины, так как щель между валками плоская и толщина выходящего из валков металла по всей ширине полосы одинаковая. В то же время в сортовой прокатке даже при небольшом смещенном объеме в направлении ширины абсолютное уширение может оказаться значительным, так как металл в поперечном направлении течет в суживающуюся щель. По такой причине при сортовой прокатке даже значительное уширение не оказывает столь большого влияния на вытяжку, как при плоской.

Правильное определение уширения металла имеет большое значение, так как от правильности расчета уширения зависит правильность заполнения калибра металлом. Неправильный расчет уширения неизбежно приведет к неполному заполнению или переполнению калибра. И то и другое крайне нежелательно, так как при неполном заполнении калибра получается неправильная форма изделия в отделочном калибре, а в промежуточном калибре – неустойчивый процесс прокатки. При переполнении калибров на поверхности образуются заусенцы, которые при дальнейшей прокатке приведут к браку.
Если для расчетов уширения при плоской прокатке имеется много формул, дающих удовлетворительные результаты, то для подсчета уширения при сортовой прокатке таких формул мало.
Суммарные коэффициенты. Суммарная вытяжка определяется как произведение вытяжек по проходам:
λ = λ1λ2λ3…λn.
Если вытяжки по проходам равны или делается допущение о равенстве их средней величины λср, то уравнение для определения суммарной вытяжки примет вид:
λΣ = λnср,
где n – число проходов.
Из этого уравнения можно определить число проходов:
n = lg λΣ / lg λср.
Суммарное обжатие можно выразить уравнением
δΣ = F0 — Fn х 100% .
F0

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector