Холодне та гаряче прокатування металів

Мета роботи – ознайомитися із сутністю процесу прокатки металів, що характеризують його параметрами, застосовуваними при цьому устаткуванням і інструментом.

Обладнання, інструменти, матеріали

1. Лабораторний прокатний стан.

2. Штангенциркуль.

3. Металева лінійка.

4. Свинцеві заготівки.

 

Основні теоретичні положення

 

Прокатування – це спосіб обробки металів тиском, що полягає в обтисненні їх між обертовими валками прокатних станів. Валки мають форму циліндрів, гладких чи з нарізаними на них заглибленнями (струмками), що при суміщенні двох валків утворять калібри.

При прокатці метал піддається значної пластичної деформації стиску, завдяки чому руйнується його первинна лита структура й утвориться більш щільна, дрібнозерниста, підвищується якість металу.

Розрізняють холодне, гаряче і тепле прокатування. Основна частина прокату виробляється гарячою прокатуванням, тонкі аркуші (до 1,5...6 мм), прецизійні профілі і труби, нагартування й обробка аркушів - холодної. Теплу прокатку ведуть при помірковано підвищеній температурі з метою зниження наклепу.

Відомі три способи прокатки - подовжня, поперечна і гвинтова (коса). Поперечна прокатування застосовується при виробництві зубцюватих шестірень і т.п., а гвинтова - при виготовленні труб, куль і інших тіл обертання. При подовжній прокатці товщина заготівлі зменшується, а ширина і довжина збільшується, тобто відбувається обтиснення, розширення і витяжка.

Абсолютне обтиснення Dh дорівнює різниці між вихідною h₀ і кінцевою h₁, товщиною заготовки. Відносне обтиснення визначається як відношення абсолютного обтиснення до вихідної товщини заготовки:

x = (13.1)

Різниця між кінцевою b₁ і вихідною b₀ шириною смуги називають абсолютним розширенням (Db = b₁- b₀), а їхнє відношення b₁/b₀ коефіцієнтом розширення.

Витяжка m характеризується відношенням отриманої довжини l₁ до первісної довжини l₀:

m = l₁/l₀ (13.2)

Оскільки обсяг металу при прокатці не змінюється, витяжка і коефіцієнт розширення смуги b₁/b₀ взаємно зв'язані співвідношенням

h₀/h₁ = m(b₁/b₀) (13.3)

Заготовка, що прокочується, стикається з кожним із двох валків по дузі АВ (риc.1.1, б), що називається дугою захоплення. Центральний кут a, що відповідає цій дузі, називають кутом захоплення.

У момент подачі заготовки у валки (мал.13.1, а) на неї діють сила тертя Т, що затягує заготівлю у валки, і сила, що виштовхує, Р. При цьому Т=Р/f, де f - коефіцієнт тертя. Якщо спроектувати сили Т і Р на горизонтальну вісь, то вийде P sina = T cosa

Заготовка буде стійко захоплюватися валками за умови Psina < Tcosa, чи Psina<Pf cosa; sina < fcosa, де f>tga тобто тангенс кута захоплення повинний бути менше коефіцієнта тертя між за готуванням і валками.

 

 

Рисунок 13.1 – При сталому процесі прокатки між валками діаметром D умова захоплення обмежує кут a виразом

h₀-h₁ = D(1-cosa), (13.4)

 

звідкіля:

cos a =1- (13.5)

Простір між валками, у якому метал, що прокочується, безпосередньо стикається з ними, називається епіцентром деформації. Тут відбувається обтиснення металу. Вогнище деформації складається з двох частин - зони відставання і зони випередження. Границю між цими зонами називають нейтральним перетином. Швидкість руху металу в зоні випередження більше окружної швидкості валків, а в зоні відставання - менше цієї швидкості, що враховується при настроюванні багатоклітьових станів.

 

Порядок виконання роботи

Ознайомитися з пристроєм лабораторного прокатного стану з гладкими циліндричними валками. З його допомогою зробити подовжню прокатку свинцевих смуг і визначити основні параметри прокатування. Для цієї мети за допомогою штангенциркуля і лінійки вимірити товщину h₀, ширину b₀ і довжину l₀ заготовок з точністю до 0,5 мм. Занести результати виміру в таблиці 13.1 і 13.2.

