Прокатка металлов: процесс и принципы (с диаграммой)

Журнал Здоровье

Смысл прокатки:

Процесс формообразования металлов в полуфабрикаты или готовые формы путем прохождения между валками называется прокаткой. Завальцовка наиболее широко используемый процесс формовки металла. Он использован для того чтобы преобразовать слитки металла к простым элементам , таким как: заготовки, слябы, листы, плиты, прокладки etc. — подробнее на http://stalmaximum.ru

При прокатке металл пластически деформируется путем пропускания его между роликами, вращающимися в противоположном направлении. Основной задачей прокатки является уменьшение толщины металла. Обычно наблюдается незначительное увеличение ширины, так что уменьшение толщины приводит к увеличению длины.

Процесс прокатки показан на фиг. 2.1:

Операция прокатки

Прокатка производится как в горячем, так и в холодном состоянии. Он выполняет в прокатных станах. Прокатный стан-это сложная машина, имеющая два или более рабочих ролика, опорные ролики, валковые клети, приводной двигатель, редуктор, маховик, сцепное устройство и т. д.

Ролики могут быть простыми или рифлеными в зависимости от формы проката. Металл постепенно меняет свою форму в течение периода, в котором он находится в контакте с двумя роликами.

Ассортимент продукции, которую можно производить методом прокатки, очень велик. Прокатка является более экономичным методом деформирования, чем ковка, когда требуется металл в длинных отрезках однородного поперечного сечения.

Он является одним из наиболее широко используемых среди всех процессов металлообработки, из-за его более высокой производительности и более низкой стоимости. Обычно прокатываемые материалы-это сталь, медь, магний, алюминий и их сплавы.

Способ прокатки изделий:

Процесс прокатки состоит из трех этапов для завершения изделия, как показано на фиг. 2.2:

Последовательность операций, связанных с производством проката

Инжир. 2.2. Последовательность операций, связанных с производством проката.

i) первичная прокатка:

Основная завальцовка использована для того чтобы преобразовать слиток металла к простым элементам запаса как цветки и плиты. Этот процесс уточняет структуру отливаемого слитка, улучшает его механические свойства и устраняет скрытые внутренние дефекты.

ii) горячая прокатка:

Зацветает и слябы полученные от первичной завальцовки, снова преобразованной в плиты, листы, штанги и структурные формы, процессом горячей завальцовки.

iii) холодная прокатка:

Холодная прокатка обычно представляет собой процесс отделки, в котором изделия, изготовленные горячей прокаткой, получают окончательную форму. Эти процессы обеспечивают хорошую поверхностную отделку, более близкие допуски на размеры и увеличивают механическую прочность материала.

Сталь, которую мы получаем из переплавочного цеха или с заводов по производству стали, в основном представлена в виде слитков. Слитки имеют примерно квадратное поперечное сечение 1,5 м х 1,5 м и весят в тоннах.

Эти слитки сначала нагревают до температуры около 1200°C в нагревательных ямах, а затем пропускают через ролики для получения промежуточных форм, таких как цветки. Цветы свернуты к заготовкам и заготовки к пожеланным разделам любят плоско, квадратно, шестиугольно, угол, I, U, etc. Вышеупомянутый элемент имеет приблизительно следующие размеры.

Литые слитки-1,5 м х 1,5 м (прямоугольное поперечное сечение)

Цветет-от 150 мм до 400 мм квадрат.

Слябы-ширина: 500 до 1800 mm (прямоугольное поперечное сечение) толщина: 50 до 300 mm

Заготовки-от 30 мм до 150 мм квадратной формы. (Меньше, чем цветет)

Плиты-6 мм и более толщиной, шириной 1200-1400 мм, длиной 6000 мм.

Листы-толщина от 0,5 мм до 5,0 мм

Ширина полосы: 750 мм или менее. (Узкая плита или лист).

Инжир. 2.3 показаны последовательные стадии обжатия заготовки (100 х 100 мм) к круглому бруску. Заготовка поворачивается на 90° после каждого прохода.

Последовательность операций при прокатке бруса

Принципы прокатки:

Прокатка-это процесс, который заключается в пропускании металла через зазор между роликами, вращающимися в противоположном направлении. Этот зазор меньше толщины обрабатываемой детали. Поэтому, ролики обжимают металл пока одновременно переносящ его вперед из-за трения на интерфейсах ролик-металл.

Когда заготовка полностью проходит через зазор между роликами, она считается полностью обработанной. В результате толщина заготовки уменьшается, а ее длина и ширина увеличивается.

Однако увеличение ширины незначительно и обычно игнорируется. инжир. 2.4 показывает простую операцию прокатки пластины. Уменьшение толщины называется уклоном, тогда как увеличение длины называется абсолютным удлинением. Увеличение ширины известно как абсолютный разброс.

Простая прокатка плиты

Два других члена являются относительной осадкой и коэффициент удлинения может быть задан следующим образом:

Приведенное выше уравнение (3) показывает, что коэффициент удлинения отрицательно пропорционален отношению конечной к исходной площади поперечного сечения изделия. Кроме того, уравнение (2) показывает, что коэффициент удлинения пропорционален отношению конечных lo исходных длин работы.

