Получение машиностроительных профилей кратко

Обновлено: 20.05.2024

Прокатка. При прокатке металл деформируется вращающимися валками, конфигурация и взаимное расположение которых различны. Различают три схемы прокатки: продольную, поперечную и поперечно-винтовую. Наибольшее распространение находит схема продольной прокатки, когда металл перемешается перпендикулярно плоскости, проходящей через оси валков. Трение между валками и заготовкой обуславливает ее захват и деформирование: обжатие по высоте, уширение и вытяжку.

Инструмент прокатки – гладкие и калиброванные валки. Оборудование – прокатные станы, которые классифицируют; по количеству и расположению пиков (двух-, четырех валковые, многовалковые, универсальные); по взаимному расположению рабочих клетей и по назначению.

Исходной заготовкой при прокатке являются слитки. Продукцию прокатного производства можно разделить на четыре основные группы; листовой прокат в виде листов, полос и лент различной толщины; сортовой прокат с простой формой профиля и сложной (фасонной); трубы бесшовные и сварные; специальный прокат, поперечное сечение которого по длине периодически меняется.

Прокат используют в качестве заготовок в кузнечно-штамповочном производстве, при изготовлении деталей механической обработкой и при создании сварных конструкций. Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Поэтому сортаменту проката, регламентируемому ГОСТами, уделите особое внимание. Отметьте особенности конструкции форм профилей, обусловленные требованиями технологии прокатки. Например, уклоны и радиусы закругления из сортовых фасонных профилей определяются особенностями калибровки прокатных валков. Легкие, экономические профили получают из листового металла последовательной гибкой в валках профилегибочных станов. Рассмотрите примеры разнообразных гнутых профилей.

Прессование. Процесс прессования, при котором металл выдавливают сквозь отверстие произвольной формы, позволяет получать профили более сложной формы, чем при прокатке, и с более высокой точностью. Заготовками служат слитки или прокат.

Металл при деформировании находится в состоянии всестороннего неравномерного сжатия. Эта особенность дает возможность прессовать труднодеформируемые сплавы, обладающие пониженной пластичностью. Прессованием более экономично, чем прокаткой, изготавливать мелкие партии профилей, поскольку переход от изготовления одного профиля к другому осуществляется легче, чем при прокатке. Однако при прессовании значительны отходы металла и износ инструмента.

Прессование производят на специализированных гидравлических прессах. Знакомясь с устройством оборудования и инструмента, обратите внимание на расположение и взаимодействие его частей при различных способах прессования.

Сортовой и трубный прокат, прессованные профили служат заготовками для волочения.

Волочение. Процесс волочения, осуществляемый в условиях холодной деформации, позволяет получать проволоку, тонкостенные трубы и другие профили небольших размеров с высокой точностью к низкой шероховатостью поверхности. Рассматривая схему деформирования металла при волочении, надо отметить, что волочение не должно превышать усилия, при котором может произойти разрушение получаемого изделия. Поэтому обжатие металла за один проход ограничивают, а также принимают меры для уменьшения трения между металлом и инструментом а вводят промежуточный отжиг для увеличения пластичности металла.

Рассматривая принципиальное устройство оборудования для волочения -барабанного и цепного станов, обратите внимание на области применения каждого из них

Литература: [1], разд. 3, гл. III, § 1-4; гл. VII. § 1-3.

4. Способы получения поковок

Ковка. При ковке горячее деформирование металла производят последовательно на разных участках заготовки с помощью универсального подкладного инструмента или бойков. В качестве исходной заготовки при ковке используют для мелких и средних по массе поковок сортовой прокат, для крупных поковок - слитки. Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных кузнечных операций. Поэтому, прежде чем рассмотреть технологические процессы ковки, изучите операции ковки, их особенности и назначение. Ознакомьтесь с кузнечным инструментом, применяемым для выполнения каждой операции. Рассматривая принципиальное устройство машин для ковки (пневматического и паровоздушною молотов, гидравлического пресса), обратите внимание на то, что тип применяемого оборудования обусловливается массой поковки.

Разработка процесса ковки начинается с составления чертежа поковки по чертежу готовой детали. Ковкой получают поковки относительно простой формы, требующие значительной обработки резанием для получения готовой детали. Упрощающие конфигурацию детали напуски, а также припуски и допуски назначают в соответствии с ГОСТ 7062-79 (для стальных поковок, изготовляемых на прессах) или ГОСТ 7829-70 (для стальных поковок, изготовляемых на молотах).

Массу заготовки определяют, исходя из ее объема. Его рассчитывают как сумму объемов поковки и технологических отходов, которые определяют по формулам, приводимым в справочной литературе.

Поперечное сечение заготовки выбирают с учетом обеспечения необходимой уковки. Уковка показывает, во сколько раз изменилось поперечное сечение при протяжке. Для получения высоких механических свойств металла должна быть достигнута определенная суммарная уковка.

Последовательность операций ковки устанавливается в зависимости от конфигурации поковки и технических требований на нее и от вида заготовки.

Ковка высоколегированных сталей и цветных металлов имеет особенности, обусловленные их пониженной пластичностью; ковка ведется преимущественно с пониженными скоростями деформирования (когда разупрочняющие процессы протекают полнее) и уменьшением растягивающих напряжений.

Обратите внимание на механизацию и автоматизацию процессов ковки. В настоящее время применяют автоматизированные гибкие ковочные модули, в которых процесс ковки полностью автоматизирован и осуществляется с помощью программных устройств.

Литература: [1], разд. 3, гл. IV, § 1-4.

Горячая объемная штамповка. При объемной штамповке пластическое течение металла ограничено полостью штампа - специального инструмента, который служит для получения поковки только данной конфигурации. Горячая объемная штамповка по сравнению с ковкой позволяет изготовить поковку, по конфигурации очень близкую к готовой детали, с большой точностью и высокой производительностью. Однако необходимость использования специального дорогостоящего инструмента-штампа для каждой поковки делает штамповку рентабельной лишь при достаточно больших партиях однотипных поковок. Штамповкой получают поковки массой до нескольких сотен килограммов и в редких случаях до нескольких тонн. .

Исходные заготовки для объемной штамповки, как правило, получают из сортового проката: круглого, квадратной), прямоугольного. В большинстве случаев для штамповки поковок сложной конфигурации нужно получить фасонную заготовку, т.е. приблизить ее форму к форме поковки. С этой целью заготовку из сортового проката перед штамповкой в окончательном ручье предварительно деформируют в заготовительных ручьях многоручьевых штампов, в ковочных вальцах или другими методами. При штамповке особенно большого количества одинаковых поковок и качестве заготовки применяют периодический прокат.

Существует большое количество способов горячей объемной штамповки, Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, это является основным признаком для классификации способов горячей объемной штамповки. Выделяют штамповку и открытых штампах и штамповку в закрытых штампах с одной или несколькими плоскостями разъема. Обратите внимание на преимущества этих методов штамповки, недостатки их в области рационального использования.

Для штамповки в открытых штампах характерно образование заусенца в зазоре между частями штампа. Заусенец при деформировании затрудняет выход из полости штампа основной массы металла, вследствие чего напряжения в ней возрастают до значения, достаточного для заполнения глубоких полостей и углов. В то же время в конечный момент деформирования в заусенец вытесняются излишки металла. Способ штамповки в закрытых штампах, коша их полость в процессе Деформирования остается закрытой, прогрессивен и экономичен, так как нет отхода металла в заусенец, отпадает необходимость в инструменте и оборудовании для обрезки заусенца, имеются более благоприятные возможности для штамповки материалов с пониженной пластичностью. В то же время этот способ менее универсален и требует заготовок высокой точности, так как объем заготовки должен быть равен объему поковки. Штамповка в закрытых штампах с несколькими плоскостями разъема позволяет получать поковки более сложной формы без технологических напусков. Однако в этом случае инструмент и оборудование сложнее, дороже и окупаются только при больших партиях поковок.

Кроме различия по типу инструмента-штампа штамповка различается по виду оборудования, на котором она производится. Горячая объемная штамповка осуществляется на молотах, механических и гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах, горячештамповочных автоматах и другом специализированном оборудовании. Ознакомьтесь с особенностями этого оборудования, преимуществами и недостатками каждой машины. Обратите внимание на особенности конструкции поковок, штампуемых на оборудовании с учетом его технологических возможностей.

Разработка процесса объемной штамповки, так же как при ковке начинается с проектирования чертежа поковки по чертежу готовой детали с учетом вида оборудования, на котором будет производится штамповка.

Большое, значение при этом имеет правильный выбор расположении плоскости разъема штампов. На поковку устанавливают припуски, напуски и штамповочные уклоны, радиусы закругления и размеры наметок под пробивку отверстий. Допуски на размеры в соответствии с ГОСТом.

Массу заготовки под штамповку определяют, исходя из закона постоянства объема при пластическом деформировании, подсчитывая объем поковки и объем технологических отходов по формулам, приводимым в справочной литературе. Размеры заготовки и форму ее поперечного сечения определяют в зависимости от формы поковки и способа ее штамповки.

Завершающей частью технологического процесса горячей объемной штамповки являются отделочные операции, способствующие получению поковок с заданными механическими свойствами, точностью и шероховатостью поверхности. Отделочные операции уменьшают трудоемкость последующей механической обработки.

Правильно спроектированный технологический процесс горячей объемной штамповки обеспечивает получение поковок с высоким коэффициентом использования металла и хорошими эксплуатационными свойствами в серийном и массовом производстве.

Литература. [1], разд 3. гл. V, § I- 5, 7-9.

Специализированные технологические процессы получения заготовок. Одно из главных направлений развития современного заготовительного производства – внедрение металлосберегающих технологий на основе новых специализированных процессов и оборудования. К таким процессам относится прежде всего деформирование с локальным приближением нагрузки за счет вращения заготовки или инструмента: поперечно-клиновая прокатка, штамповка на радиально-обжимных и раскатных машинах, ковочных вальцах.

Кроме того, существенное повышение коэффициента использования металла при производстве поковок обеспечивает специализированное оборудование, позволяющее увеличить технологическую пластичность металла, например высокоскоростные молоты.

Рассматривая принципиальные схемы этих процессов и оборудования, обратите внимание на тип получаемых на них заготовок и их характеристики.

^ 11. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ
Виды машиностроительных профилей
Машиностроительные профили – длинномерные изделия (у которых один размер – длина – значительно больше поперечных размеров) с определенной формой поперечного сечения. Данные о группе профилей, различающихся формой и размерами, называют сортаментом. Весь сортамент машиностроительных профилей, изготовляемых обработкой давлением и насчитывающий миллионы типоразмеров, можно разделить на четыре основные группы: сортовые профили, листовой металл, трубы и периодические профили.

Сортовые профили (рис. 11.1,а) делят на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и фасонные (швеллер, рельс, угловой, тавровый профили и т.д.).

Листовой металл из стали и цветных металлов используют в различных отраслях промышленности. В связи с этим листовую сталь, например, делят на автотракторную, трансформаторную, кровельную жесть и т.д. Расширяется производство листовой стали с оловянным, цинковым, алюминиевым и пластмассовым покрытиями. Кроме того, листовую сталь делят на толстолистовую (толщиной 4. 160 мм) и тонколистовую (толщиной менее 4 мм). Листы толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы делят на бесшовные и сварные. Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных случаях – в трубопроводах, работающих под внутренним давлением, в агрессивных средах.

