Walcowanie.pdf

(3624 KB) Pobierz
Ćwiczenie
4
WALCOWANIE
Celem
ćwiczenia
jest:
- zapoznanie się z procesem walcowania wzdłużnego,
- określenie wskaźników odkształcenia charakteryzujących proces walcowania,
- wyznaczenie granicznych kątów chwytu na początku i w trakcie walcowania,
- zapoznanie się z procesem walcowania kształtowników.
1. INFORMACJE MERYTORYCZNE
1.1. METODY WALCOWANIA
W procesie walcowania
żądany
kształt przedmiotu otrzymuje się za pomocą
odkształcenia plastycznego materiału między obracającymi się i współpracującymi ze
sobą walcami, tarczami lub rolkami. Ze względu na rodzaj ruchu walcowanego
materiału, kształt i ustawienie walców, rozróżnia się walcowanie:
-
wzdłużne
(rys.1a), w którym materiał wykonuje ruch postępowy, a walce o osiach
wzajemnie równoległych obracają się w kierunkach przeciwnych - otrzymuje się
głównie blachy, taśmy, pręty i kształtowniki;
-
poprzeczne
(rys.1b), w którym materiał wykonuje ruch obrotowy, a walce o
osiach równoległych obracają się w zgodnym kierunku – wykonuje się
śruby,
wkręty i
koła zębate;
-
skośne
(rys.1c), w którym materiał wykonuje ruch postępowo-obrotowy, a walce
o osiach wzajemnie skośnych obracają się w zgodnych kierunkach – wytwarza się
tuleje rurowe, kule itp.;
- okresowe (rys.1d), w którym materiał wykonuje ruch postępowy lub postępowo-
2
zwrotny, a walce o osiach równoległych (o przekrojach niekołowych) obracają się
przeciwnych kierunkach – produkuje się tuleje rurowe, przedkuwki w formie prętów o
zmiennym przekroju, wyroby ornamentowe, itp.;
-
specjalne,
które jest kombinacją omówionych sposobów walcowania - wykonuje
się koła wagonowe (rys.1e) i inne wyroby o złożonym kształcie.
Proces walcowania może odbywać się na gorąco lub na zimno. W przypadku stali
węglowej temperatura walcowania na gorąco wynosi ok. 100-150
0
C poniżej linii
solidusu.
Rys.1. Schematy procesów walcowania: a – wzdłużne, b – poprzeczne, c – skośne, d – okresowe,
e – specjalne
3
1.2. WALCOWANIE WZDŁUŻNE
1.2.1. Wskaźniki odkształcenia charakteryzujące proces walcowania wzdłużnego
Walcowanie wzdłużne jest najprostszym przypadkiem walcowania. W czasie
takiego procesu walcowania zmniejsza się przekrój poprzeczny materiału, a wzrasta
jego długość. Proces walcowania składa się na ogół z wielu przepustów, których
liczba zależy od kształtu i wielkości przekroju poprzecznego materiału wsadowego i
gotowego wyrobu po walcowaniu.
W procesie walcowania tylko niewielka część materiału, poddana naciskowi
walców, jest odkształcana plastycznie. Obszar zawarty między walcami nazywa się
kotliną walcowniczą (rys.2.). Materiał wchodzący do walców ma grubość g
0
,
szerokość b
0
, długość l
0
i powierzchnie przekroju poprzecznego F
0
. Po przejściu
między walcami, czyli po jednym przepuście, jego wymiary zmieniają się
odpowiednio na g
1
, b
1
, l
1
, F
1
. Po przewalcowaniu w gładkich walcach grubość
materiału zmniejsza się, szerokość niewiele się powiększa i materiał wydłuża się.
Zmianę wymiarów materiału określa się wskaźnikami odkształceń, które
zestawiono w tablicy 1.
Rys.2. Kotlina walcownicza.
4
Tablica 1. Zestawienie wskaźników odkształcenia przy walcowaniu
Rodzaj
wskaźnika
odkształcenia
Odkształcenie
bezwzględne
Odkształcenie
względne
Współczynniki
odkształcenia
Odkształcenie
rzeczywiste
Gniot
g
Poszerzenie
b
Wydłużenie
l
Ubytek przekroju
F
Δ
g
=
g
0
−
g
1
Δ
b
=
b
1
−
b
0
Δ
l
=
l
1
−
l
0
Δ
F
=
F
1
−
F
0
ε
g
=
λ
g
=
g
0
−
g
1
g
g
1
g
0
g
1
g
0
ε
b
=
λ
g
=
b
0
−
b
1
b
0
b
1
b
0
b
1
b
0
ε
l
=
λ
g
=
l
0
−
l
1
l
l
1
l
0
l
1
l
0
ε
F
=
F
0
−
F
1
F
0
F
0
F
1
λ
F
=
λ
1
=
ϕ
g
=
ln
ϕ
b
=
ln
ϕ
l
=
ln
ϕ
F
=
ln
F
0
F
1
1.2.2. Zmiany objętości
Podczas plastycznego odkształcania materiału przyjmuje się,
że
objętość jego po
odkształceniu jest równa objętości przed odkształceniem (zasada stałej objętości).
Wynika to z faktu, iż odkształcenia objętościowe ciał metalicznych są bardzo małe i są
rzędu wielkości odkształceń sprężystych. Zgodnie zatem z zasadą stałej objętości:
V
0
= V
1
= g
0
b
0
l
0
= g
1
b
1
l
1
Po podzieleniu (1) stronami otrzymuje się:
(1)
V
1
g
1
b
1
l
1
=
=
λ
g
λ
b
λ
l
=
1
V
0
g
0
b
0
l
0
(2)
Tak więc, aby zasada stałej objętości była spełniona, iloczyn współczynników
odkształceń musi być równy jedności. Po logarytmowaniu równania (2) otrzymuje się
zasadę stałej objętości wyrażoną w odkształceniach rzeczywistych:
φ
g
+φ
b
+ϕ
1
= 0
(3)
Z powyższej zależności wynika,
że
z trzech głównych odkształceń rzeczywistych
tylko dwa są niezależne. Oznacza to,
że
znając wartości dwóch odkształceń trzecie
można obliczyć za związku (3).
5
1.2.3. Chwyt materiału przez walce
Podczas wprowadzania materiału między walce, w miejscach styku walców z
materiałem, powstają siły normalne P do, powierzchni styku oraz siły styczne T
spowodowane tarciem (rys.3a). Aby materiał został wciągnięty między walce,
składowa pozioma siły, tarcia T
h
, wciągająca materiał, musi być większa od składowej
poziomej siły normalnej P
h
, odpychającej materiał
T
cos
α
≥
P
sin
α
(4)
gdzie
α
jest kątem chwytu zawartym między płaszczyzną przechodzącą przez osie
walców a płaszczyzną poprowadzoną przez oś jednego walca i punkt styku tego walca
z materiałem.
Ponieważ
T
=
μ
P
,
gdzie
μ
jest współczynnikiem tarcia, warunek (4) przyjmuje
postać:
μ
≥
tg
α
Uwzględniając,
że
(5)
μ
=
tg
ρ
(6)
gdzie
ρ
jest kątem tarcia, warunek chwytu na początku walcowania można przed-
stawić
α
≤
ρ
(7)
Zatem walce chwytają materiał, gdy kąt chwytu jest mniejszy lub równy kątowi tarcia.
Po wypełnieniu szczeliny walcowniczej materiałem, kąt działania, wypadkowej P,
nacisków walców zmienia się w stosunku do kąta chwytu istniejącego na początku
walcowania i przyjmuje wartość
β
(rys.3b). W związku z tym, warunkiem walcowania
jest:
T
cos
β
≥
P
sin
β
(8)
a zatem:
μ
≥
tg
β
i
β
≤
ρ
.Przyjmując,
że
siła P działa w połowie długości
łuku
α
,
warunkiem walcowania jest
stykania się walca z materiałem (pod kątem
β
=
2
α
≤
2
ρ
(9)
Oznacza to,
że
po wypełnieniu szczeliny walcowniczej materiałem kąt chwytu można

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin