Файл: Контактное взаимодействие металла и инструмента при прокатке..pdf

пределения показателя напряжения контактного трения по ширине полосы имеет максимум на середине полосы, тогда как эпюры рас­ пределения нормальных и касательных напряжений имеют на сере: дине полосы минимум.

Установлено [92], что для стали 08кп и алюминия с ростом нор­ мального давления напряжение трения увеличивается при одновре­ менном уменьшении коэффициента трения. На основании анализа многочисленных экспериментальных данных в работе [93] показано, что эта закономерность наблюдается при холодной и горячей обра­ ботке металлов давлением с применением смазки и без нее. Проведен­ ные нами исследования подтверждают существование такой законо­ мерности не только при прокатке различных полос, но и на одной

итой же полосе вследствие неравномерности распределения обжатий по ширине полосы, вызванной упругими деформациями валков.

Таким образом, авторами установлена обобщенная качественная

иколичественная зависимость между распределением нормального давления, напряжения трения, исходным профилем полосы и про­ филем валков. Характер распределения нормального давления и на­ пряжения трения по ширине полосы определяется неравномерностью обжатий и распределением внутренних продольных напряжений, возникающих в процессе прокатки.

4.ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ПОДКАТА

НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЖАТИЙ И НОРМАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПО ШИРИНЕ ПОЛОСЫ

При прокатке полос с исходной поперечной разнотолщинностью давление распределяется по ширине полосы неравномерно. Наличие вогнутости способствует увеличению, а выпуклости — уменьшению неравномерности распределения обжатий и давления. Если стрела исходной выпуклости превышает некоторое определенное для дан­ ных параметров валков и полосы значение, эпюра распределения давления по ширине изменяет свой характер и из вогнутой, с мини­ мумом на середине, становится выпуклой. Аналогичным образом изменяется распределение обжатий по ширине прокатываемой по­ лосы. Анализ зависимости распределения вытяжек от профиля под­ ката позволяет выяснить, каким образом поперечная разнотолщинность влияет на устойчивость процесса холодной прокатки, а следо­ вательно, и на стойкость валков и производительность станов.

Рассмотрим результаты, полученные при прокатке образцов раз­

или по 14 мкм на сторону. Образец 102 до прокатки был вогнутым (рис. 34, а, Г); стрела вогнутости 8Нг = 3 мкм. Стрела прогиба ра­ бочего валка на середине длины бочки относительно сечений, отстоя­ щих от середины на 100 мм, при прокатке обоих образцов составила

69

7,6 мкм. Очевидно, что вследствие несоответствия профиля зазора между рабочими валками поперечному сечению образцов 107 и 102 следует ожидать неравномерного распределения обжатий по их ши­ рине. Исследование поперечной разнотолщинности прокатанных по­ лос показало, что при прокатке образца 107 обжатие по середине полосы превысило обжатие по ее краям,но выпуклость сохранилась

(6Я 2 = 17,5 мкм, или 8,7 мкм на сторону). Поскольку, как уже было

показано ранее, в сечениях с обжатием выше среднего всегда дей­ ствуют сжимающие продольные напряжения, удельное давление на середине полосы было на 5,8 кге/мм2 больше, чем на расстоянии 100 мм от середины (см. табл. 18). Следствием такого распределения нормального давления является неравномерное распределение ра­ диальной деформации рабочего валка на участке контакта с полосой; максимум ее приходится на середину длины бочки. С учетом неравно­ мерного сжатия рабочего валка в контакте с полосой стрела прогиба рабочего валка на середине длины бочки (относительно сечений, отстоящих на 100 мм от нее) увеличивается и достигает 9,0 мкм (рис. 41, кривая /).

70

При прбкатке образца 102 максимумы обжатий нормального дав­ ления и радиальной деформации рабочего валка наблюдались на рас­ стоянии —20 мм от кромок полосы. По этой причине разность за-

Рис. 43. Распределение контактных напряжении и отношения | т \Jp

по длине очага деформации при прокатке образцов 42 (а) и 4 1 (б) (обозначения см. на рис. 1)

зоров между рабочими валками на ширине полосы не увеличилась, как при прокатке образца 107, а снизилась с 7,5 до 2,5 мкм (на пару валков) (рис. 41, кривые 1 и 2). Стрела выпуклости поперечного про­ филя образца 102 после прокат­

табл. 18, а профили полос до и после прокатки, распределение обжатий и погонного давления по ши­

рине полос, контактных напряжений по длине очага деформации — на рис. 42—44. Стрела выпуклости 6 Я Хобразца41 до прокатки была равна 15 мкм, или по 7,5 мкм на сторону, а стрела выпуклости об­ разца 4 2 — 16 мкм. После прокатки стрелы выпуклости S # 2 состав­ ляли 6 мкм (образец 41) и 2 мкм (образец 42), т. е. поперечная разно-

71

толщинность образца 42 после прокатки в три раза меньше, чем образца 41.

Полученные данные показывают, что если подкат вогнутый, то разнотолщннность после прокатки становится меньше, а если вы­ пуклый — больше стрелы прогиба рабочего валка на ширине полосы. В этом заключается особая роль уменьшения поперечной разнотолщинности полос вследствие упругого сжатия рабочих валков в кон­ такте с полосой, причем выпуклость не должна быть больше стрелы прогиба рабочего валка на ширине полосы.

5. 'ВЛИЯНИЕ ПРОТИВОИЗГИБА РАБОЧИХ ВАЛКОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ПОЛОСЫ

ИРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Вотечественной и зарубежной практике в последнее время при­ меняется эффективный способ получения полос с минимальной по­ перечной разнотолщинностью благодаря принудительному изгибу валков приложением между их шейками распирающих усилии [94—

102].

В работе [48] рассмотрено влияние противоизгиба валков на трансформацию эпюр межвалкового давления. Однако противоизгиб валков влияет также на изменение силовых и кинематических усло­ вий при контакте рабочих валков с прокатываемой полосой. Регули­ рование степени несоответствия профиля зазора между рабочими валками поперечному сечению полосы, осуществляемое с примене­ нием противоизгиба валков, позволяет выяснить некоторые законо­ мерности в распределении обжатий и контактных напряжений в очаге деформации.

Рассматривая упругое сжатие рабочего валка в зоне его контакта с опорным на участке, равном ширине полосы, при прокатке сталь­ ных заготовок с отношением B/L = 0,48, можно видеть, что при прокатке без противоизгиба (образец 102) максимум сближения осей валков приходится на середину длины бочки (рис. 45).

Приложение усилия противоизгиба приводит к выравниванию эпюры радиальной деформации рабочего валка (образец 105); при значительной величине усилия противоизгиба эпюра имеет минимум на середине длины бочки (образцы 106— 109). Изменение вида эпюры свидетельствует о том, что сближение осей рабочего и опорного валков стало максимальным на краю бочки валков и минимальным на их середине.

Известно, что прогиб рабочего валка стана кварто равен алге­ браической сумме прогиба опорного валка и сближения осей рабо­ чего и опорного валков. Поскольку прогиб опорного валка для рас­ сматриваемой серии образцов практически не изменяется, то измене­ ние характера эпюры сближения осей рабочего и опорного валков отражается на величине прогиба рабочего валка.

Сближение осей рабочего и опорного валков стана 205/360 х 500 при прокатке полос с принудительным изгибом рабочих, валков не измеряли. Поэтому зависимость стрелы прогиба рабочих валков от

72