Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Физические основы обработки металлов давлением.

Физические основы обработки металлов давлением.

Обработка металлов давлением основана на их способности при определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил,

Если при упругих деформациях деформируемое тело полностью восстанавливает исходные форму и размеры после снятия внешних сил, то при пластических деформациях изменение формы и размеров, вызванное действием внешних сил, сохраняется и после прекращения действия этих сил. Упругая деформация характеризуется смещением атомов относительно друг друга на величину, меньшую межатомных расстояний, и после снятия внешних сил атомы возвращаются в исходное положение. При пластических деформациях атомы смещаются относительно друг друга на величины, большие межатомных расстояний, и после снятия внешних сил не возвращаются в свое исходное положение, а занимают новые положения равновесия.

Для начала перехода атомов в новые положения равновесия необходима определенная величина действующих напряжений, зависящая от межатомных сил и характера взаимного расположения атомов (типа кристаллической решетки, наличия и расположения примесей, формы и размеров зерен поликристалла и т. п.).

Так как сопротивление смещению атомов в новые положения изменяется не пропорционально смещению, то при пластических деформациях линейная связь между напряжениями и деформациями обычно отсутствует.

Напряжения, вызывающие смещение атомов в новые положения равновесия, могут уравновешиваться только силами межатомных взаимодействий. Поэтому под нагрузкой при пластическом деформировании деформация состоит из упругой и пластической составляющих, причем упругая составляющая исчезает при разгрузке (при снятии деформирующих сил), а пластическая составляющая приводит к остаточному изменению формы и размеров тела. В новые положения равновесия атомы могут переходить в результате смещения в определенных параллельных плоскостях, без существенного изменения расстояний между этими плоскостями. При этом атомы не выходят из зоны силового взаимодействия и деформация происходит без нарушения сплошности металла, плотность которого практически не изменяется. Скольжение одной части кристаллической решетки относительно другой происходит по плоскостям наиболее плотного размещения атомов (плоскостям скольжения). В реальных металлах кристаллическая решетка имеет линейные дефекты (дислокации), перемещение которых облегчает скольжение.

Величина пластической деформации не безгранична, при определенных ее значениях может начаться разрушение металла.

На величину пластической деформации, которую можно достичь без разрушения (предельная деформация), оказывают влияние многие факторы, основные из которых - механические свойства металла (сплава), температурно-скоростные условия деформирования и схема напряженного состояния. Последний фактор оказывает большое влияние на значение предельной деформации. Наибольшая предельная деформация достигается при отсутствии растягивающих напряжений и увеличении сжимающих. В этих условиях (схема неравномерного всестороннего сжатия) даже хрупкие материалы-типа мрамора могут получать пластические деформации. Схемы напряженного состояния в различных процессах и операциях обработки давлением различны, вследствие чего для каждой операции, металла и температурно-скоростных условий существуют свои определенные предельные деформации.

Существенные преимущества обработки металлов давлением по сравнению с обработкой резанием - возможность значительного уменьшения отхода металла, а также повышения производительности труда, поскольку в результате однократного приложения усилия можно значительно изменить форму и размеры деформируемой заготовки. Кроме того, пластическая деформация сопровождается изменением физико-механических свойств металла заготовки, что можно использовать для получения деталей с наилучшими эксплуатационными свойствами (прочностью, жесткостью, высокой износостойкостью и т. д.) при наименьшей их массе. Эти и другие преимущества обработки металлов давлением (отмеченные ниже) способствуют неуклонному росту ее удельного веса в металлообработке. Совершенствование технологических процессов обработки металлов давлением, а также применяемого оборудования позволяет расширять номенклатуру деталей, изготовляемых обработкой давлением, увеличивать диапазон деталей по массе и размерам, а также повышать точность размеров полуфабрикатов, получаемых обработкой металлов давлением.

Если обработка металлов давлением выполняется при температуре ниже температуры рекристаллизации, то такая обработка называется холодной.

Если обработка металлов давлением происходит при нагреве металлического тела выше температуры рекристаллизации, то она называется горячей.

