Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Прокатно-прессово-волочильное производство

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 632631.01.99
В учебном пособии изложены вопросы теории и технологии процессов прокатки, прессования и волочения металлов. Рассмотрен порядок технологиче- ских расчетов и приведены примеры расчетов получения длинномерных изделий методами прокатки, прессования и волочения. Даны задачи для самостоятельной работы, а также вопросы и задания для самопроверки. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 22.04.02 «Металлургия»
Константинов, И. Л. Прокатно-прессово-волочильное производство/КонстантиновИ.Л., СидельниковС.Б., ИвановЕ.В. - Краснояр.: СФУ, 2015. - 80 с.: ISBN 987-5-7638-3310-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/549915 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
В учебном пособии изложены вопросы теории и технологии процессов прокатки, прессования и волочения 
металлов. Рассмотрен порядок технологических расчетов и приведены примеры расчетов получения длинномерных изделий методами прокатки, прессования и волочения. Даны задачи для самостоятельной работы, 
а также вопросы и задания для самопроверки. 

SIBERIflfl FEDERAL UfWERSITY 

И. Л. Константинов 
С. Б. Сидельников 
Е. В. Иванов 

ПРОКАТНО-ПРЕССОВО-ВОЛОЧИЛЬНОЕ 
ПРОИЗВОДСТВО 

У ч е б н о е 
п о с о б и е 

Введение 
 

1 

Министерство образования и науки Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
И. Л. Константинов 
С. Б. Сидельников 
Е. В. Иванов 
 
ПРОКАТНО-ПРЕССОВО-ВОЛОЧИЛЬНОЕ  
ПРОИЗВОДСТВО 
 
 
Рекомендовано Федеральным государственным автономным 
образовательным учреждением высшего профессионального 
образования «Национальным исследовательским технологическим университетом «МИСиС» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся 
по направлению подготовки «Металлургия» (рег. № 3037        
от 29.05.2015) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2015 

Прокатно-прессово-волочильное производство 
 

2 

УДК 621.778(07) 
ББК 34.622я73 
        К65 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Константинов, И. Л. 
К65  
Прокатно-прессово-волочильное производство : учеб. пособие / 
И. Л. Константинов, С. Б. Сидельников, Е. В. Иванов. – Красноярск : 
Сиб. федер. ун-т, 2015. – 80 с. 
ISBN 987-5-7638-3310-2 
 
В учебном пособии изложены вопросы теории и технологии процессов 
прокатки, прессования и волочения металлов. Рассмотрен порядок технологических расчетов и приведены примеры расчетов получения длинномерных изделий 
методами прокатки, прессования и волочения. Даны задачи для самостоятельной 
работы, а также вопросы и задания для самопроверки. 
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 
бакалавров 22.04.02 «Металлургия» 
 
 
   Электронный вариант издания см.: 
           http://catalog.sfu-kras.ru 
УДК 621.778(07) 
ББК 34.622я73
 
ISBN 978-5-7638-3310-2                                                              © Сибирский федеральный  
                                                                                                университет, 2015 

Введение 
 

3 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4 
 
1. ПРОКАТНОЕ  ПРОИЗВОДСТВО ................................................................. 6 
1.1. Очаг деформации и его параметры. Коэффициенты  
       деформации. Условия захвата полосы валками ................................... 6 
1.2. Нейтральный угол и соотношения между скоростями движения  
       металла и валков. Уширение и влияние на него внешних зон ......... 14 
1.3. Определение контактной площади прокатываемого металла  
       с валками. Среднее давление прокатки. Усилие прокатки ............... 17 
Задачи ............................................................................................................ 31 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 35 
 
2. ПРЕССОВОЕ  ПРОИЗВОДСТВО ............................................................... 37 
2.1. Сущность прессования .......................................................................... 37 
2.2. Показатели деформации при прессовании ......................................... 38 
2.3. Определение размеров заготовки для прессования ........................... 40 
2.4. Расчет составляющих полного усилия прессования. 
       Факторы, влияющие на усилие прессования ...................................... 44 
Задачи ............................................................................................................ 51 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 56 
 
3. ВОЛОЧИЛЬНОЕ  ПРОИЗВОДСТВО ......................................................... 58 
3.1. Сущность и виды волочения ................................................................ 58 
3.2. Показатели деформации при волочении. Основы составления  
       маршрута волочения проволоки. Получение проволоки  
       с заданными механическими свойствами ........................................... 59 
3.3. Определение силы и напряжения волочения при различных  
       вариантах технологического процесса. Факторы, влияющие  
       на силу волочения. Коэффициент запаса при волочении ................. 63 
Задачи ............................................................................................................ 70 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 72 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК ............................................................ 75 
 
ПРЕДМЕТНЫЙ  УКАЗАТЕЛЬ ........................................................................ 76 
 

Прокатно-прессово-волочильное производство 
 

4 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Процесс обработки металлов давлением объединяет группу методов 
изготовления изделий, заготовок или полуфабрикатов, основанных на пластической деформации металлов. К числу основных видов, с помощью      
которых получают главным образом длинномерную продукцию, относят 
прокатку, прессование и волочение (ППВ). Теоретические основы ППВ,         
а также оборудование, инструмент и технологии для реализации этих видов являются предметом изучения дисциплины «Прокатно-прессововолочильное производство». 
Целью изучения дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное производство» является знакомство с основами разработки технологических 
процессов получения полуфабрикатов из черных и цветных металлов           
и сплавов с помощью прокатки, прессования и волочения, включая расчеты энергосиловых параметров процессов, выбор основных операций, оборудования и инструмента. 
Изучение дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное производство» позволит узнать: 
● понятия, термины и сущность операций ППВ, 
● принципы составления технологических процессов ППВ, 
● основное оборудование и инструмент, применяемые для процессов 
ППВ; 
приобрести умения:  
● по выбору и расчету необходимого оборудования, 
● оценке технических решений, обеспечивающих высокое качество 
продукции, 
● расчету основных параметров технологически процессов ППВ; 
получить навыки: 
● по выбору и режиму обработки материала исходя из условий его 
эксплуатации и комплекса предъявляемых требований, 
● пользованию нормативно-технологической документацией. 
В данном курсе также рассматривается характер протекания процессов деформирования заготовок при различных операциях в целях установления наиболее благоприятных соотношений между размерами и формой 
заготовок и получаемых изделий. 
Назначение представленного пособия – помочь студентам на практике глубже усвоить основы дисциплины «Прокатно-прессово-волочильное 

Введение 
 

5 

производство», развить у них инженерное мышление, подготовив к самостоятельному решению новых задач, возникающих в процессе изучения 
других специальных дисциплин технологической направленности, а также 
в процессе практической деятельности. 
Задачи составлены по всем разделам дисциплины, каждый из которых содержит перечень основных формул, а также необходимые для расчетов номограммы и справочные данные, и в конце каждого приведены 
примеры технологических расчетов изучаемых процессов ППВ. 
Пособие может быть использовано студентами для выполнения упражнений, домашних заданий и контрольных работ. 

Прокатно-прессово-волочильное производство 
 

6 

 
1. ПРОКАТНОЕ  ПРОИЗВОДСТВО 
 
 
1.1. Очаг деформации и его параметры.  
Показатели деформации. 
Условия захвата полосы валками 
 
Прокаткой называют процесс деформации металла, осуществляемый 
обжатием исходной заготовки между вращающимися валками с целью 
уменьшения поперечного сечения заготовки и придания ей заданной формы. 
 

 

Прокатка – это один из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением. Широкое применение прокатки объясняется рядом ее преимуществ по 
сравнению с другими видами обработки давлением (прессование, волочение), а также высокой производительностью этого процесса при 
меньшей стоимости получаемых изделий. Существует много видов 
прокатки, и одним из наиболее распространенных видов является продольная прокатка в валках, имеющих гладкую бочку, с помощью которых получают плоский прокат 
(рис. 1.1). Этот вид прокатки и будет 
рассмотрен в дальнейшем. 

