69604

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Сущность прокатки заключается в пластическом деформировании нагретой за редким исключением холодной заготовки при пропускании ее между вращающимися валками в разные стороны реже в одну сторону. Зазор между валками должен быть меньше толщины заготовки.

Русский

2014-10-07

1.43 MB

5 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 41

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ

Цель работа: изучить устройство прокатного стана, условия захвата заготовки валками; рассчитать основные величины деформации при прокатке; определить опережение и угол захвата.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Сущность прокатки заключается в пластическом деформировании нагретой /за редким исключением, холодной/ заготовки при пропускании ее между вращающимися валками в разные стороны /реже - в одну сторону/. Зазор между валками должен быть меньше толщины заготовки.

Оборудование, на котором прокатывают металл, называется прокатным станом. Прокатный стан состоит из следующих основных узлов /рис.4I.I /: рабочая клеть 2, шестеренная клеть 6, понижающий редуктор 9 и электродвигатель 12. От электродвигателя движение передается на редуктор через муфту II и маховик 10. Затем от редуктора движение передается через маховик 8 и муфту  7 на шестеренную клеть, назначение которой - размножить движение от одного вала на два рабочих валка 3 через трефовые муфты 4 и трефовые шпиндели 5. Валки должны иметь одинаковую частоту вращения, следовательно, шестеренная клеть должна иметь передаточное отношение, равное единице, т.е. оба зубчатые колеса клети должны иметь одинаковое число зубьев, Прокатные валки являются инструментом и монтируются в подшипниках станины рабочей клети. Зазор между валками изменяют опусканием /или подъемом/ верхнего валка вместе с подшипниками нажатиям винта I. Прокатные валки обжимают заготовку и придают ей требуемую форму.

Прокатный валок /рис. 41.2/ состоит из рабочей части, называемой бочкой I; шеек 2, опирающихся на подшипники; хвостовиков 3, выполненных в виде трефов, соединяющих валок с трефовым шпинделем.

В процессе прокатки валки работают в очень тяжелых условиях со значительными усилиями, с проскальзыванием металла, по контактной поверхности валков, при резко меняющихся температурах их рабочих поверхностей. Поэтому валки должны обладать высокими прочностью и износостойкостью. Материалом для изготовления валков служат: отбеленный чугун, углеродистые и легированные стали. Валки малого диаметра изготовляют из металлокерамики марок ВК6, ВК8 и др.

а - вид сбоку; б - вил в плане. Заготовка I /рис.41.3, а/ втягивается и зазор между вращающимися валками 2 силой трения  Т  и деформируется на небольшом участке, который перемещается по прокатываемому металлу при движении заготовки в направлении прокатки. Этот участок АСС1 А1 /на рисунке заштрихован/ называется зоной деформации. Луга АС, по которой валок контактирует с заготовкой, называется дугой, захвата, центральный угол α, опирающийся на эту дугу, называется углом, захвата. В точках А и А1 заготовка соприкасается с валками, и между ними возникает взаимодействие: о одной стороны сила реакции валков старается оттолкнуть заготовку; о другой - сила трения Т стремится втянуть заготовку между валками.

Чтобы определить условия, при которых валки втянут заготовку, необходимо сравнить силы N и T  в направлении прокатки, т.е. спроецировать эти силы на горизонтальную ось Nx и Тх . Валки втянут заготовку, если:

 Тх >  Nх  или  Tcos α > N sin α   /41.1/

Из условий теории трения можно принять,  что  T = fN, где f - коэффициент трения при захвате металла валками.         

Тогда

                             fcos α >  sin α    или    f  > tg α                       /41.2/

                                                               

Таким образом, условие захвата требует, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата. При горячей прокатке стали валками с гладкой бочкой угол захвата равен 15 - 24° .

Угол захвата  α  связан с абсолютным обжатием / Н – h / и диаметром валков D /рис.41.4/ выражением:

                            Hh = D (1- cos α  )                                    /41.3/ 

                                                                                 

Отсюда можно определить угол захвата:  

                                    Cos α = 1-   H-h                                      /41.4/

                                                        D

С увеличением диаметра валков угол  захвата уменьшается, и условия захвата улучшаются. Следовательно, мощность прокатного стана определяется диаметром рабочих валков: чем больше диаметр валков, тем большую толщину заготовки можно прокатать и тем мощнее стан.

При прокатке все параметры заготовки изменяются: уменьшается высота Н, значительно увеличивается длина  L и незначительно - ширина В.