Периодические профили имеют периодически изменяющиеся форму и площадь поперечного сечения вдоль оси заготовки (рис. 11.1,б); их применяют как фасонную заготовку для последующей штамповки и как заготовку под окончательную механическую обработку.

Для изготовления машиностроительных профилей применяют различные виды обработки металлов давлением: прокатку, прессование, волочение, профилирование листового металла. Поэтому кроме группирования по приведенным геометрическим признакам профили разделяют и по способу их изготовления.
^ Производство прокатных профилей

Прокатке подвергают до 90 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов. При прокатке металл пластически деформируется вращающимися валками. Взаимное расположение валков и заготовки, форма и число валков могут быть различными. Кроме наиболее распространенного вида прокатки – продольной – выделяют еще два вида: поперечную и поперечно-винтовую.

При поперечной прокатке (рис. 11.2,а) валки 1, вращаясь в одном направлении, придают вращение заготовке 2 и деформируют ее. При поперечно-винтовой прокатке (рис. 11.2,б) валки 1 расположены под углом и сообщают заготовке 2 при деформировании вращательное и поступательное движения.

Рис.11.2. Виды прокатки
Инструментом для прокатки являются валки, которые в зависимости от прокатываемого профиля могут быть гладкими (рис. 11.3,а), применяемыми для прокатки листов, лент и т.п.; ступенчатыми, например, для прокатки полосовой стали, и ручьевыми (рис. 11.3,б) для получения сортового проката. Ручьем называют вырез на боковой поверхности валка, а совокупность двух ручьев образует полость, называемую калибром (рис. 11.3,в). Каждая пара ручьевых валков обычно образует несколько калибров. Валки состоят из рабочей части – бочки 1, шеек 2 и трефы З. Шейки валков вращаются в подшипниках, которые у одного из валков 5 (рис. 11.3,г) могут перемещаться специальным нажимным механизмом 4 для изменения расстояния между валками и регулирования взаимного расположения их осей. Комплект прокатных валков со станиной называют рабочей клетью, которая вместе со шпинделем для привода валков 6, шестеренной клетью 7 для передачи вращения с одного на два вала, редуктором 8, муфтами и электродвигателем 9 образует рабочую линию стана.

Прокатные станы могут быть клетьевыми (с одной рабочей клетью) и многоклетьевыми.

Наиболее совершенные многоклетьевые станы – непрерывные, у которых рабочие клети располагают последовательно одну за другой. Прокатываемая полоса через каждую клеть проходит только один раз, т.е. число рабочих клетей этих станов равно требуемому числу проходов полосы. Расстояние между клетями обычно меньше длины прокатываемой полосы, следовательно, она прокатывается одновременно в нескольких клетях. На непрерывных станах достигается высокая производительность при полном исключении ручного труда.

По назначению прокатные станы подразделяют на станы для производства полупродукта и станы для выпуска готового проката. К первой группе относят обжимные станы для прокатки слитков в полупродукт крупного сечения (блюминги, дающие заготовку для сортового проката, и слябинги, дающие заготовку для листового проката) и заготовочные – для получения полупродукта более мелкого сечения.

К станам для производства готового проката относят сортовые, листовые, трубные и специальные. Размер блюмингов, слябингов, заготовочных и сортовых станов характеризуется диаметром бочки валков (например, блюминг 1500; сортовой стан 350); размер листовых станов длиной бочки (например, стан 3600), а размер трубопрокатных станов – наружным диаметром прокатываемых труб.