Рис. 1.1. Схема продольной прокатки  
в валках с гладкой бочкой: 1 – прокатный 
валок; 2 – плоский прокат 

Процесс прокатки называют простым, если соблюдаются следующие условия: оси валков параллельны и лежат в одной плоскости, валки 
имеют одинаковые диаметры и вращаются в разные стороны с одинаковыми окружными скоростями, прокатываемый металл однороден по своим 
механическим свойствам, и на него действуют только силы от валков. 
При плоской прокатке условимся называть прокатываемый металл 
полосой. Пространство, ограниченное сверху и снизу дугами захвата АВ, 
боковыми гранями полосы и плоскостями входа и выхода металла из валков, называется геометрическим очагом (зоной) деформации (рис. 1.2). 

1

2

Н0 

Н1 

1. Прокатное производство 
 

7 

Разность высот полосы при входе и выходе из валков называют        
абсолютным обжатием: ΔН = Н0 – Н1; разность между конечной и начальной шириной полосы – абсолютным уширением: ΔВ = В1 – В0. 
 

 
 
Рис. 1.2. Схема очага деформации при прокатке 
 
Дугу АВ, по которой валок соприкасается с металлом, называют дугой захвата, а горизонтальную проекцию этой дуги lд принимают за длину 
геометрического очага деформации. Углом захвата α называют центральный угол, соответствующий дуге захвата, и находят по уравнению 

cos α = 1 – ΔН/D. 

При небольших углах захвата (α = 10÷15°) можно считать, что             
α ≈ sin α, и тогда 

.
Н
R
Δ
α ≈
 

Горизонтальная проекция дуги захвата lд = R ⋅ sin α или из треугольника ABC в зависимости от обжатия (рис. 1.1) 
 

2

д
.
2
Н
l
R Н
Δ
⎛
⎞
=
Δ
+ ⎜
⎟
⎝
⎠
 

Н1 

Н0 

В1 

В0 

R 

В 
А 

С 

Е 

А 

Прокатно-прессово-волочильное производство 
 

8 

При малых углах захвата вторым членом подкоренного выражения 
можно пренебречь и величину длины дуги захвата с достаточной точностью для практических расчетов определять из равенства 

д
.
l
R Н
=
Δ
 

Если радиусы валков R1 и R2 существенно различаются, то длину зоны 
деформации определяют по выражению 

1
2
д
1
2

2
.
R R
l
Н
R
R
=
Δ
+
 

Для характеристики пластического деформирования металла при 
прокатке используют величины, называемые соответственно коэффициентами: вытяжки полосы λ = L1/L0; уширения (или обжатия по ширине)          
β = B1/B0; обжатия по толщине 1/η = H0/H1. 
Так как плотность материала при пластической деформации практически не изменяется, то и объем деформируемого тела остается неизменным. Поэтому произведение этих коэффициентов равно единице: 

1
1
1
1

0
0
0
0
1.
Н
В
L
V
Н
В
L
V
η⋅β⋅λ =
⋅
⋅
=
=
 

Для характеристики малой пластической деформации используют 
относительные величины: 

обжатия 
0
1

0
0
;
H
H
H
H

H
H
−
Δ
ε
=
=
 

уширения 
1
0

0
0
;
B
B
B
B

B
B
−
Δ
ε
=
=
 

удлинения 
1
0

0
0
.
L
L
L
L

L
L
−
Δ
ε =
=
 

Суммарный коэффициент вытяжки за n проходов рассчитывается 
как произведение частных коэффициентов вытяжек λi в каждом проходе: 

0
1
2 ...
.
n
n

F
F
Λ = λ ⋅λ ⋅
⋅λ =
 

Значения суммарного и среднего коэффициентов вытяжки при прокатке некоторых металлов и сплавов приведены в табл. 1.1. 
Процесс прокатки целесообразно разбить на ряд последовательно 
выполняемых периодов. 