Основными законамиобработки металлов давлением являются:

Закон постоянства объемов - объем металла до деформации практически равен объему металла после деформации.

Закон наименьшего сопротивления - частицы деформируемого металла всегда перемещаются в направлении наименьшего сопротивления.

Ниже рассмотрены методы холодной обработки давлением, а также приведён пример.

Холодная объёмная штамповка.

Штамповка без предварительного нагрева заготовки – для металлов и сплавов такой процесс деформирования соответствует условиям холодной деформации. Отсутствие окисленного слоя на заготовках (окалины) при холодной штамповке обеспечивает хорошее качество поверхности детали и достаточно высокую точность размеров, это уменьшает объём обработки резанием или даже исключает её. Основные разновидности холодной объёмной штамповки – холодное выдавливание, холодная высадка, холодная штамповка в открытом штампе.

Холодное выдавливание.

Заготовку помещают в полость, из которой металл выдавливают в отверстия, имеющиеся в рабочем инструменте. Выдавливание обычно выполняют на кривошипных или гидравлических прессах в штампах, рабочими частями которых являются пуансон и матрица.

При прямом выдавливании (см. схему выдавливания №4) металл вытекает в отверстие, расположенное в донной части матрицы в направлении, совпадающем с направлением движения пуансона относительно матрицы. Если на торце пуансона (см. схему выдавливания №1) имеется стержень, перекрывающий отверстие матрицы до начала выдавливания, то металл выдавливается в кольцевую щель между стержнем и отверстием матрицы.

При обратном выдавливании направление направление течения металла противоположно направлению движения пуансона относительно матрицы. Наиболее часто встречающейся схемой обратного выдавливания является схема, при которой металл может выдавливаться в кольцевой зазор между пуансоном и матрицей (см. схему выдавливания №2). Реже применяют схему обратного выдавливания, при которой металл выдавливается в отверстие в пуансоне, для получения деталей типа стержень с фланцем (см. схему выдавливания №1).

При боковом выдавливании металл вытекает в отверстие в боковой части матрицы в направлении, не совпадающем с движением пуансона (см. схему выдавливания №3).

Комбинированное выдавливание характеризуется одновременным течением металла по нескольким направлениям и может быть осуществленно по нескольким из рассмотренных ранее схем холодного выдавливания. Например,схема выдавливания №4: схема комбинированного выдавливания для изготовления обратным выдавливанием полой, чашеобразной части детали, а прямым выдавливанием - стержня, отходящего от её донной части.

Основной положительной особенностью выдавливания является возможность получения без разрушения заготовки весьма больших степеней деформации, которые можно характеризовать показателем k=F0/F1 (F0 и F1 - площади поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части детали). Для весьма мягких, пластичных металлов k>100 (алюминиевые трубы со стенкой толщиной 0,1-0,2 мм при диаметре трубы 20-40 мм). Пластическое деформирование при выдавливании происходит в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

Всестороннее сжатие приводит и к отрицательным явлениям. Чем больше степень деформации, тем больше усилие деформирования, и удельные усилия могут достичь значений, превышающих в несколько раз предел текучести деформируемого металла и превышающих значения, допустимые для инструмента по условиям его прочности или стойкости. Высокие удельные усилия выдавливания изменяются в ходе деформирования и зависят от высоты подвергающейся деформированию части заготовки. При выдавливании пластическая деформация охватывает обычно не весь объём заготовки, а лишь часть его (см. схемы выдавливания). Для уменьшения удельных усилий выдавливания при проектировании штампуемой детали необходимо стремиться к такой её конфигурации, при которой отсутствовали бы застойные зоны под торцом пуансона (см. схему выдавливания №2) или у рабочей поверхности матрицы. Основное технологическое мероприятие, направленное на снижение удельных усилий выдавливания, - применение различных смазывающих материалов или покрытий заготовок для уменьшения сил трения. В обычных условиях выдавливания силы трения препятствуют пластическому истечению металла и существенно увеличивают усилия деформирования.

См. также ориентировочные значения давления пластического течения для стали, алюминия и латуни.

Холодная высадка.