Исходной заготовкой при прокатке служат слитки: стальные массой до 60 т, из цветных металлов и их сплавов обычно массой до 10 т. При производстве сортовых профилей стальной слиток массой до 15 т в горячем состоянии прокатывают на блюминге, получая заготовки квадратного (или близкого к нему) сечения (от 140 х 140 до 450 х 450 мм), называемые блюмами. Блюмы поступают на заготовочные станы для прокатки заготовок требуемых размеров или сразу на станы для прокатки крупных профилей сортовой стали. На заготовочных и сортовых станах заготовка последовательно проходит через ряд калибров.
^ Производство прессованных профилей
При прессовании металл выдавливается из замкнутой полости через отверстие, соответствующее сечению прессуемого профиля (см. рис. 11.3,г). Этим процессом изготовляют не только сплошные профили, но и полые (рис. 11,4). В этом случае в заготовке необходимо предварительно получить сквозное отверстие. Часто отверстие прошивают на том же прессе. В процессе прессования при движении пуансона 1 с пресс-шайбой 5 металл заготовки 2 выдавливается в зазор между матрицей 3 и иглой 4. Прессование по рассмотренным схемам называется прямым. Значительно реже применяют обратное прессование, схема деформирования которого приведена на . рис. 11.5.

Исходной заготовкой при прессовании служит слиток или прокат. Состояние поверхности заготовки оказывает значительное влияние на качество поверхности и точность прессованных профилей. Поэтому во многих случаях заготовку предварительно обтачивают на станке; после нагрева поверхность заготовки тщательно очищают от окалины.

Прессованием изготовляют изделия разнообразного сортамента из цветных металлов и сплавов, в том числе прутки диаметром 3 . 250 мм, трубы диаметром 20 . 400 мм со стенкой толщиной 1,5 . 12 мм и другие профили. Из углеродистых сталей 20 . 50, конструкционных 30ХГСА, 40ХН, коррозионностойких 12Х18Н10Т и других высоколегированных сталей прессуют трубы с внутренним диаметром 30 . 160 мм со стенкой толщиной 2 . 0 мм, профили с полкой толщиной 2 . 2,5 мм и линейными размерами поперечных сечений до 200 мм.

При прессовании металл подвергается всестороннему неравномерному сжатию и поэтому имеет весьма высокую пластичность. Коэффициент, характеризующий степень деформации и определяемый как отношение площади сечения заготовки к площади сечения прессуемого профиля, при прессовании составляет 10 . 50.

Прессованием можно обрабатывать такие специальные стали, цветные металлы и их сплавы, которые ввиду низкой пластичности (особенно в литом состоянии) другими видами обработки давлением деформировать невозможно или затруднительно.

Прессованием можно получать профили сложных форм, которые не могут быть получены другими видами обработки металлов давлением (в частности, прокаткой). Точность прессованных профилей выше, чем прокатанных.

Схема всестороннего сжатия металла при прессовании приводит к значительным давлениям, действующим на инструмент. Поэтому инструмент для прессования работает в исключительно тяжелых условиях, испытывая кроме действия больших давлений действие высоких температур. Износ инструмента особенно велик при прессовании сталей и других труднодеформируемых сплавов из-за высоких сопротивления деформированию и температуры горячей обработки. Инструмент для прессования изготовляют из высококачественных инструментальных сталей и жаропрочных сплавов. Износ инструмента уменьшают применением специальных смазочных материалов; например, при прессовании трудно деформируемых сталей и сплавов используют смазочные шайбы, укладываемые на матрицу под заготовку, изготовленные из крупки доменного шлака, связанной жидким стеклом. Основным оборудованием для прессования являются вертикальные или горизонтальные гидравлические прессы.
^ Волочение машиностроительных профилей
Исходными заготовками для волочения служат прокатанные или прессованные прутки и трубы из стали, цветных металлов и их сплавов.

Волочение труб можно выполнять без оправки (для уменьшения внешнего диаметра) и с оправкой (для уменьшения внешнего диаметра и толщины стенки). На рис. 11.6, а показана схема волочения трубы на короткой удерживаемой оправке 3. В этом случае профиль полученной трубы определяется зазором между волокой 2 и оправкой 3.

Поскольку тянущая сила, приложенная к заготовке, необходима не только для деформирования металла, но и для преодоления сил трения металла об инструмент, эти силы трения стараются уменьшить применением смазки и полированием отверстия в волоке.

