Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов

Приведены результаты лабораторных исследований процесса прокатки-волочения полос. Опытами установлено, что при прокатке-волочении полос усилие деформации металла и средние нормальные контактные напряжения на 21-36 % меньше, чем при прокатке в приводных валках, и близки к средним величинам напряжения...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Николаев, В.А., Васильев, А.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2009
Назва видання:	Металл и литье Украины
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104342
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов / В.А. Николаев, А.А. Васильев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 35-38. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104342
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1043422016-07-09T03:01:40Z Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов Николаев, В.А. Васильев, А.А. Приведены результаты лабораторных исследований процесса прокатки-волочения полос. Опытами установлено, что при прокатке-волочении полос усилие деформации металла и средние нормальные контактные напряжения на 21-36 % меньше, чем при прокатке в приводных валках, и близки к средним величинам напряжения течения металла. Предложена теоретическая модель расчета коэффициента напряженного состояния рср/σТ при прокатке-волочении в неприводных валках, которая достоверно отражает напряженное состояние в очаге деформации. Наведено результати лабораторних досліджень процесу прокатки-волочіння штаб. Дослідами встановлено, що при прокатуванні-волочінні штаб зусилля деформування металу та середні нормальні контактні напруження на 21-36 % менші, ніж при прокатуванні у приводних валках і близькі до середніх величин напруження металу. Запропонована теоретична модель розрахунку коефіцієнту напруженного стану рср/σТ при прокатуванні-волочінні у неприводних валках, яка достовірно відображує напружений стан в осередку деформації. The results of laboratory researches of rolling-drawing strips are proposed in this article. On the base of many experiments it was established that during the process of rolling-drawing strips the strain of metal and average normal contact strains are 21-36 % less than during the rolling in driven rolls and they are close to average value of yield metal limits. The theoretical calculation model of index strains condition рAV/σYML in the rollingdrawing process in free rolls is proposed here, and it truthly shows the strain condition in straining region. 2009 Article Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов / В.А. Николаев, А.А. Васильев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 35-38. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104342 621.778.014 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены результаты лабораторных исследований процесса прокатки-волочения полос. Опытами установлено, что при прокатке-волочении полос усилие деформации металла и средние нормальные контактные напряжения на 21-36 % меньше, чем при прокатке в приводных валках, и близки к средним величинам напряжения течения металла. Предложена теоретическая модель расчета коэффициента напряженного состояния рср/σТ при прокатке-волочении в неприводных валках, которая достоверно отражает напряженное состояние в очаге деформации.
format	Article
author	Николаев, В.А. Васильев, А.А.
spellingShingle	Николаев, В.А. Васильев, А.А. Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов Металл и литье Украины
author_facet	Николаев, В.А. Васильев, А.А.
author_sort	Николаев, В.А.
title	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
title_short	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
title_full	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
title_fullStr	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
title_full_unstemmed	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
title_sort	силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104342