Высадка – уменьшение длины части заготовки с получением местного увеличения поперечных размеров. Штамповкой на холодновысадочных автоматах обеспечиваются достаточно высокая точность размеров и хорошее качество поверхности, вследствие чего некоторые детали не требуют последующей обработки резанием. Штамповка на холодновысадочных автоматах высокопроизводительна: 20-400 деталей в минуту. Штамповка на холодновысадочных автоматах характеризуется высоким коэффициентом использования металла. Средний коэффициент использования металла 95% (только 5% идёт в отход).

На холодновысадочных автоматах штампуют заготовки диаметром 0,5 - 40 мм из чёрных и цветных металлов, а также детали с местными утолщениями сплошные и с отверстиями.

См. также ориентировочные значения давления пластического течения для стали, алюминия и латуни.

Холодная штамповка в открытых штампах.

Холодная штамповка в открытых штампах заключается в придании заготовке формы детали путём заполнения полости штампа металлом заготовки (см. схему штамповки в открытых штампах). Холодная объёмная штамповка требует значительных удельных усилий вследствие высокого сопротивления металла деформированию в условиях холодной деформации и упрочнения металла в процессе деформирования. Упрочнение сопровождается и уменьшением пластичности. Для уменьшения вредного влияния упрочнения и облегчения процесса деформирования при холодной штамповке оформление детали обычно расчленяют на переходы, между которыми заготовку подвергают рекристаллизационному отжигу. В закрытых штампах в условиях холодной деформации штампуют реже и главным образом из цветных металлов. Холодной штамповкой можно изготовлять пространственные детали сложных форм (сплошные и с отверстиями). Холодная объёмная штамповка обеспечивает получение деталей со сравнительно большой точностью размеров и качеством поверхности. Это уменьшает объём обработки резанием или даже исключает её. Однако, учитывая, что изготовление штампов трудоёмко и дороже изготовления инструмента, используемого при обработке резанием, холодную штамповку следует применять лишь при достаточно большой серийности производства.

См. также ориентировочные значения давления пластического течения для стали, алюминия и латуни.

Листовая штамповка.

Изготовление плоских и объёмных тонкостенных изделий из листов, полос или лент с помощью штампов. Исходные материалы: чёрные, цветные сплавы, а также неметаллические материалы. Наиболее высокие пластические свойства необходимы для глубокой вытяжки (сталь с содержанием углерода от 0,05% до 0,15%). Способность металла к вытяжке и другим операциям листовой штамповки определяется его механическими свойствами и технологической пробой. Свойства: относительное удлинение, поперечное сужение, предел прочности. Проба: шарик вдавливается до разрушения. Обычно толщина листа <3,6 мм. При мелкосерийном производстве толщина листа < 2,5 мм. Все виды операций делятся на разделительные и формообразующие. Разделительные: обрезка (полное отделение одной части от другой по замкнутому контуру), вырубка (полное отделение одной части от другой, когда отделяемая часть является изделием),пробивка (получение отверстий). Формоизменяющие: гибка (придание заготовке изогнутой формы без применения или с применением растяжки), профилирование ленты (непрерывное превращение ленты в заданный профиль с последовательной гибкой на роликовых машинах или специальных прессах), вытяжка (без утонения материала и с утонением материала), формовка (изготовление деталей из листа и круглой заготовки посредством пластического деформирования без изменения толщины материала, раздача (образование горловины или увеличение диаметра полой заготовки), отжимка (местное уменьшение диаметра полой заготовки), отбортовка ( образование борта путём расширения ранее пробитого отверстия).

Пример использования листовой штамповки.

