ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 138
Скачиваний: 0
Из анализа уравнения (71), в частности, следует, что с увеличением степени обжатия повышается отношение длин отрезков BKjKC (см. рис. 6) и проскальзывание на блюдается всегда, когда это отношение достигает вели чины 2,0—2,1. Этот вывод находится в хорошем соответ ствии с экспериментальными исследованиями.
На рис. 25, б приведен график зависимости макси мально допустимой степени обжатия от угла наклона боковой грани по условию проскальзывания (кривая 2) при постоянном угле заострения клина ß= 5°. Область выше кривой характеризуется устойчивым протеканием процесса, ниже — проскальзыванием.
Очевидно, геометрические параметры клинового ин струмента должны быть выбраны такими, при которых ресурс устойчивости прокатки по обоим условиям исчер пывается одновременно. При этом могут быть достигну ты максимальная степень обжатия и минимальные энер гетические затраты. Из рис. 25, б видно, что клину с углом заострения 5° соответствует для данных условий прокатки оптимальный угол наклона боковой грани, рав ный 22°30/. Подсчитанные аналогичным образом опти мальные значения угла наклона боковой грани в зави симости от угла заострения приведены на рис. 25, в (кри вая 2). На этом же рисунке приведен график зависимости максимально допустимой степени обжатия от угла за острения клина с соответствующим оптимальным углом наклона боковой грани (кривая /). Область ниже кри вой 1 определяет устойчивое протекание процесса по обо им условиям.
Следует отметить, что расчеты, результаты которых представлены на рис. 25, в, сделаны для определенных условий прокатки (сталь 45, температура 1100°С). При других условиях процесса изменяются значения углов и достигаемых степеней обжатия. Так, например, при про катке упрочняющихся материалов возрастают одновре менно контактные напряжения и предел прочности про катанного стержня на разрыв, а максимально достигае мая степень обжатия по условию обрыва стержня может или уменьшаться, или увеличиваться в зависимости от свойств материала.
Для устойчивого протекания дополнительных спосо бов клиновой прокатки, кроме основных условий или их части, должны выполняться и некоторые специфичес
75
кие условия, присущие только дополнительному спо собу.
Так, устойчивое протекание процесса «обратной» кли новой прокатки может нарушаться по двум причинам:
1)из-за проскальзывания, которое имеет место, как и при «прямой» прокатке, когда момент сил вращения за готовки становится меньше момента сил сопротивления вращению;
2)в результате потери устойчивости заготовки от продольного изгиба при осевом сжатии вследствие недо статочной жесткости сечения. Как известно, при осевом сжатии стержня, когда достигается определенная нагруз ка, называемая критической, последний теряет устойчи вость и изгибается. Если стержень сжат за пределом упругости, то классическое решение задач устойчивости упругих систем неприменимо, а потеря устойчивости возможна при различных нагрузках в зависимости от
характера догружения |
в момент выпучивания [52]. |
|
Если нагрузка |
фиксирована, то определение критиче |
|
ской нагрузки |
следует |
вести по решению Энгессера — |
Кармана; когда нагрузка возрастает, то критическая на грузка определяется по решению Шенли [53].
Потеря устойчивости происходит в начальный момент прокатки, когда жесткость заготовки наименьшая, а про цесс является нестационарным и вследствие образования наплыва характеризуется возрастанием усилия. Восполь
зовавшись решением Шенли, определим |
критическую |
нагрузку |
|
пгЕ!І |
(72) |
Ркр |
|
(йоО2 |
|
где / = л Р 1 — момент инерции стержня; |
ц0 — коэффи |
64
циент, характеризующий способ закрепления концов стерж ня (для процесса прокатки р0 = 0,5); Е' — касательный модуль упругости; / — длина стержня.
Касательный модуль упругости определяется экспе риментальным путем, и для конструкционных сталей в области температур 800—1200 °С он оказался пропорцио нальным пределу текучести. Коэффициент пропорцио нальности с достаточной точностью для практических целей для приведенных выше условий можно считать по стоянным и равным 2,7.