Обычно для получения за один проход необходимых профилей требуется деформация, превышающая допустимую. Поэтому применяют волочение через ряд постепенно уменьшающихся по диаметру отверстий. Но, поскольку волочение осуществляют в условиях холодной деформации, металл упрочняется. Для восстановления пластичности упрочненный волочением металл подвергают промежуточному отжигу.

Волочением обрабатывают различные марки стали, цветные металлы и их сплавы. Сортамент изделий, изготовляемых волочением, очень разнообразен: проволока диаметром 0,002 . 5 мм и фасонные профили, примеры которых показаны на рис. 11.7,б (призматические и фасонные направляющие; сегментные, призматические и фасонные шпонки; шлицевые валики; опорные призмы, ножи и т.д.). Волочением калибруют стальные трубы диаметрами от капиллярных до 200 мм, стальные прутки диаметрами 3 . 150 мм.

К основным операциям ковки относятся осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка.

Осадка – операция уменьшения высоты заготовки при увеличении площади ее поперечного сечения .Осаживают заготовки между бойками или подкладными плитами (рис. 12.1, а).

Разновидностью осадки является высадка, при которой металл осаживают лишь на части длины заготовки (рис. 12.1,6).

Протяжка – операция удлинения заготовки или ее части за счет уменьшения площади поперечного сечения (рис. 12.2, а). Протяжку производят последовательными ударами или нажатиями на отдельные участки заготовки, примыкающие один к другому, с подачей заготовки вдоль оси протяжки и поворотами ее на 900 вокруг этой оси. При каждом нажатии уменьшается высота сечения, увеличиваются ширина и длина заготовки. Общее увеличение длины равно сумме приращений длин за каждое нажатие, а уширение по всей длине одинаково. Если заготовку повернуть на 900 вокруг горизонтальной оси и повторить протяжку, то уширение, полученное в предыдущем проходе, устраняется, а длина заготовки снова увеличивается. Чем меньше подача при каждом нажатии, тем интенсивнее удлинение. Однако при слишком малой подаче могут получиться зажимы (рис. 12.2,б).

Протягивать можно плоскими (рис. 12.2, а) и вырезными (рис. 12.2, в) бойками. При протяжке на плоских бойках в центре изделия могут возникнуть (особенно при протяжке круглого сечения) значительные растягивающие напряжения, которые приводят к образованию осевых трещин. При протяжке с круга на круг в вырезных бойках силы, направленные с четырех сторон к осевой линии заготовки, способствуют более равномерному течению металла и устранению возможности образования осевых трещин.

Деформация при протяжке может быть выражена величиной уковки:
У = F_н/F_к,
где F_н – начальная (бóльшая) площадь поперечного сечения; F_к – конечная (меньшая) площадь поперечного сечения после протяжки.

Очевидно, чем больше уковка, тем лучше про кован металл, тем выше его механические свойства. Поэтому протяжку применяют не только для получения поковок с удлиненной осью (валы, рычаги, тяги и т.п.), но и в чередовании с осадкой для большей уковки металла заготовки.

Прокатка является одним из самых древних способов обработки давлением. Изображение примитивного прокатного стана мы встречаем на рисунках Леонардо да Винчи, датированных 1495 годом. Сначала прокатное производство играло подсобную роль. Прокатке подвергались только пластичные металлы. Из олова методом прокатки получали органные трубы, из свинца – оконные переплеты. В конце XVIII века начали прокатывать железо и малоуглеродистую сталь. Это была революция в технике. В 1862 году впервые был применен электродвигатель для привода прокатного стана.

Из всей выпускаемой стали прокатке подвергается примерно

75%. Основными потребителями прокатной промышленности являются:

метизная промышленность – 25%; машиностроение – 42%, строительство 20%;

остальные виды промышленности – 13%.

Существуют три основных вида прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая (рис.2.1).