Перед прокатуванням заготовки c допомогою натискних гвинтів установити між валками такий зазор, при якому абсолютне обтиснення смуги буде складати 2...4 мм. При цьому зазор між валками повинний бути постійним по всій довжині валка, інакше прокатна смуга вийде серпоподібною.

 

Таблиця 13.1

Номер смуги

Номер проходу

Вихідна товщина h0, мм

Товщина після прокатування h1,мм

Абсолютне обтиснення Δh,мм

Відносне обтиснення Δh/h0 100%

Кут захвата α, град

Таблиця 13.2

Номер смуги

Номер проходу

Вихідна ширина b0. мм

Вихідна довжина l0, мм

Ширина після прокатування b1, мм

Довжина після прокатування l1, мм

Абсолютне розширенняΔ b, мм

Коефіцієнт розширення b1/b0

Витяжка l1/l0

Обертаючи приводний валок, зробити прокатку смуги, після чого вимірити її товщину h₁, ширину b₁ і довжину l₁. Отримані дані занести в таблиці 13.1 і 13.2.

Установити валки в нове положення і виконати повторну прокатку смуги. Знов визначити отримані розміри і занести дані в таблиці. Таке повторення роблять кілька разів.

Прокочуючи другу заготовку, можна збільшити розмір обтиснення за кожен прохід. При цьому відчувається зростання моменту обертання на приводному валку.

По закінченні роботи для кожного проходу розрахувати абсолютне і відносне обтиснення, абсолютне розширення і коефіцієнт розширення, витяжку і кут захоплення. Результати розрахунку занести в таблиці.

Оформлення звіту

У звіті по лабораторній роботі необхідно: указати мету роботи, дати визначення прокатування і її різновидів; назвати основний сортамент прокату; вказати основні частини прокатного стану; привести схему прокатування смуги; дати визначення обтиснення, розширення, витяжки, кута захоплення; коротко описати хід роботи, навести таблиці з результатами вимірів і розрахунків, обговорити отримані результати і зробити необхідні висновки.

Питання для самоперевірки

 

1. Призначення обробки металів тиском.

2. Що таке прокатування?

3. Назвіть види прокатки по ознаках схем і температури.

4. З яких основних частин складається прокатний стан?

5. Як розрізняються прокатні стани по призначенню, по числу валків і робочих кліток?

6. Робочий інструмент прокатного стану.

7. Якими параметрами характеризується подовжнє прокатування?

8. Що таке кут захоплення?

9. Умова захоплення заготовки валками.

10. Які вироби виготовляють прокатуванням?

ЛІТЕРАТУРА

1. Технология металлов и других конструкционных материалов. / Под ред. Н.П. Дубинина. – М.: Высш. шк., 1969. – 702 с.

2. Технологія конструкційних матеріалів / За ред. А.М. Сологуба. – К.: Вища школа, 1993.

3. Технология металлов и других конструкционных материалов. / Под. ред. Г.А. Глазова. – Л.: Машиностроение, 1972. – 520 с.

4. Технология металлов и сварка. / Под ред. П.И. Лопухина – М.: Высш. шк., 1977. – 464 с.

5. Материаловедение. / Под ред. Б.Н. Армазасова. - Л.: Машиностроение, 1966. – 84 с.

6. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. / За ред. Г.А. Прейса. – К.: Вища школа, 1975.

7. Технология конструкционных материалов. / Под. ред. А.М. Дальского. – М.: Машиностроение, 1985.

8. Технология металлов и конструкционные материалы. / Под. ред. В.А. Кузьмина. – М.: Машиностроение, 1989.

9. Технология конструкционных материалов. / Под. ред. И.П. Волчок и др. Лабораторные работы – К.: Высшая школа, 1990.

10. Сварка полимерных материалов. Справочник. / Под ред. К.И. Зайцева и Л.Н. Мацюк. – М.: Машиностроение, 1988.

11. Технология электрической сварки плавлением. / Под ред. С.И. Думова. – Л.: Машиностроение 1987. – 461 с.

12. Материаловедение. Учебн. пособие. / Под ред. Р.К. Мосберг. – М.: Высшая школа, 1991. – 448 с.