Условие стабильного протекания процесса по устой чивости на продольный изгиб запишется
Р1Ф> 2 Р У. |
(73) |
После подстановки соответствующих значений усилия и некоторых упрощений условие (73) принимает вид
Г 2 у ЛГ-$- р~ ^ ё-ат (8т— 1—лгкРприв tg'a) < |
1,94, (74) |
где т — коэффициент увеличения диаметра |
вследствие |
наплыва; б — степень обжатия; f — D/l — жесткость заго-
Рис. 26. Зависимости максимально достигаемой степени обжатия по дополнительным условиям устойчивого протекания процесса «обрат ной» прокатки (а) и прокатки труб (б)
товки; ßnpim — приведенный |
угол заострения |
клина; |
гк — относительный радиус |
качения; a — угол |
наклона |
боковой грани клина. |
|
(рис. 26, |
Экспериментальная проверка условия (74) |
||
а) показала хорошее совпадение с результатами анали тических расчетов, что свидетельствует о правомерности принятых допущений и правильности выбора способа ре шения задачи устойчивого протекания процесса «обрат ной» прокатки на продольный изгиб.
Зависимости контактных напряжений, условия устой чивого протекания процесса без проскальзывания от тех нологических параметров для «параллельной» прокатки совпадают с рассмотренными выше зависимостями для «прямой» клиновой прокатки при условии, что угол за острения клина рассматривается как приведенный.
77
Условие устойчивого протекания процесса без обрыва
шейки запишется |
|
П |
|
nd2 |
Os > |
(75) |
|
------ |
1 < і < п, |
||
4 |
|
1= 1 |
|
|
|
|
где п — количество ступеней прокатки; as — предел те кучести материала; РY — осевое усилие прокатки; d — диаметр изделия.
Для устойчивого протекания «несимметричной» про катки должно выполняться условие равенства осевых сил на каждом из участков
Pvi - P Y 2< ii1(Pzi + P z 2), |
(76) |
|
где ці — коэффициент |
трения; Pz — распорное |
усилие. |
Выполнение этого |
условия может быть достигнуто |
|
применением клиньев или с разными углами наклона бо ковой грани, или с различными углами заострения.
Вследствие разницы радиусов качения из участков в
центральной |
«жесткой» части |
заготовки наблюдается |
||
скручивание, |
которое |
может |
привести |
к разрушению. |
В главе III показано, |
что разрушение |
наступает тогда, |
||
когда |
|
tg ср = Лкр, |
(77) |
|
|
|
|||
где ф — угол закручивания заготовки; Акр — критическая степень интенсивности сдвига.
Используя формулы (22), (77), выведем дополнитель ное условие устойчивого протекания процесса без раз рушения от скручивания для «несимметричной» прокатки
Л«р> |
|
h |
^к, > Л<2, |
(78) |
|
Г*г |
|
|
|
|
|
где гКі и гК2 — относительные |
радиусы качения в |
каждом |
|||
из прокатываемых участков; |
Іх— расстояние |
между |
участ |
||
ками; ßx — угол заострения в |
радианах. |
прочности на |
|||
Для «активной» прокатки из условия |
|||||
скручивание максимальный приводной момент равен |
|||||
^ |
|
тгП3 |
°s |
|
(79) |
|
|
|
|||
или |
|
nD3 |
|
|
|
Мкр |
|
|
|
(80) |
|
----- |
5 |
|
|||
|
|
3263 |
|
|
|
78
где D — диаметр заготовки; б — степень обжатия; os — предел текучести материала.
В первом случае |
дополнительный момент приложен |
к «жесткой» части |
заготовки со стороны входа в очаг |
деформации, а во втором — со стороны выхода из очага деформации.
Для упрочняющегося материала в формулах (79),
(80)значение должно быть принято с учетом упрочнения
впроцессе прокатки.
При прокатке конусных поверхностей дополнительное условие стабильного протекания процесса определяется возможностью осевой вытяжки. При определенных усло виях, когда угол подъема клина укл больше критической величины, силы трения предотвращают осевую вытяжку и деформация приближается к плоской (аналогичной прокатке плоскими плитами с отношением //D > 2). Так как расстояние между клиньями постоянно уменьшается, возрастает степень обжатия и при достижении критиче ской величины процесс прокатки прекращается вследст вие проскальзывания.
При прокатке на отрезных клиньях с углом наклона боковой грани а=15° критический угол подъема равен 2°40/; с уменьшением угла наклона менее 15° критиче ский угол подъема клина значительно уменьшается, в связи с чем прокатку конусных поверхностей с углом об разующей к оси менее 15° рекомендуется вести обычным способом клиновой прокатки.
При свободной прокатке труб (в настоящей работе не рассматривается прокатка труб на оправке) процесс ограничивается потерей устойчивости заготовки и как следствие этого проскальзыванием. Экспериментально найденные зависимости допустимого обжатия от геомет рии инструмента при постоянной относительной толщине стенки 0,205 показаны на рис. 26, б. Как видно из рисун ка, влияние указанных параметров сказывается до опре деленного предела, выше которого процесс вообще не возможен при любых параметрах прокатки. Кривая 1 ха рактеризует зависимость максимально допустимого обжатия от угла'заострения ß при а = 30°, а кривая 2 — зависимость максимально допустимого обжатия от угла наклона боковой грани а при ß= 5°. На этом рисунке по казана зависимость данного предела от относительной толщины стенки труб (кривая 3).
79
Для толстостенных труб степень обжатия может до стигать значительной величины; для тонкостенных труб значительные обжатия могут быть получены последова тельно за несколько переходов.
При свободной прокатке труб наблюдается некоторое увеличение толщины стенки, однако при относительной толщине стенки более 0,35 происходит утонение стенки, в связи с чем сварка или полное закрытие отверстия в процессе клиновой прокатки труб затруднительны.
3. Дефекты при поперечно-клиновой прокатке
Дефекты, возникающие при клиновой прокатке, мож но разделить на две основные группы — наружные и внутренние.
К наружным дефектам относятся закаты, следы от инструмента в виде спиралевидных гребешков, искаже ния формы прокатанных участков (конусность, оваль ность, бочкообразность), недокат или смятие концевого участка, торцовая утяжина и некоторые другие.
Внутренние дефекты — образование осевой рыхло сти и вскрытие полости.
Наиболее распространенными наружными дефектами при клиновой прокатке являются закаты. Следует разли чать закаты, причиной которых служат дефекты прокаты ваемого металла (плены, волосовины, трещины, заусен цы и пр.), и закаты, возникающие из-за нарушения тех нологического режима прокатки или неправильно спроектированного клинового инструмента. Основным мероприятием по устранению закатов, образование ко торых связано с дефектами прокатываемого металла, является введение тщательного контроля заготовок пе ред их прокаткой.
Закаты, возникающие при самом процессе клиповой прокатки, бывают двух типов: продольные и поперечные. Продольные (рис. 27, а) образуются при внедрении клиньев в заготовку. Возникающие при этом наплывы металла раскатываются затем наклонными гранями кли нового инструмента. Для устранения продольного заката необходимо, чтобы моменту внедрения клиньев в заготов
ку соответствовала |
степень обжатия, не |
превы |
шающая допустимую по условию образования |
заката |
|
6=1,2—1,3. В случае если требуемая степень обжатия
80
заготовки превышает допустимую но этому условию, то на клиновом инструменте необходимо изготавливать участок захвата, обеспечивающий плавное увеличение степени обжатия от допустимой до требуемой.
Поперечные закаты могут образовываться при одно сторонней прокатке заготовки, т. е. при прокатке на клиньях с одной боковой наклонной гранью (рис. 27, б). При этом вследствие того что продольные боковые нера-
Рис. 27. Дефекты при поперечно-клиновой прокатке: а — про дольный закат; б — поперечный-.закат; в — спиралевидные гре бешки; г — недокат
6. Зак. 323 |
81 |
|