1. Прокатное производство 
 

9 

Таблица 1.1 

Значения суммарного и среднего коэффициентов вытяжки 

Металл или сплав 
Марка 
Коэффициент вытяжки 

средний λ 
суммарный Λ

Медь 
М0, М1 
1,5 
20 

Латунь 

Л90, Л80 
1,7 
15 

Л68 
1,30÷1,35 
10 

Л63 
1,25÷1,30 
4 

ЛС59-1 
1,20÷1,25 
2 

Бронза 

БрКд0,5 
1,25÷1,30 
15 

БрБ2 
1,15÷1,20 
1,4 

БрОФ6,6-0,4 
1,30÷1,35 
10 

БрКмц3-1 
1,30 
5 

БрКд0,5 
1,30 
10 

Медно-никелевые сплавы 
мельхиор МН19 
1,30÷1,35 
15 

нейзильбер МНЦ15-20 
1,30÷1,35 
15 

Никелевые сплавы 
никель Н1 
 
 

НК0,2 
1,3 
20 

НМЦ2,5 
 
 

Монель-металл 
НМЖц28-2,5-1,5 
1,3 
18 

нихром Х20Н80 
1,2 
5 

Алюминий 
А5 
1,45 
100 

Алюминиевые сплавы 

АМц 
1,30 
3,6 

АМг2 
1,27 
3,0 

Д18 
1,33 
2,8 

Д16 
1,20 
2,2 

АМг3, АМг5, АМг6 
1,20 
2,2 

В95 
1,15÷1,20 
3,0 

 
В течение первого периода происходит захват полосы валками (или 
принудительная подача полосы в зазор между валками) и заполнение области деформирования до момента образования некоторой длины переднего 
конца полосы за пределами очага деформации. По мере заполнения металлом зазора между валками условия деформирования металла непрерывно 
изменяются, поэтому данный период прокатки называют неустановившимся. 
Рассмотрим схему сил, возникающих между полосой и валками в неустановившемся периоде прокатки (рис. 1.3). 
При соприкосновении полосы с вращающимися валками между        
ними возникает взаимодействие. Валки действуют на полосу силой N 
(нормальная сила), стремясь оттолкнуть металл от валков. Направление 
этой силы перпендикулярно к касательной, проведенной к точке О – точке 
касания валка и полосы. В то же время со стороны валков по касательной  

Прокатно-прессово-волочильное производство 
 

10 

к точке О действует сила Т (сила трения), втягивающая полосу в зазор        
между валками. В свою очередь полоса давит на валки силой Р и тормозит 
их вращение силой Т0. Для определения захватывающей способности валков 
сопоставляют действие сил N и Т в направлении прокатки, т. е. сравнивают 
горизонтальные проекции этих сил, которые будут соответственно равны: 

 

Тх = Т⋅cos α; 

Nx = N⋅sin α. 

При всех значениях Тх < Nx 
валки будут отталкивать полосу. Равенство Тх = Nx является крайним 
(предельным) условием захвата, когда при незначительном перевесе той 
или иной силы происходит захват 
или наблюдается проскальзывание 
валков по переднему концу полосы. 
Захват полосы валками, т. е. начало 
втягивания металла в зазор между 
ними, характеризуется непрерывным 
увеличением 
скорости 
переднего 
конца в продольном направлении. 
Тогда условие захвата можно записать следующим образом: 

Рис. 1.3. Схема действия сил  
в неустановившемся периоде прокатки 

cos 
1
sin
T
N

⋅
α >
⋅
α
 

или 

tg .
T
N >
α  

Если принять, что трение в рассматриваемом случае подчиняется закону Амонтона–Кулона, т. е. 

Т = μ ⋅ N, 

где μ – коэффициент трения, то будет справедливой запись 

μ > tg α. 

Так как при малых углах tg α ≈ α, условие захвата можно преобразовать так: 
 
μ > α. 

N 

Р 

Т0 

Т 

α 

х