ГЕОМЕТРИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ При продольной прокатке одновременно

ГЕОМЕТРИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ При продольной прокатке одновременно пластической деформации подвергается не весь объем обрабатываемого металла, а только его небольшая часть, находящаяся вблизи валков. Объем прокатываемого металла, заключенный между плоскостью входа АА 1 металла в валки и плоскостью выхода ВВ 1 металла из валков, называется геометрическим очагом деформации. Прокатное производство, часть 1 1

ГЕОМЕТРИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ Дуга АВ, по которой деформируемый металл контактирует с валками называется дугой захвата, а центральный угол α, соответствующий дуге захвата, - углом захвата. Проекция очага деформации на горизонтальную ось – это длина очага деформации ( Ɩ ). При прокатке исходная полоса толщиной Н 0 обжимается валками до толщины Н 1 на величину абсолютного обжатия: ∆Н = Н 0 – Н 1 Прокатное производство, часть 1 2

ГЕОМЕТРИЯ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ Для нахождения угла захвата используют формулу: cos = Длина очага деформации определяется по формуле: где R и D, соответственно, радиус и диаметр валков. Прокатное производство, часть 1 3

ПАРАМЕТРЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ Для оценки величины деформации прокатке используют безразмерные величины, как: 1. Коэффициент обжатия (η) 2. Коэффициент уширения (β) 3. Коэффициент вытяжки (λ) , где L 0 и L 1 - длина заготовки, соответственно, до и после прокатки Прокатное производство, часть 1 4

ПАРАМЕТРЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ Согласно основному закону пластической деформации – УСЛОВИЕ ПОСТОЯНСТВА ОБЪЕМА – объем тела до деформации равен объему тела после деформации: где V 0 и V 1 – объем металла, соответственно, до и после прокатки. Для оценки интенсивности деформации применяют относительное обжатие εН, относительное уширение εВ, относительное удлинение εl: ; ; Прокатное производство, часть 1 5

ПАРАМЕТРЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ При малых степенях деформации с большой точностью можно записать: εВ + εl – εH = 0 При больших степенях деформации: , где каждое из слагаемых представляет собой истинную, или логарифмическую, деформацию в соответствующем направлении. Прокатное производство, часть 1 6

ПАРАМЕТРЫ ДЕФОРМАЦИИ ПРОКАТКЕ В практике чаще всего для характеристики деформации прокатке используют коэффициент вытяжки (λ): где F 0 и F 1 – площадь поперечного сечения заготовки, соответственно, до и после прокатки. и относительную степень обжатия (ε): Если прокатку осуществляют за несколько проходов, то суммарный коэффициент вытяжки (λСУМ) определяют как произведение коэффициентов вытяжки после каждого прохода: где n – число проходов при прокатке Прокатное производство, часть 1 7

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов Характер пластической деформации зависит от процессов упрочнения и разупрочнения. Упрочнение (наклеп)- совокупность явлений, связанных с ростом прочностных характеристик металла в процессе пластической деформации. Разупрочнение – представляет собой совокупность явлений, связанных с уменьшением прочностных характеристик в процессе пластической деформации. Прокатное производство, часть 1 8

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металлов Существует деформации: несколько классификаций видов 1. Деформацию делят на горячую, неполную холодную, холодную; 2. Деформацию делят на горячую, теплую, холодную; 3. Деформацию делят на горячую и холодную. Прокатное производство, часть 1 9

При горячей деформации металл не получает упрочнения. Процесс протекает при температуре выше температуры рекристаллизации. Рекристаллизация успевает пройти полностью. Новые равноосные зерна полностью заменяют деформированные зерна, искажение кристаллической решетки отсутствует. Трекр = 0, 4 * Тпл Неполная горячая деформация характеризуется незавершенностью рекристаллизации, которая не успевает закончиться во время деформации, т. к. ее скорость ниже, чем скорость деформации. Часть зерен в металле остается деформированной, и металл упрочняется. Этот вид деформации наиболее вероятен при температурах, незначительно превышающих температуру рекристаллизации. Прокатное производство, часть 1 10

Неполная холодная деформация – это деформация, при которой рекристаллизация не происходит, но протекает процесс возврата. Температура деформации выше температуры начала возврата, а скорость деформации не превышает скорости возврата. Остаточные напряжения в значительной мере снимаются, а интенсивность упрочнения понижается. При холодной деформации разупрочняющие процессы (возврат и рекристаллизация) не происходят. Температурный интервал холодной деформации расположен ниже температуры рекристаллизации. После нее деформированная структура металла полностью сохраняется. Прокатное производство, часть 1 11