citation_txt	Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов / В.А. Николаев, А.А. Васильев // Металл и литье Украины. — 2009. — № 10. — С. 35-38. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT nikolaevva silovyeparametryprivoločeniivholostyhvalkahsplavov AT vasilʹevaa silovyeparametryprivoločeniivholostyhvalkahsplavov
first_indexed	2025-07-07T15:14:28Z
last_indexed	2025-07-07T15:14:28Z
_version_	1837001624989466624
fulltext	МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 35 Холодную прокатку полос выполняют, как пра- вило, в приводных рабочих валках. В этом процес- се в полной мере проявляется негативное влия- ние контактного трения, вызывающее появление значительных усилий прокатки и расхода элек- троэнергии [1, 2]. Снижение влияния контактного трения и, вместе с этим, мощности, затрачивае- мой на прокатку металла на 20-30 %, обеспечива- ется применением одновалкового привода [3-11]. Еще больший эффект снижения энергосиловых параметров получен при волочении металла в хо- лостых роликах [12]. Приведенное в работе [12] выражение cp (ln / 2) / ( 1) 2 s p τ = λ +α λ − (1) свидетельствует об отсутствии влияния на про- цесс волочения контактного трения в очаге де- формации. Однако увеличение коэффициента напряженного состояния (p ср / 2τ s ) при умень- шении коэффициента высотной деформации λ вызывает сомнение (p ср – среднее нормальное контактное напряжение; τ s – напряжение сдвига металла; α – угол контакта полосы в валках). Ниже предлагается решение, которое позво- ляет более точно оценить влияние условий дефор- мации металла в холостых (неприводных) валках на изменение усилия прокатки. В соответствии с приближенной теорией пластичности соотноше- ние между напряжениями, действующими в очаге деформации, имеет вид 1 ô Ç= +σ σ σ  (2) где σ ф — сопротивление металла деформации; σ 1 — нормальное вертикальное напряжение; σ з — продольное подпирающее напряжение. С достаточной точностью принимают σ1 = p ср и тогда фσ σñð ç=p   (3) Дифференциальное уравнение прокатки Т. Кар- мана позволяет установить связь между напря- жениями σ3 и р ср по длине дуги, а также получить соотношения между средними их значениями, которые используют для расчета среднего нор- мального контактного напряжения и усилия про- катки. Из работы [13] следует, что формулы, полученные из уравнения Т. Кармана, дают близкие между собой результаты и в достаточ- ной степени адекватны экспериментальным данным. В связи с этим, для решения задачи определения продольных напряжений в очаге деформации при прокатке-волочении в холостых валках используем следующее выражение, по- лученное из решения дифференциального урав- нения Т. Кармана [5, 13]: ï ñð ô í ñ cp(1 / ),p C f l h= σ + (4) где f п – показатель трения; lc – длина дуги контак- та с учетом упругих деформаций валков и полосы; hср – средняя толщина полосы в очаге деформа- ции; Сн –коэффициент, учитывающий интенсив- ность влияния контактного трения п пн ;= + ≤C f f0,17 (1 14,7 ) ïðè 0,12 (5) í ïïðè0,48 > 0,12.Ñ f= Из сравнения выражений (3) и (4) следует, что среднее продольное подпирающее напряжение σ 3 равно σз = σф Сн fп l с /hср. Приведены результаты лабораторных исследований процесса прокатки-волочения полос. Опытами установлено, что при прокатке-волочении полос усилие деформации металла и средние нормальные контактные напряжения на 21-36 % меньше, чем при прокатке в приводных валках, и близки к средним величинам напряжения течения металла. Предложена теоретическая модель расчета коэффициента напряженного состояния р ср /σ Т при прокатке-волочении в неприводных валках, которая достоверно отражает напряженное состояние в очаге деформации. Ключевые слова: прокатка, напряженное состояние, прокатка-волочение, приводные валки, полоса, холостые валки, обжатие, клеть дуо, керновые отметки, тензометрические месдозы Николаев В. А., Васильев А. А. Запорожская государственная инженерная академия, Запорожье СилоВые пАрАметры при ВолочеНии В холоСтых ВАлкАх СплАВоВ УДк 621.778.014 36 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 Из работ [1, 2 и других] также известно, что приложение к переднему концу полосы внешне- го натяжения уменьшает