Для деталей, получаемых листовой штамповкой, характерно то, что толщина их стенок незначительно отличается от толщины исходной заготовки. При изготовлении листовой штамповкой пространственных деталей заготовка обычно испытывает значительные пластические деформации. Эти обстоятельства вынуждает предъявлять к материалу достаточно высокие требования по пластичности. Холодная листовая штамповка получила более большое применение, чем горячая. При листовой штамповке чаще всего используют низкоуглеродистую сталь, пластичные легированные стали, медь, латунь, содержащую более 60%Сu, алюминий и его сплавы, магниевые сплавы, магниевые сплавы, титан, и др. К преимуществам листовой штамповки относятся возможность получения деталей минимальной массы при заданных прочности и жёсткости; достаточно высокие точность размеров и качество поверхности, позволяющие до минимума сократить отделочные операции обработки резанием; сравнительная простота механизации и автоматизации процессов штамповки, обеспечивающая высокую производительность (30-40 тыс. деталей в смену с одной машины); хорошая приспособляемость к масштабам производства, при которой листовая штамповка может быть экономически целесообразна и в массовом, и в мелкосерийном производстве. Как правило, при листовой штамповке пластические деформации получает лишь часть заготовки. Различают формоизменяющие операции, в которых заготовка не должна разрушаться в процессе деформирования, и разделительные,в которых этап пластического деформирования обязательно завершается разрушением. При проектировании технологического процесса изготовления деталей листовой штамповкой основной задачей является выбор наиболее рациональных операций и последовательности их применения.

Вытяжка. Вытяжка бывает с утонением и без. Вытяжка без утонения стенки превращает плоскую заготовку в полое пространственное изделие при уменьшении периметра вытягиваемой заготовки. Вытяжка с утонением стенки увеличивает длину заготовки в основном за счёт уменьшения толщины стенки исходной заготовки. См. схему вытяжки.

При вырубке и пробивке характер деформирования заготовки одинаков. Эти операции отличаются только назначением, вырубкой оформляют наружный контур детали (или заготовки для последующего деформирования), а пробивкой – внутренний контур (изготовление отверстий). Вырубка и пробивка выполняются на прессах для заготовок с толщиной листа <20 мм (вырубка) и толщиной <35 мм (пробивка).

Гибка - изготовление деталей с толщиной до 15 мм на универсальных листоштампах или специальных гибочных прессах. Минимальные радиусы гибки см. в таблице. Минимальные радиусы следует применять только в случае абсолютной конструкционной необходимости.

№34

В промышленности обработка металлов давлением в большинстве случаев происходит при нагреве материалов, т.к. при деформации материалов в горячем состоянии резко снижаются прочностные свойства (в 15–20 раз) и повышаются пластические. Нагрев является важнейшей операцией при ОМД, т.к. от температуры нагрева зависят качество изделий, производительность оборудования и себестоимость продукции. Основные требования к нагреву металла сводятся к обеспечению равномерного нагрева слитка или заготовки по сечению и длине за минимальное время при наименьшей потере металла на угар (на окалину) и экономном расходе топлива. Применяют два основных способа нагрева заготовок: пламенный (твердое, жидкое и газообразное топливо) и электронагрев. Нагрев тела (заготовки) по сечению осуществляется тремя видами передачи тепла: конвекцией – от пламени и газов к заготовке; излучением – от пламени и раскаленных стен к заготовке и теплопроводностью – передачей тепла от поверхности заготовки в глубь металла.

Нагреву металла до высоких температур (выше Асз на 30 – 200°С) сопутствуют тепловое расширение, структурные превращения и рост зерен металла, изменение его механических свойств, окисление и обезуглероживание поверхности заготовок.

Основными дефектами нагрева являются перегрев и пережег металла.

Нагрев стали до высоких температур (свыше 1050°С) вызывает быстрое увеличение размеров зерен за счет слияния мелких в крупные, т.е. крупнозернистая структура является прямым следствием перегрева металла. Крупнозернистая структура имеет низкое сопротивление удару и может дать трещины при ковке.

При перегреве металла до более высоких температур (1200 – 1300°С) возникает пережег, при котором по границам крупных зерен образуются окислы металлов, в результате чего резко ухудшается механическая связь между зернами. Пораженная окислами сталь рассыпается на куски под ударами молота. Пережег – брак неисправимый. Дефект перегрева можно устранить дополнительной термообработкой при нагреве до более низких температур.

Область температур нагрева металла, в которой рекомендуется проводить горячую обработку давлением, называется температурным интервалом ковки. Температурные интервалы ковки сталей и цветных сплавов назначаются по диаграммам состояния этих сплавов или же выбираются по справочным таблицам, составленных на основе этих диаграмм.