Поэтому для характеристики деформации заготовки при прокатке пользуются абсолютными,  относительными величинами и коэффициентами:

I/ абсолютное обжатие

          h = H - h      /41.5/

2/ абсолютное уширение

                                 b = B1 - B0                                               /41.6/

3/ абсолютная вытяжка

α = L1 –L0                                                                          /41.7/

4/ относительное обжатие

                            ∆ h % = h . 100%                                        /41.8/

                                         H 

5/ относительное уширение

                            ∆ b % = b . 100%                                        /41.9/

                                          B0

6/ относительная вытяжка

                            ∆ % = . 100%                                        /41.10/                                       

                                          L0

7/ коэффициент обжатия 

                                  λ = H                                                       /41.11/

                                          h

8/ коэффициент уширения 

                                   β = B1                                                      /41.12/

                                          h0

9/ коэффициент вытяжки

                                    µ = L1                                                      /41.13/

                                          L0

Одноразовое прохождение заготовки в зазор между вращающимися валками называется пропуском. Для осуществления последующих пропусков при прокатке полосы зазор между валками каждый раз уменьшают, и для каждого очередного пропуска исходными Н, В и L  будут значения, полученные при предыдущем пропуске.

На практике  скорость выхода заготовки из валков всегда больше, чем окружная  скорость валков на 3 – 6%. Это явление называется опережением  /S/. Точное значение величины опережения необходимо при определении частоты вращения валков непрерывного стана, когда заготовка деформируется одновременно несколькими парами валков и несоответствие скоростей металла в двух или нескольких клетях может привести к  петлеобразованию прокатываемой полосы. Для определения опережения опытным путем на бочке валка наносят керн 3 /рис. 41.3/, который дает

ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ И ЗАГОТОВКИ

1. Действующая модель прокатного стана лабораторного типа о гладкими валками диаметром 66 мм.

2. Мерительный инструмент - штангенциркуль и металлическая линейка.

3. Две заготовки из литого свинца с размерами:

а/ квадрат 8 х  8 мм длиной 90 мм;

б/ прямоугольник 8 х 17 мм длиной 90 мм.

ПОРЯДОК ПРОЩЕНИЯ РАБОТЫ

1.  Измерить исходные Н, В и  L квадратной и прямоугольной заготовки и результаты записать в табл. 41.1, гр. 3...5 /в соответствующих строчках "0"/.

Табл. 41.1

Образцы

Номер пропуска

Размеры

исходной

заготовки

Основные значения деформации

Угол захвата

Опере -жение

Абсолютные значения, мм

Относительные значения, 

    %

Коэффициенты 

 H

B

L

h

b 

h%

b% 

ℓ%

λ

β

µ

Cos α

α

S %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Квадратный

0

I

II

III

Прямоугольный

0

I

II

III

2.  Произвести прокатку этих заготовок в три пропуска при зазорах между валками в 6,  4 и 2 мм. После каждого пропуска измерить Н,  В и L   заготовок и результата записать в табл. 41.1, гр. 3… 5,

строчки,  соответствующие I - III пропускам.

3.  По полученным данным эксперимента для обеих заготовок рассчитать по формулам /41.5/ - /41.14/

а/ абсолютные  h, b, ∆ℓ      /табл. 41.1 гр. 6…8/

б/ относительные h%, b%, ∆ℓ%   /табл. 41.1 гр. 9…8/

в/ коэффициенту  λ, β, µ     /табл. 41.1 гр. 12…14/

г/ cos α                                                                  / табл. 41.1, гр. 15/

д/ угол захвата  α  /табл. 41.1 гр. 16/

е/ опережение  S / табл. 41.1, гр. 17/.

4. Построить совмещенный график зависимости ∆ℓ=f(λ) и b%=f(λ) для квадратной и прямоугольной заготовок /рис. 41.5/.

При построении указанных зависимостей каждую из четырех кривых провести разным цветом с помощью лекал. Под графином обозначить, какой зависимости отвечает тот или иной цвет кривой.

  ∆ℓ1%                                                           b1%

                                                  

150

100

50

λ

         0                            1                 1,3      1,5                          2                            

                                                 Рис. 41.5

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Протокол отчета по работе должен содержать:

1. Номер и наименование работы.

2. Цель работы.

3.   Краткие теоретические сведения с рис.    41.1,    41.2     и 41.4 малого масштаба в контексте.

4.  Рис.    41.3    -    увеличенного масштаба    /не менее пол-листа/,

5.   Оборудование,   инструменты,   заготовки.

6. Расчеты абсолютных, относительных величин, коэффициентов, угла захвата, опережения.

7. Таблицу I с результатами измерений е расчетов.

8. Совмещенный график зависимости  ∆ℓ% = f (λ )     и       b% =f(λ)  

для квадратного и прямоугольного образцов.

9. Выводы по проделанной работе.