Захват металла валками.
Непрерывное втягивание металла валками, его деформация обеспечивается наличием контактного трения между полосой и валками. Геометрическую область деформирования при прокатке (Рисунок 22) принято называть очагом деформации. Дугу называют дугой захвата, а отвечающий ей угол − углом захвата.
Тело, деформируемое прокаткой, независимо от размеров его поперечного сечения и формы называется полосой.
Рисунок 22 Схема прокатки в цилиндрических валках.
Весь процесс прокатки полосы, с момента захвата и до момента выхода полосы из валков, из-за различных условий деформирования делится на 3 периода:
1. Захват полосы валками – заполнение очага деформации до момента образования некоторого переднего конца за пределами линии центров валков.
2. Установившейся период – характеризующийся постоянством условий деформации при наличии заднего конца.
3. Заключительный – период ухода металла из очага деформации.
В дальнейшем считаем, что оба валка цилиндрические, одного диаметра, вращаются с одной скоростью, имеют одинаковые условия трения, упругая деформация их не учитывается.
Увеличение обжатия зависит от увеличения угла захвата. Из рисунка 12 видно, что:
Тогда , если тогда D
Кроме угла захвата на увеличение обжатия оказывает влияние диаметр валков: чем больше диаметр - тем больше обжатие при равных условиях трения.
Практикой установлено максимальные углы захвата и коэффициенты трения при прокатке различных металлов (таблица):
Таблица 1 - Коэффициенты трения и углы захвата
Коэффициент трения | угол захвата | |
Горячая прокатка | ||
блюмов | 0.45 ¸ 0.62 | 24 ¸ 32 |
стальных профилей | 0.36 ¸ 0.47 | 20 ¸ 25 |
стальных листов | 0.27 ¸ 0.36 | 15 ¸ 20 |
Холодная прокатка | ||
со смазкой | 0.04 ¸ 0.09 | 3 ¸ 5 |
без смазки | 0.09 ¸ 0.18 | 5 ¸ 10 |
При прокатке стали можно пользоваться формулами по определению коэффициента трения:
− для стальных валков.
− для чугунных.
При соприкосновении полосы с вращающимися валками между ними возникает взаимодействие. С одной стороны полоса оказывает радиальное давление на валки и затормаживает силой , Рисунок 23, с другой – сила со стороны валков стремится подать полосу в область деформирования, а сила − оттолкнуть от валков. Чтобы определить захватывающую способность валков, необходимо сопоставить действие сил и . Захват полосы возможен, если проекция силы на направление движения больше, чем проекция силы :
.
Разделим левую и правую часть неравенства на ,
Тогда .
Из условия Амонтона , тогда
Так как ,
где − угол трения, то .
Это означает, что втягивание металла в валки осуществляется при угле захвата меньшем, чем угол трения.
Равенство углов и отвечает крайним условиям. При захват металла невозможен.
Рисунок 23 Схема силового взаимодействия полосы и валков в первый период.
По мере заполнения очага деформации, появления переднего конца полосы и перехода к установившемуся процессу, положение равнодействующей смещается ближе к плоскости входа, Рисунок 24. Если принять, что контактные напряжения по дуге захвата равномерные, то реакция полного усиления металла на валки будет делить область деформирования пополам:
Так же, как и в момент захвата, прокатка может выполняться, если:
,
,
Рисунок 24 Схема силового взаимодействия полосы и валков в установившийся период
По данным ряда исследований установлено, что коэффициент контактного трения при установившемся процессе на меньше, чем при захвате:
Однако, сравнивая предельные условия при установившемся процессе и в момент захвата, можно отметить, что установившейся процесс имеет большие резервы по трению:
, где
Поэтому определяющим процесс прокатки по условиям трения является условия захвата, т.е. .
Для повышения обжатий с целью использования резервных сил трения, присущих установившемуся процессу прокатки, можно использовать принудительную задачу заготовки в валки (прикладывая какую - то силу к заднему концу полосы) или использовать специальную технологию поджатия заготовки прокатным валком.
Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 1977;