Рис. 3.16 «Стальной угол» диаграммы Fe – Fe3C. Температурный интервал горячей обработки сталей.

Для углеродистых сталей температуры начала ковки выбирают по диаграмме Fе – Fе3С на 150 – 200°С ниже линии солидус. Температура конца ковки устанавливается на 25 – 50°С выше линии PSK (рис. 3.16).

Продолжительность нагрева зависит от температуры в печи, размеров заготовки, химического состава и других факторов.

 

 

№35

Прокатное производство

Прокатка – это обработка давлением, при которой исходная заготовка (слиток или отливка) под действием сил трения непрерывно втягивается между вращающимися валками и пластически деформируется с уменьшением толщины и увеличением длины, а иногда и ширины. Почти 90 % всей выплавляемой стали и значительная часть цветных металлов подвергается прокатке. В зависимости от формы и расположения валков и заготовок по отношению к ним различают продольную, поперечную и поперечно-винтовую прокатки. При продольной прокатке (рис. 58) заготовка 1 деформируется между двумя валками 2, вращающимися в разные стороны, и перемещается в направлении, перпендикулярном осям валков.
 
Рис. 58. Схема основных видов прокатки: а) продольная; б) поперечная; в) поперечно-винтовая; Q – усилие прокатки; N, T – нормальная и тангенциальная силы соответственно; ?– угол захвата; 1 – заготовка; 2 – валки; 3 – оправка

При поперечной прокатке валки 2 вращаются в одном направлении, а заготовка 1, имеющая форму тела вращения, перемещается параллельно осям валков и обжимается по образующей с увеличением длины и уменьшением площади поперечного сечения.

При поперечно-винтовой прокатке валки 2 расположены под углом друг к другу, вращаются в одну сторону и при обжатии заготовки 1 сообщают ей вращательное и поступательное движения.

Если обозначить через ho, bo и lo соответственно толщину, ширину и длину исходной полосы, а через h1, b1 и l1– конечной, то абсолютное обжатие:

Δh = h0 - h1;

соответственно абсолютное уширение

Δb = b1 - b0.

Величину деформации полосы при прокатке характеризуют следующие показатели (коэффициенты):

коэффициент обжатия

коэффициент вытяжки

Так как объём металла в процессе прокатки не меняется, то hobolo=h1b1l1 и

 
Рис. 59. Очаг деформации и угол захва-та при прокатке (а); схема действия сил в момент захвата металла валками (б)

P>Металл соприкасается с каждым из валков по дуге АВ (рис. 59), которую называют дугой захвата. Угол ?, соответствующий этой дуге, называется углом захвата.

Объём металла, ограниченный дугами захвата АВ, боковыми гранями полосы и плоскостями входа АА металла в валки и выхода ВВ металла из них, называют очагом деформации металла.

Процесс прокатки обеспечивается трением по контактным поверхностям валков с прокатываемой полосой. В момент захвата со стороны каждого валка на металл действуют две силы: нормальная N и тангециальная Т (сила трения). Известно, что

T = Nf,

где f – коэффициент трения.

Для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы соблюдалось условие f >tg?, т. е. тангенс угла захвата должен быть меньше коэффициента трения.

При горячей прокатке стали гладкими валками угол захвата равен 20–26о, при холодной 5–8о. Усилие прокатки P определяют по формуле:

P=PсрF,

где Pср - среднее давление прокатки, F - горизонтальная проекция контактной площади металла с валком.

 
Рис. 60. Прокатные валки и калибры: а) гладкий; б) с фигурными вырезами; в) калибр открытый; г) калибр закрытый

Инструментом прокатки являются валки, которые могут быть не только гладкими (рис. 60), но и с фигурными вырезами – ручьями. Совокупность соответствующих вырезов в верхнем и нижнем валках образуют калибр. Калибры могут быть открытыми и закрыты-ми (рис. 60). Комплект прокатных валков со станиной называют рабочей клетью.