При продольной прокатке деформация металла происходит между вращающимися в разные стороны валками. При этом уменьшается площадь поперечного сечения заготовки и увеличивается ее длина (рис. 2.1, а). Этот способ используется при изготовлении профильного и листового проката.

При поперечной прокатке валки, вращаясь в одном направлении, передают вращение заготовке, которая деформируется вдоль оси валков (рис. 2.1,б).

Рис.2.1. Основные схемы прокатки: а – продольная; б – поперечная;

в поперечно-винтовая; 1 – валки; 2 заготовка

При продольно-винтовой прокатке благодаря расположению валков под углом заготовка кроме вращательного движения имеет еще и поступательное (рис. 2.1, в). Этим способом получают пустотелые заготовки для бесшовных труб и периодический прокат.

Способ продольной прокатки имеет наибольшее распространение. Участок, на котором металл подвергается деформации, назы

вают очагом деформации (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема действия сил в момент захвата заготовки валками

Дуга АВ, по которой валок соприкасается с прокатываемым металлом, называется дугой захвата lg. Проекция дуги захвата на горизонтальную ось называется длиной очага деформации l. Центральный угол α, соответствующий дуге захвата, называется углом захвата.

где D диаметр валка.

Длина дуги захвата

Деформация при прокатке характеризуется следующим обраем:

Уменьшение высоты заготовки называется абсолютным обжатиΔh =

Отношение абсолютного обжатия к начальной высоте называется относительным обжатием и представляет собой степень деформации при прокатке:

U = Δh ⋅100% = H − h ⋅100% .

Отношение длины заготовки после прокатки L к длине заготовки до прокатки L0, характеризующее продольную деформацию, называется коэффициентом вытяжки.

где F0, F1 площади поперечного сечения заготовки до и после прокатки.

Степень деформации U и коэффициент вытяжки μ являются важнейшими параметрами, необходимыми при проектировании технологического процесса прокатки.

Определим условия захвата заготовки валками. При соприкосновении заготовки с вращающимися валками последние будут оказывать на нее действие в виде приложения силы Р, направленной нормально к поверхности валков, и силы трения Q, направленной по касательной (см. рис. 2.2).

Для выявления действия этих сил на заготовку спроектируем их на горизонтальную ось и получим, что к точке начала соприкосновения металла с валками приложены две силы Рx и Qx, действующие в противоположных направлениях. Захват заготовки станет возможным, если Qx> PX.

где f коэффициент трения между валками и заготовкой,

В свою очередь, PX=P ⋅sin α.

Тогда условие захвата заготовки валками запишется следующим образом:

P ⋅f ⋅cos α > P ⋅sin α

f ⋅cos α > sin α, f > tgα.

Выражая коэффициент трения f через тангенс угла трения ϕ,

получим tgϕ > tgα,

т.е. для осуществления захвата заготовки валками угол захвата α

должен быть меньше угла трения ϕ.

Угол захвата зависит от величины обжатия, диаметра валков, состояния их поверхности, наличия смазки, а также от способа прокатки (горячая или холодная). Максимальный угол захвата при горячей прокатке принят 15 … 22°, а при холодной – 3 … 8°.

Изделия, полученные прокаткой, называются сортаментом.

Весь прокат разбит на следующие основные группы:

сортовой; листовой; трубы;

специальные виды проката.

Группа сортового проката является наиболее разнообразной. Изделия этой группы подразделяются на профили общего назначения (квадрат, лента, полоса, швеллер, двутавр, катанка и т.д.) и профили специального назначения (рельсы, профили сельскохозяйственного назначения).

Листовой прокат подразделяется на группы по своему назначению (автолист, котельный, кровельный, консервный и т.д.) и по толщине (h

Инженерный профиль — это длинное изделие с определенной формой поперечного сечения (длина одного размера намного больше, чем боковое измерение).

Данные о группах профилей, которые имеют разные формы и размеры, называются диапазонами.