Холодная деформация применяется в следующих случаях: 1. Когда сечения обрабатываемого металла малы, а из-за большого отношения поверхности к объему охлаждение происходит так быстро, что практически невозможно обеспечить высокую температуру в зоне деформации (прокатка тонких листов); 2. Когда необходимо получить изделия (проволоку, листы, ленты) повышенной точности с хорошим качеством поверхности или с заданным уровнем механических свойств. При холодной деформации кристаллы изменяют свою форму и размеры. Из беспорядочно ориентированных они вытягиваются вдоль направления деформации в виде волокон, образуя волокнистую структуру. При этом наблюдается резко выраженная неравномерность механических свойств в различных направлениях (анизотропия свойств). С увеличением степени деформации растут показатели прочности, а пластичность снижается. Прокатное производство, часть 1 12

Для изучения влияния степени деформации на механические свойства металлов и сплавов применяют испытания на растяжение, сжатие и кручение Испытание на растяжение – наиболее простой и распространенный, поскольку именно этим способом легче всего достигается одноосное напряженное состояние, которое сохраняется до момента образования шейки на образце. Прокатное производство, часть 1 13

Испытание на растяжение Прокатное производство, часть 1 14

Испытание на растяжение Описание Результат Ширина × Толщина 3, 41 × 3, 41 мм Начальное сечение S 0 11, 63 мм Расчетная длина L 0 39, 60 мм Длина после разрыва Lк 41, 50 мм Диаметр после разрыва Dк 0, 00 мм Предел текучести при 0, 20% 517, 76 МПа Предел прочности 892, 49 МПа Удлинение при разрушении 4, 80 % Сужение при разрушении 7, 48 % Прокатное производство, часть 1 15

Сопротивление металла пластической деформации – напряжение одноосного растяжения или сжатия в условиях развитой пластической деформации где РР- максимальная сила разрыва, Н; F 0 – площадь поперечного сечения рабочей части образца до разрыва, мм 2. Ед. измерения 1 кг · с = 10 Н Прокатное производство, часть 1 16

В качестве показателя деформации используют также следующие величины: 1. Относительное удлинение: 2. Относительное сужение: 3. Истинное сужение: Прокатное производство, часть 1 17

УСЛОВИЕ ЗАХВАТА МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ Захват металла вращающимися валками, сопровождающийся изменением размеров прокатываемой полосы, обеспечивается наличием контактного трения между полосой и рабочей поверхностью валков. Условие захвата металла валками рассматривают для двух периодов прокатки: неустановившегося и установившегося. Прокатное производство, часть 1 18

УСЛОВИЕ ЗАХВАТА МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ 1. Неустановившийся период прокатки включает захват полосы валками и заполнение области деформирования до момента образования некоторой длины переднего конца полосы за пределами области деформирования. По мере заполнения щели между валками, условия деформирования металла непрерывно изменяются. При соприкосновении полосы с вращающимися валками между ними возникает взаимодействие. Валки действуют на полосу нормальной силой N, стремясь оттолкнуть металл, и силой трения Т, втягивающей его в зазор между валками. В свою очередь полоса давит на валки силой Р и тормозит их вращение силой Т 0. Прокатное производство, часть 1 19

УСЛОВИЕ ЗАХВАТА МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ «Неустановившийся период прокатки» Для определения захватывающей способности валков сопоставляют действие сил N и Т в направлении прокатки, т. е. сравнивают горизонтальные проекции этих сил: При этом возможны 3 случая: 1. Tx > Nx – будет происходить захват полосы в валки; 2. Tx = Nx – наблюдается состояние равновесия, т. е. валки будут вращаться, а полоса останется неподвижной; 3. Tx < Nx – полоса будет отбрасываться от валков. Прокатное производство, часть 1 20

УСЛОВИЕ ЗАХВАТА МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ «Неустановившийся период прокатки» С учетом всего вышесказанного, условие захвата можно записать: или Если принять, что трение в рассматриваемом случае подчиняется закону Амонтона-Кулона, т. е. , где μ – коэффициент трения, то будет справедливой запись: μ > tgα Прокатное производство, часть 1 21

УСЛОВИЕ ЗАХВАТА МЕТАЛЛА ВАЛКАМИ «Неустановившийся период прокатки» Так как при малых углах tgα ≈ α, то условие захвата можно преобразовать так: μ>α Если взять равнодействующую сил T и N, обозначив ее через R, то условие захвата примет вид: β > α, где β – угол трения, образуемый силами N и R. Прокатное производство, часть 1 22