По числу и расположению валков в клетях, прокатные станы подразделяют на дуо-, трио-, кварто-, многовалковые и универсальные (рис. 61).

 
Рис. 61. Рабочие клети прокатных станов: а) дуо; б) трио; в) кварто; г) многовалковый; д) универсальные
 
Рис. 62. Разновидности профилей проката: 1–10 – простые; 11–17 – фасонные; 18–34 – сложные специальные

Форму поперечного сечения продукции, получаемой при прокатке, называют профи-лем. Совокупность форм и размеров профилей называют сортаментом. Сортамент прока-та подразделяется на группы: сортовой прокат, листовой, трубы и профили специального назначения (рис. 62).

В свою очередь, сортовой прокат по форме сечения разделяют на простой (круг, квадрат, шестигранник и др.) и фасонный (уголки, тавры и двутавры, рельсы, швеллеры и др.) Листовой прокат подразделяют на толстолистовой (4 мм и более) и тонколистовой (менее 4 мм).

Наиболее распространёнными видами проката являются блюмы, слябы и сортовой прокат.

Блюмы – заготовки квадратного сечения от 450 ? 450 до 150 ? 150 мм2, получаемые на блюминге в результате прокатки слитков, предварительно подогретых до 1 300 оС.

Слябы – заготовки прямоугольного сечения максимальной толщины до 350 мм и шириной до 2 300 мм, идущие для прокатки на толстый лист.

После прокатки на слябинге часть проката направляется на заготовочные станы. Полученные полосы режут на мерные куски необходимой длины – сутунки. Последующая обработка включает отделочные операции: зачистку, травление, удаление поверхностных дефектов. Полученные заготовки направляются на сортовые и листопрокатные станы. На сортовых станах заготовка после нагрева в печах последовательно проходит прокатку
в 7–15 калибрах, в последнем из которых получают требуемый профиль (рис. 63).

 
Рис. 63. Последовательность проката рельса на сортопрокатном стане

 

№36

Способы и методы прокатки

Существуют три основных способа прокатки, имеющих определенное отличие по характеру выполнения деформации: продольная, поперечная, поперечно – винтовая.

Рисунок 1 — Методы прокатки

а – продольная; б – поперечная; в – поперечно–винтовая

При продольной прокатке деформация осуществляется между вращающимися в разные стороны валками (рисунок 1, позиция а). Заготовка втягивается в зазор между валками за счет сил трения. Этим способом изготавливается около 90% проката: весь листовой и профильный прокат.

Поперечная прокатка (рисунок 1, позиция б). Оси прокатных валков и обрабатываемого тела параллельны или пересекаются под небольшим углом. Оба валка вращаются в одном направлении, а заготовка круглого сечения – в противоположном. В процессе поперечной прокатки обрабатываемое тело удерживается в валках с помощью специального приспособления. Обжатие заготовки по диаметру и придание ей требуемой формы сечения обеспечивается профилировкой валков и изменением расстояния между ними. Данным способом производят специальные периодические профили, изделия представляющие тела вращения – шары, оси, шестерни.

Поперечно – винтовая прокатка (рисунок 1, позиция в). Валки, вращающиеся в одну сторону, установлены под углом друг другу. Прокатываемый металл получает еще и поступательное движение. В результате сложения этих движений каждая точка заготовки движется по винтовой линии. Применяется для получения пустотелых трубных заготовок.

 

№37 Условия захвата

Рассмотрим условия захвата при периодической прокатке на нестационарных участках. На рис. 7.8, а показано положение нормальной Р и касательной Т сил при захвате на участке 1. Последняя сила направлена под углом захвата а к горизонтали. Из теории продольной прокатки известно, что, проектируя обе силы на ось х, получаем условие захвата полосы валками ос < щ где Ц — коэффициент трения. Предельные силы трения реализуются при а = ц. Если бы в данных условиях осуществлялся захват полосы на стационарном участке, то сила Р' была бы направлена по нормали и сила Т' — по касательной к окружности радиусом R = 7?6, т. е. под углом касания Э. Предельные условия захвата реализуются при 9 = ц. При прокатке на участке 1 9 < а, поэтому условия захвата хуже, чем при стационарной прокатке, так как условие ос = ц достигается при меньшем обжатии. Мы знаем, что захват полосы при стационарной прокатке по запасу необходимых сил трения — это самый неблагоприятный момент прокатки, и тем более невыгодно начинать прокатку периодической полосы с захвата на участке 1.

Аналогичный анализ условий захвата на нестационарном участке 2 (рис. 7.8, б) приведет к выводу, что на этом участке 9 > а, и захват происходит более благоприятно, чем на стационарном участке. Допустимо более высокое обжатие, чем на цилиндрическом участке бочки валков. Таким образом, задача полосы в валки должна осуществляться в тот момент, когда в зазоре между валками находятся стационарный участок 3 или нестационарный 2 (см. рис. 7.1). Необходимо задающее устройство, согласованное с углом поворота валков, которое позволяет осуществить захват полосы на указанных участках.

После заполнения очага деформации металлом, как известно, на стационарных участках должно выполняться условие ос < у, где у — нейтральный угол, поэтому появляется почти двойной запас сил трения. Ранее отмечалось, что при полном заполнении очага деформации условия трения иные, чем в момент захвата. Коэффициент трения при захвате выше, чем при установившейся прокатке. Поэтому после захвата максимальное обжатие возрастает не в два раза, а меньше. Это замечание полезно при назначении обжатий на участках 1 и 4.

Как и при обычной прокатке, большое влияние на условия захвата оказывает образующаяся при захвате площадка смятия, которая зависит от скорости

Рис. 7.8. Нормальная и касательная силы при захвате полосы на нестационарных участках с убывающим и нарастающим обжатием

Рис. 7.8. Нормальная и касательная силы при захвате полосы на нестационарных участках с убывающим и нарастающим обжатием подачи полосы в валки. В отличие от обычной прокатки, захват должен быть осуществлен надежно и точно в требуемом положении валков, чтобы совместились фигуры валков и полосы. Теоретически для совмещения скорость подведения полосы к валкам должна быть равна линейной скорости валков. Однако практически она должна быть немного выше, чтобы за короткое время At образовалась достаточная площадка смятия S для осуществления вторичного захвата полосы. При периодической прокатке иногда применяют вталкивающее устройство. Оно способствует совмещению фигур при захвате и, кроме того, облегчает захват. При наличии вталкивающего устройства возможен захват даже при 9 > ц.

 

 

№38

Прокатный стан – комплекс машин для деформирования металла во вращающихся валках и выполнения вспомогательных операций (транспортирование, нагрев, термическая обработка, контроль и т.д.).

Оборудование для деформирования металла называется основным и располагается на главной линии прокатного стана (линии рабочих клетей).

Рисунок 1 — Схема прокатного стана

1 – прокатные валки; 2 – плита; 3 – трефовый шпиндель; 4 – универсальный шпиндель; 5 – рабочая клеть; 6 – шестеренная клеть; 7 – муфта; 8 – редуктор; 9 – двигатель

Главная линия прокатного стана состоит из рабочей клети и линии привода, включающей двигатель, редуктор, шестеренную клеть, муфты, шпиндели.

Прокатная клеть

Прокатные валки 1 установлены в рабочей клети 5, которая воспринимает давление прокатки. Определяющей характеристикой рабочей клети являются размеры прокатных валков: диаметр (для сортового проката) или длина (для листового проката) бочки. В зависимости от числа и расположения валков в рабочей клети различают прокатные станы: двухвалковые (дуо-стан), трехвалковые (трио-стан), четырехвалковые (кватро-стан) и универсальные (рисунок 2).

В двухвалковых клетях (рисунок 2, позиция а) осуществляется только по одному пропуску металла в одном направлении. Металл в трехвалковых клетях (рисунок 2, позиция б) движется в одну сторону между нижним и верхним, а в обратную – между средним и верхним валками.

В четырехвалковых клетях (рисунок 2, позиция в) устанавливаются опорные валки, которые позволяют применять рабочие валки малого диаметра, благодаря чему увеличивается вытяжка и снижаются деформирующие усилия.

Универсальные клети (рисунок 2, позиция г) имеют неприводные вертикальные валки, которые находятся между опорами подшипников горизонтальных валков и в одной плоскости с ними.

Шестеренная клеть 6 предназначена для распределения крутящего момента двигателя между валками. Это одноступенчатый редуктор, передаточное отношение которого равно единице, а роль шестерен выполняют шестеренные валки.

Шпиндели предназначены для передачи крутящего момента от шестеренной клети прокатным валкам при отклонении от соосности до 10…12 0. При незначительном перемещении в вертикальной плоскости применяют шпиндели трефового типа 3 в комплекте с трефовой муфтой. Внутренние очертания трефовых муфт отвечают форме сечения хвостовика валка или шпинделя. Муфтой предусмотрен зазор 5…8 мм, что допускает возможность работы с перекосом 1…2 0. При значительных перемещениях валков в вертикальной плоскости ось шпинделя может составлять значительный угол с горизонтальной плоскостью, в этом случае применяют шарнирные или универсальные шпиндели 4, которые могут передавать крутящий момент прокатным валкам при перекосе шпинделя до 10…12 0.

Рисунок 2 — Прокатные клети

В качестве двигателя прокатного стана 9 применяют двигатели постоянного и переменного тока, тип и мощность зависят от производительности стана.

Редуктор 8 используется для изменения чисел оборотов при передаче движения от двигателя к валкам. Зубчатые колеса – обычно шевронные с наклоном спирали 30 0.

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта и станы для выпуска готового проката.

Нагрев металла осуществляют в пламенных и электрических печах. По распределению температуры печи могут быть камерные и методические. В камерных печах периодического нагрева температура одинакова по всему рабочему пространству. В методических печах температура рабочего пространства постоянно повышается от места загрузки заготовок до места их выгрузки. Металл нагревается постепенно, методически. Печи характеризуются высокой производительностью. Применяются в прокатных и кузнечно-штамповочных цехах для нагрева слитков из цветных металлов. Крупные слитки перед прокаткой нагревают в нагревательных колодцах – разновидности камерных, пламенных печей.

В качестве транспортных устройств в прокатном производстве используют:

· слитковозы и различного вида тележки для подачи слитков и заготовок от нагревательных устройств к стану;

· рольганги – основное транспортное средство прокатных цехов (транспортеры с последовательно установленными вращающимися роликами обеспечивают продольное перемещение металла; при косом расположении роликов возникает возможность поперечного движения полосы);

· манипуляторы, предназначенные для правильной задачи полосы в калибр;

· кантователи, предназначенные для поворота заготовки вокруг горизонтальной оси.

ИНТСРУМЕНТЫ

Прокатные валки. Виды валков.

В качестве инструмента для прокатки применяют валки прокатные, конструкция которых представлена на рисунке 2. В зависимости от прокатываемого профиля валки могут быть гладкими (рисунок 2, позиция а), применяемыми для прокатки листов, лент и т.п. и калиброванными (ручьевыми) (рисунок 2, позиция б) для получения сортового проката.

Ручей – профиль на боковой поверхности валка. Промежутки между ручьями называются буртами. Совокупность двух ручьев образует полость, называемую калибром, каждая пара валков образует несколько калибров. Система последовательно расположенных калибров, обеспечивающая получение требуемого профиля заданных размеров называется калибровкой.

Рисунок 2 — Прокатные валки

а – гладкий ; б – калиброванный

Валки состоят из рабочей части – бочки 1, шеек 2 и трефы 3.

Шейки валков вращаются в подшипниках, которые, у одного из валков, могут перемещаться специальным нажимным механизмом для изменения расстояния между валками и регулирования взаимного расположения осей.

Трефа предназначена для соединения валка с муфтой или шпинделем.

Используются роликовые подшипники с низким коэффициентом трения (f = 0,003…0,005), что обеспечивает большой срок службы.

 

 

№39 Прокат

Операция прокатки заключается в том, что металл обжимается между вращающимися валками прокатных станов.

Прокатка — самый массовый способ обработки металл

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...