Весь спектр инженерных профилей, полученных обработкой давлением, можно разделить на четыре основные группы: высококачественные профили, листовой металл, трубы и периодические профили.

Профили сортов (рис. 23, а) делятся на простые геометрические фигуры (квадраты, круги, шестиугольники, прямоугольники) и профили (каналы, рельсы, углы, профили тройников и т. Д.).

Сталь и листовой металл из цветных металлов используются в различных отраслях промышленности. В этом отношении, например, стальные листы можно разделить на автомобили, трансформаторы и кровельные плиты.

Расширяется производство листового металла с оловянным, цинковым, алюминиевым и пластиковым покрытием. Кроме того, стальные листы делятся на плиты (толщина 4-160 мм) и листы (толщина менее 4 мм). Листы толщиной менее 0,2 мм называются фольгой.

Трубы можно разделить на бесшовные и сварные.

Бесшовные трубы используются в наиболее важных случаях трубопроводов, работающих в суровых условиях под внутренним давлением.

Периодический профиль меняет форму и площадь поперечного сечения периодически вдоль оси заготовки (рис. 23, б). Они используются в качестве заготовок для последующей штамповки и в качестве заготовок для окончательной обработки.

Прокатка, прессование и волочение были использованы для изготовления инженерного профиля. Таким образом, помимо группировки по геометрическим свойствам, профили также делятся по способу изготовления.

Производство ламинатного профиля

До 90% всех рафинированных сталей и большинства цветных металлов проката. Во время прокатки металл пластически деформируется вращающимся валком. Относительное положение валка и заготовки, форма и количество валков могут отличаться. В дополнение к наиболее распространенным типам вертикального качения (рисунок 3.4.6), выделяются еще два типа — горизонтальный и горизонтальный спиральный.

При прокатке в горизонтальном направлении (рис. 24, а) валки 1 вращаются в одном направлении и дают вращение заготовке 2 для деформации заготовки.

Во время поперечно-спиральной прокатки (рис. 24, б) валок 1 располагается под углом и уведомляет заготовку 2 во время деформации вращения и перемещения.

Поперечный (а) и поперечный винт (б) Схема прокатки: 1 валок: 2 заготовки; 3-оправка

При прокатке бесшовных труб первая операция мигает — образование отверстий в слитках или круглых заготовках. Эта операция выполняется при высоких температурах в прошивном стане.

Чаще всего используются сверлильные мельницы с двумя бочкообразными валками, оси которых расположены под небольшим углом (5-15 °) относительно друг друга (см. Рис. 24, б). Оба ролика 1 вращаются в одном направлении. Другими словами, в этом случае используется принцип поперечного спирального крена.

Благодаря такому расположению валков заготовка 2 подвергается как вращательным, так и поступательным перемещениям.

В этом случае в металле создается радиальное растягивающее напряжение. Это позволяет металлу течь радиально из центра, образуя внутреннюю полость, облегчая сверление отверстий с оправкой 3, прикрепленной к траектории заготовки.

Последующая прокатка сшитой заготовки до необходимого диаметра и толщины стенки производится на прокатном стане. Например, в наиболее распространенном способе трубы прокатывают с помощью короткой оправки 2 в так называемой автоматической двухвалковой мельнице (рис. 25). Рулон 1 образует непрерывно расположенную круглую колею, а зазор между оправкой 2, закрепленной на длинном валу, и потоком ролика определяет толщину стенки трубы.

Схема прокатки труб в автоматической мельнице

Сварные трубы изготавливаются из плоской заготовочной ленты (называемой полосой) или листа, ширина которого соответствует окружности трубы (или половине длины). Процесс изготовления сварной трубы включает в себя следующие основные операции: сгибание плоской заготовки в трубу, приварка кромки, уменьшение диаметра получаемой трубы (уменьшение)

Когда получена труба со спиральным швом, лента, размотанная с рулона, спирально наматывается вокруг трубы и приваривается по краям.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Читайте также: