Файл: Поперечно-клиновая прокатка..pdf

3.Геометрия контактных

исвободных поверхностей

при поперечной прокатке клиньями

Для определения усилий, возникающих в процессе клиновой прокатки, вывода условий устойчивого его про­ текания, определения энергетических параметров и на­ пряжений на контактных поверхностях необходимо знать площади соприкосновения заготовки с инструментом и расположение их в пространстве.

В связи с тем что клиновая прокатка является част­ ным случаем поперечной, определим сначала параметры контактных и свободных поверхностей для случая попе­ речной прокатки плоскими плитами образцов с отноше­

формированного состояния.

На рис. 4 показана геометрия поперечного сечения за­ готовки, определенная экспериментальным путем. Схема­ тизируя поперечное сечение заготовки и характер рас­ пределения деформаций, допустимо предположить, что сечение состоит из двух пластических и двух жестких областей, вращающихся вокруг центров Оі и О2 . Совер­ шенно очевидно, что радиус свободной поверхности не может превосходить радиус исходной заготовки. Это ус­

где e = C/D — относительная величина перекрытия пло­ щадей контакта.

Условие равенства сечения заготовки до прокатки и в процессе формоизменения при плоском деформирован­ ном состоянии после некоторых преобразований приво­ дится к виду [15]

(2)

10

где

1 — eötgYj

Рис. 4. Поперечное сечение заго­ товки при поперечной прокатке плитами

Из неизвестных величин (b, е, г, уь у2, б) только одна не определяется уравнениями (2) — (5). Полное решение можно получить, рассматривая дополнительно механику пластической деформации.

На рис. 5 представлены зависимости указанных пара­ метров от степени деформации, полученные эксперимен­ тальным путем. Наибольшую погрешность, как и следо­ вало ожидать, из-за сложности измерений дало опреде­ ление угла Yi (кривая 2). Относительный радиус свободной поверхности (кривая 4) с увеличением обжатия уменьшается, оставаясь все время меньше 1 в соответст­ вии с критерием (3). Зависимость угла у 2 от степени обжатия (кривая <?) близка к линейной, причем с повыше­ нием обжатия увеличивается и угол у2. Особо следует от­ метить изменение относительной величины перекрытия площадей контакта с изменением степени обжатия (кри­ вая 1). Если при небольших обжатиях (6=1,05) она со­ ставляет 10% ширины контактной поверхности, то при 6=1,25 это отношение возрастает до 45% и пренебрегать

11

нм при определении условия устойчивого протекания про­ цесса недопустимо.

Следует также отметить, что экспериментально най­ денные параметры достаточно близко совпадают с теоре­ тическими, определяемыми по формулам (2) — (5).

При поперечной прокатке угловая скорость вращения заготовки меньше угловой скорости вращения условного

Рис. 5. Зависимость геометрических пара­ метров поперечного сечения заготовки при прокатке плитами

жесткого цилиндра диаметром d, находящегося в жест­ ком зацеплении с тем же инструментом. Отношение угловой скорости заготовки к угловой скорости условного цилиндра называют коэффициентом скольжения

СОу.ц

О характере соотношения между коэффициентом скольжения и степенью обжатия при прокатке свинцовых образцов между плитами, на контактной поверхности которых была выполнена технологическая насечка, мож­ но судить по экспериментальным данным, приведенным ниже:

Размеры контактных поверхностей очага деформации при длиновой прокатке определяются геометрией инстру­ мента, размерами прокатываемой заготовки и степенью

12

ее обжатия. Контактная поверхность состоит из парал­

лельной площадки контакта ABN и наклонной площадки контакта BCMN (рис. 6).

Условимся положение инструмента и заготовки в про­ странстве рассматривать относительно прямоугольной системы координат, у которой ось X параллельна направ­ лению перемещения инструмента, а ось У — оси заготов-

Рис. б. Контактные поверхности очага — деформации

ки. Определим косинусы углов между направлением осей и нормалью к наклонной грани клина:

дующих расчетах принято, что sin ß= ß, co sß = l. Предположим, что угловые скорости вращения участ­

Тогда на наклонной поверхности заготовки найдется точка К, линейная скорость которой будет равна скоро­ сти перемещения инструмента:

13

площадь параллельной площадки контакта

= DH/£>— коэффициент увеличения диаметра вследствие наплыва металла перед входом его в очаг деформации.

При выводе формул (18) и (19) использованы следую­

Как показали экспериментальные замеры контактных площадей, условие (20) имеет место при прокатке на клиньях с углом заострения, меньшим 10°, а условие (21) выполняется при прокатке со степенью обжатия, большей 1,2. В остальных случаях, редко встречаемых в практике, выведенные формулы дают погрешность до 10—20%•

При определении радиуса качения было принято до­ пущение (10), что угловые скорости вращения частей за­ готовки до и после выхода из очага деформации равны между собой. В реальных процессах клиновой прокатки из-за возможности прилипания поверхностей заготовки и инструмента на площадке контакта угловая скорость прокатанной части больше угловой скорости заготовки перед входом в очаг деформации, вследствие чего наблю­ дается поперечное скручивание заготовки.

Экспериментальная зависимость относительного ра­ диуса качения от обжатия, полученная при клиновой про­ катке заготовок диаметром 20 мм из стали 45 при темпе­ ратуре 1000° на клиньях с технологической насечкой, представлена ниже:

15