Моделирование процесса прокатки. Исследование

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЧАГА ДЕФОРАЦИИ

Цель работы

 

Изучить процесс прокатки на модели, исследовать параметры, характеризующие очаг деформации при прокатке.

 

Теоретические сведения

 

Прокаткой называется процесс обработки металлов давлением, при котором необходимое изменение формы и размеров заготовки осуществляется путем пропускания ее между вращающимися валками.

В процессе прокатки металл непрерывно втягивается в зазор между валками под действием сил трения между металлом и валками. Для осуществления процесса прокатки необходима определенная величина этих сил трения. Так, при наиболее распространенной продольной прокатке на заготовку со стороны валков действуют нормальные силы N и сила трения Т (рис.11.1).

Рисунок 11.1 – Схема прокатки

 

Спроектировав эти силы на горизонтальную ось, можно записать условие захвата металла валками (по отношению к одному валку, т.к. система симметрична):

.

Угол называется углом захвата. Выразив силу трения как

 

,

 

где - коэффициент трения, и подставив это выражение в условие захвата, получим:

 

или

 

.

 

Таким образом, для осуществления захвата металла валками необходимо, чтобы коэффициент трения между валками и заготовкой был больше тангенса угла захвата. Часть объема, заключенного между валками, называется очагом деформации (АВВ^/А^/). Установлено, что пластическая деформация распространяется также и на зоны, прилегающие к этому объему. В связи с этим объем АВВ^/А^/ (см. рис.11.1) принято называть геометрическим очагом деформации или контактной зоной деформации.

Форму геометрического очага деформации при прокатке между гладкими валками характеризуют следующие параметры (см. рис.11.1):

1 Исходные размеры (высота Н₀, ширина В₀ и длина L₀) заготовки перед прокаткой (в миллиметрах).

2 Высота H_n, ширина B_n и длина L_n полосы на выходе из валков (в миллиметрах), где n – количество проходов заготовки через клеть прокатного стана, изменяется от 0 до 6.

3 Абсолютное обжатие, Н_n, мм:

 

. (11.1)

 

4 Абсолютное суммарное обжатие , мм:

 

. (11.2)

 

5 Относительное обжатие , %:

 

. (11.3)

 

6 Относительное суммарное обжатие , %:

 

 

. (11.4)

 

7 Абсолютное уширение , мм:

 

. (11.5)

 

8 Суммарное абсолютное уширение , мм:

 

. (11.6)

 

9 Угол захвата :

, (11.7)

 

где D – диаметр валка (см. рис.11.1), мм.

10 Коэффициент вытяжки полосы, :

 

. (11.8)

 

11 Суммарный коэффициент вытяжки :

 

. (11.9)

 

Геометрические размеры очага деформации и условия трения на контактной поверхности определяют напряженно-деформированное состояние и кинетику течения металла в очаге деформации.

При моделировании процесса прокатки часто в качестве прокатываемого материала используют свинец, который имеет сравнительно низкую температуру плавления (327⁰С), а следовательно, и низкую температуру начала рекристаллизации (–33⁰С). Поэтому физическое поведение свинца в процессе пластической деформации довольно близко к поведению стали при горячей прокатке. В настоящей работе свинец принят в качестве материала прокатки.