Теоретическое введение. При разработке новых, а также при совершенствовании действующих технологий

При разработке новых, а также при совершенствовании действующих технологий, выполнении исследований в области обработки металлов давлением используется условие постоянства объема металла, согласно которому плотность деформируемого металла сохраняется постоянной в течение всего цикла обработки.

Условие постоянства объема записывается в следующем виде:

, (1.1)

где h₀, b₀, l₀ и h₁, b₁, l₁ – высота, ширина и длина образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, до и после первой технологической операции деформирования, соответственно.

В реальных условиях обработки металлов давлением наблюдаются отклонения от этого условия. Так, при горячей прокатке на обжимных станах слитков и литых заготовок, вследствие исчезновения в первых 5…6 проходах пустот, усадочной раковины, пузырей, плотность металла повышается; например, для кипящей стали – с 6,9 до 7, 85 т/м³, то есть объем слитка уменьшается на 12%. При дальнейшей горячей деформации плотность металла, а, следовательно, и его объем, почти не изменяются.

При холодной обработке давлением ранее деформированного металла его плотность снижается в результате увеличения числа дефектов кристаллической решетки, вакансий, дислокаций и др. Соответственно этому объем металла увеличивается. Экспериментальным путем установлено, что при степени деформации 80% увеличение объема стали составляет 0,25…0,35%; при степени деформации 60% изменение объема меди и латуни достигает 1…2%. В практических расчетах параметров технологических процессов отмеченными изменениями плотности и, соответственно, объема пренебрегают.

Из условия постоянства объема (1.1) следует, что

. (1.2)

Величина характеризует деформацию металла в направлении высоты полосы и называется коэффициентом высотной деформации; соответственно величина характеризует деформацию в направлении ширины полосы и называется коэффициентом поперечной деформации; величина характеризует деформацию в направлении длины полосы и носит название коэффициента продольной деформации.

Используя вышеуказанные обозначения, запишем выражение (1.2) в следующем виде:

, (1.3)

или, после логарифмирования:

–ln η +ln β +ln λ =0.

Следовательно, алгебраическая сумма логарифмов коэффициентов деформации по трем взаимно перпендикулярным направлениям равна нулю.

При выполнении технологических расчетов при продольной прокатке используются следующие величины, характеризующие деформацию:

- абсолютное обжатие за проход Δh=h₀–h_{1 ,}

или за несколько проходов Δh_Σ=h₀–h_n;

- относительное обжатие за проход ,

или за несколько проходов ;

- абсолютное уширение Δb=b₁–b₀;

- коэффициент вытяжки за проход ,

за несколько проходов , или

и вышеназванные коэффициенты η; β; λ.

При прокатке широких листов, когда b/h>100, а также на широкополосных станах при прокатке тонких листов и при холодной прокатке, когда уширение незначительно изменяет ширину, пользуются формулой:

В этом случае связь между коэффициентом вытяжки и относительным обжатием может быть представлена в следующем виде:

В трубном производстве при прокатке круглых заготовок и труб используются следующие величины, характеризующие деформацию:

- абсолютное обжатие за проход ΔΖ=d₀–d_{1 ,}

или за несколько проходов ΔΖ_Σ=d₀–d_n;

- относительное обжатие за проход ,

или за несколько проходов ;

- коэффициент вытяжки за проход ,

или за несколько проходов или .

Связь между коэффициентом вытяжки и относительным обжатием для прокатки сплошной заготовки на станах радиально-сдвиговой прокатки может быть представлена в следующем виде:

Связь между коэффициентом вытяжки и относительным обжатием для процессов калибровки и редуцирования труб без изменения толщины стенки может быть представлена в следующем виде:

,

,

где d – внутренний диаметр, S – толщина стенки.

Из представленных выше формул однозначной взаимосвязи между обжатием и вытяжкой нет.

Для характеристики процессов прокатки сорта, как правило, пользуются, в основном, коэффициентами вытяжки, так как обжатия по калибру разные. Для расчета условий захвата применяется максимальное абсолютное обжатие.

Для характеристики процессов прокатки листа, в основном, пользуются относительным обжатием за проход. Для расчета скоростных условий прокатки на непрерывном стане пользуются коэффициентом вытяжки за проход.

Для характеристики процессов производства бесшовных труб пользуются, как относительным обжатием, так и коэффициентом вытяжки, а именно:

- при прошивке: до пережима применяются относительные обжатия, а весь процесс характеризуется коэффициентом вытяжки;

- при прокатке на непрерывном стане, автомат-стане, пилигримовом и раскатном станах используют, в основном, коэффициент вытяжки;

- при прокатке трубы на калибровочном, редукционном и редукционно-растяжном стане используют относительное частное обжатие, а для расчета скоростных условий процесса пользуются коэффициентом вытяжки.

При предварительном назначении числа проходов (операций) n можно вычислить средний коэффициент вытяжки по формуле:

,

откуда .

В некоторых случаях используется величина относительной высотной деформации, вычисляемая следующим образом:

.

Наиболее точно высотную деформацию характеризует логарифмический (истинный, или интегральный) показатель, который определяется интегрированием бесконечно малых относительных изменений высоты полосы. Например, в отдельном проходе логарифмический показатель высотной деформации определяется так:

.

Суммарный логарифмический показатель высотной деформации за n проходов определяется следующим образом:

.

Дата добавления: 2015-07-11