Инжир. 2.5 показаны зона деформации,напряженное состояние, угол контакта в процессе прокатки. Металл деформируется в затененной области, известной как зона деформации. Металл не претерпевает никакой деформации до и после зоны деформации.

Видно также, что металл, подвергающийся деформации, соприкасается с каждым из роликов по дуге АВ. Arc-AB называется дугой контакта. Свой соответствуя угол (α) вызван углом контакта, или углом укуса.

Исходя из геометрии рисунка и применяя простую тригонометрию, угол укуса может быть задан как:

Зона деформации, напряженное состояние и угол контакта при прокатке

Приведенное выше уравнение (4)дает зависимость между геометрическими параметрами процесса прокатки, углом укуса, осадкой и радиусом роликов.

Для обеспечения того, чтобы металл был сдвинут трением, угол контакта (α) должен быть меньше угла трения (β), где tan β = µ (коэффициент трения между поверхностью ролика и металлом).

Максимально допустимое значение угла контакта (α) зависит от других факторов, таких как::

i) материал роликов.

ii) материал прокатываемой работы.

iii) температура прокатки.

iv) скорость вращения роликов и т.д.

В таблице указан рекомендуемый максимальный угол укуса (α) для различных процессов прокатки:

Максимально допустимый угол укуса (α) для прокатки

Нагрузка и потребляемая мощность для прокатки:

Зона деформации, напряженное состояние и угол контакта при прокатке показаны на фиг. 2.4, (простая прокатка пластины). Основной системой напряжений, создаваемых в зоне деформации, является трехосное сжатие. Максимальное или главное напряжение действует перпендикулярно направлению прокатки.

Деформированный металл оказывает равное и противоположное усилие на каждый из валков для удовлетворения условий равновесия.

Поэтому эта сила, нормальная к направлению прокатки, является важным фактором, учитываемым при проектировании валков и корпуса стана. Это усилие (F) также важно в определять расход энергии в процессе завальцовки.

К сожалению, точное определение нагрузки качения и потребляемой мощности является типичной задачей и требует хорошего знания теории пластичности и исчисления.

Тем не менее, первое приближение нагрузки качения может быть задано следующим уравнением:

Это уравнение (2) пренебрегает трением на границе раздела валок-рабочий, и поэтому дает более низкую оценку нагрузки качения.

Исходя из проведенных экспериментов, в модифицированном уравнении используется коэффициент умножения 1,2, чтобы учесть трения являются:

Также, расход энергии в процессе завальцовки нельзя получить легко; однако, грубая оценка, (в низком рассмотрении трением) дается мимо:

Различные методы уменьшения разделяющей силы (F) заключаются в следующем:

а) меньший диаметр рулона (что уменьшает площадь контакта).

b) более низкое трение.

c)более высокая температура заготовки.

(d) примите «угол укуса» небольшой (таким образом уменьшая площадь контакта).

Смазка в процессе прокатки:

Смазка использована в процессе завальцовки для уменьшения трения между кренами и металлом, котор нужно свернуть. Трение играет очень важную и полезную роль в процессе прокатки.

Фактически он отвечает за перемещение работы вперед между валками и поэтому не должен устраняться или сокращаться ниже соответствующего уровня. Это является важным соображением при выборе смазки для процесса прокатки.

При холодной прокатке стали используют жидкие смазочные материалы с низкой вязкостью, парафин подходит для цветных материалов, таких как алюминий, медь и ее сплавы, чтобы избежать окрашивания в процессе последующей термической обработки, в то время как горячая прокатка часто проводится без смазочных материалов, но с потоком воды для получения пара и разрушения образовавшихся чешуек, используются. Иногда в качестве смазочного материала используют эмульсию графитированной смазки.

Дефекты проката:

В процессе прокатки возникает ряд дефектов в прокатываемом изделии. Конкретный дефект обычно приходит с определенным процессом и не возникает в других процессах.

Некоторые из распространенных дефектов проката приведены ниже:

i) растрескивание кромки:

Растрескивание кромки обычно происходит в рулонных слитках, плитах или пластинах. Это связано либо с ограниченной пластичностью обрабатываемого металла, либо с неравномерной деформацией, особенно по краям.

ii) складки:

Складки-это дефект, который обычно возникает при прокатке пластин. Это вызвано, если сокращение за один проход слишком мало.

iii) Аллигаторство:

Аллигатор-это дефект, обычно возникающий при прокатке слябов (в частности алюминия и сплавов). При этом дефекте заготовка раскалывается вдоль горизонтальной плоскости на выходе, причем сверху и снизу. Этот дефект всегда возникает, когда отношение толщины сляба к длине контакта попадает в диапазон от 1,4 до 1,65. Инжир. 2.15. Показывает дефект аллигатора.

Дефект аллигатора в алюминиевых плитах

iv) формирование шкалы:

Когда металл горячекатаный, его поверхность не гладкая и на ней образуется окалина (оксид).

Сообщение Прокатка металлов: процесс и принципы (с диаграммой) появились сначала на Время.

Журнал Здоровье
Перейти к верхней панели