влияние напряжения σз и снижает величины среднего нормального кон- тактного напряжения рср. Приложение к полосе допустимых внешних напряжений σн, равных σн = σз = σф Сн fп lс /hср, (6) нивелирует влияние контактного трения и обеспе- чивает существенное снижение средних нормаль- ных напряжений [1]. Среднее нормальное контактное напряжение при прокатке-волочении в холостых валках при воздействии продольных напряжений натяжения σн = σз определим из условия равновесия гори- зонтальных составляющих контактных сил тре- ния, действующих в очаге деформации. Влияние горизонтальной составляющей усилия прокатки косвенно учитывается через коэффициент С н . По- скольку напряжение σз является результатом дей- ствия контактных сил трения в очаге деформации, то имеем [1, 2] -T 1 cosϕ1 + -T 2 cosϕ 2 = σн h/2, (7) где Т 1 и Т 2 — силы трения соответственно в зонах отставания и опережения; ϕi — углы приложения равнодействующих сил. Представим выражение (7) через контактные напряжения, принимая ширину полосы В = 1, (за- кон трения Г. Амонтона) sin ϕ0 ≈ α/2, cosϕ1 ≈ cosϕ2 ≈ 1 и после преобразований получим нα γ γ σâ cp â cp- ( )+ /2f p R f p R h− = или н в σ ,γ( 1) α cp 2 2 ñ p l f h = − (8) где fв и γ — коэффициент трения и угол критиче- ского сечения при прокатке-волочении; γ/α — от- ношение для прокатки-волочения (γ/α ≈ 0,5-0,7) [6]; σн — напряжение, определяемое из выраже- ния (6). Решая совместно выражения (6) и (8), получим (σф = σт для волочения) γ ασ cp ï í â ñðò 2 0,5 1C p f h f h   = −     . (9) Из сопоставления законов трения Г. Амонтона и Э. Зибеля ранее установлено [2] fп =f р ср /σ т , где рср — среднее нормальное напряжение, оп- ределенное опытным путем; σТ — среднее на- пряжение течения металла в очаге деформации, определенное опытным путем. Это соотношение действительно для любого случая прокатки. Тогда для условий прокатки в холостых валках получим ñðï ò = pf f σ . (10) Из опытных значений pср и σ т для различных условий волочения в холостых валках с использо- ванием выражения (10) можно получить зависи- мость для предварительного расчета отношения f п /f, как это представлено в работе [2] для условий прокатки. В связи с дальнейшим развитием теории и практики протягивания (волочения) в непривод- ных валках представляет интерес получение оцен- ки процесса прокатки-волочения (ПВ) при де- формации тонких полос в сравнении с класси- ческим процессом прокатки в приводных валках (ПРВ). Исследования выполняли в клети дуо с диа- метром валков D ≅ 51,8 мм и шероховатостью по- верхности Ra, мкм: верх – 0,45; низ – 0,97. Про- катывали отожженные полосы алюминия марки АКЛП-ПТ-5E толщиной Н = 1,07 мм и шириной В ≈ 23,5 мм с обжатием ε = 0,05-0,48. В приводных валках при их окружной скорости v В ≈ 0,05 м/с про- катывали первую часть каждой полосы длиной L ≈ 500 мм. После прокатной серии клеть без при- вода переносили на горизонтальную волочильную установку и при помощи приводного барабана протягивали вторую часть полосы со скоростью v п = 0,05 м/с в холостых валках. Измеряли толщину до и после прокатки с точностью 0,01 мм и коэф- фициент вытяжки (µ) по керновым отметкам на по- лосе до и после прокатки. В стандартных условиях определяли напряжения течения σ т металла в за- висимости от величины относительного обжатия. Усилие на валки определяли тензометрически- ми месдозами, а усилие протягивания (волочения) полосы в холостых валках измеряли переносным динамометром. Все измерительные устройства та- рировали до и после процесса деформирования. При волочении в холостых валках (ПВ) коэффи- циент трения f в рассчитывали без учета влияния сил трения в подшипниках качения по формуле f в = Т пв / 2Р, (11) где Т пв – усилие волочения; Р – усилие, действую- щее на валки. Экспериментальные и расчетные данные исследований представлены в табл. 1, 2. Напряжения протягивания σ н (σ н = Т пв / bh) при волочении полосы в холостых валках обусловлены сопротивлением течению металла в очаге деформации. Чем больше величина обжатия, тем больше значения σ н и σ н / σ т. При обжатиях ε < 0,15 нормальные контактные напряжения при волочении меньше на 21-32 %. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 37 Очевидно, в тех условиях деформации по- лос, когда относительное обжатие не превы- шает ε = 0,10 - 0,15 целесообразно вместо процесса прокатки (дрессировки) применять процесс прокатка-волочение в валках с от- ключенным приводом (то есть в холостых вал- ках). При волочении с обжатием ε = 0,3 - 0,4 среднее нормальное контактное напряжение р ср на 32-36 % ниже, чем при прокатке. Однако при прокатке-волочении с ε = 37,38 % на гото- вой полосе в процессе протягивания образуются линии течения (линии Людерса), а при обжатиях ε ≥ 42,06 происходит обрыв полосы после выхода ее из валков. В этих условиях отношение σ н / σ т ≥ 0,8. Из табл. 1, 2 следует, что при прокатке в при- водных валках среднее нормальное контактное напряжение р ср во всем диапазоне обжатий превышает величины напряжения течения ме- талла σ т , особенно при ε > 0,3. Это свидетельству- ет о существовании в очаге деформации объем- ного напряженного состояния. При волоче- нии в неприводных валках значения среднего нормального контактного напряжения р ср во всем диапазоне обжатий меньше напряжения течения σ т1 на выходе из валков. Это обусловле- но различным характером напряженного состо- яния металла в очаге деформации. При расчете отношения р ср / σ т по форму- ле (9) коэффициент С н определяем по выраже- нию (5), отношение f п /f в — по выражению (10). Отношение γ / α для средних значений относи- сительных обжатий, определенное эксперимен- тальным путем по опережению, оказалось равным γ/α ≈ 0,58 (отношение γ/α учитывает влияние сил трения в подшипниках качения). Как следует из табл. 2, опытные значения p ср /σ т при обжатиях ε ≤ 12 % оказались меньше единицы. Это свидетельствует о том, что в этих условиях деформации влияние напряжений натяжения полосы превалирует над влиянием контактного трения в очаге деформации. Однако и при обжатиях ε ≥ 12 % влияние трения незначительно и коэффициент напряженного состояния всего p ср /σ т = 1,01 - 1,08. Из табл. 2 также следует, что при использовании действительных (опытных) значений f п /f в и отношения γ/α теоретические значения и отношения p ср /σ т достаточно близки к опытным. Это свидетельствует о правомерности представленной теоретической зависимости (9). Выводы Таким образом, при прокатке-волочении по- лос усилие деформации металла и средние нор- мальные контактные напряжения на 21-36 % меньше, чем при прокатке в приводных валках и близки к средним величинам напряжения тече- ния металла. Предложена теоретическая зависи- мость расчета коэффициента напряженного со- стояния p ср /σ т при прокатке-волочении в непри- водных валках, которая достоверно отражает напряженное состояние в очаге деформации. Примечание: 1 – появление линий течения Людерса; 2 – об- рыв полосы в конце протягивания; 3 – обрыв полосы в начале протягивания h, мм ε, % b, мм P,кН p ср , мпа Т пв, кН σн, мпа Прокатка в приводных валках 1,02 4,67 23,50 2,03 74,6 - - 0,98 8,41 23,55 2,83 77,3 - - 0,93 13,08 23,60 4,29 93,8 - - 0,87 18,69 23,55 6,71 123,1 - - 0,80 25,23 23,50 7,65 121,8 - - 0,75 29,91 23,45 9,53 140,0 - - 0,70 34,58 23,60 10,93 148,7 - - 0,65 39,25 23,65 11,4 145,5 - - 0,62 42,06 23,60 12,26 151,5 - - 0,56 47,66 23,75 13,2 152,6 - - Волочение полос в неприводных валках 0,99 7,48 23,40 1,79 54,2 0,250 10,6 0,94 12,15 23,30 2,50 67,3 0,400 17,9 0,90 15,89 23,30 3,75 78,3 0,575 26,9 0,85 20,56 23,30 4,92 85,1 0,755 37,4 0,79 26,17 23,35 5,70 91,7 0,975 51,9 0,71 33,64 23,35 6,56 92,7 1,250 74,0 0,671) 37,38 23,40 6,87 93,3 1,300 81,3 0,622) 42,06 23,40 7,09 92,3 1,480 100,1 0,5653) 47,20 22,35 7,34 87,8 1,575 122,4 Таблица 1 результаты экспериментов при прокатке и прокатке-волочении полос из алюминия h, мм σ т , мпа f в р ср /σ т опытные расчетные 0,99 67,0 0,076 0,81 0,68 0,94 74,4 0,080 0,91 0,92 0,90 78,0 0,075 1,01 1,03 0,85 81,8 0,077 1,04 1,05 0,79 85,1 0,085 1,08 1,03 0,71 89,1 0,094 1,04 1,02 Таблица 2 опытные и расчетные величины при р ср /σ т прокатке-волочении в холостых валках 38 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 10, 2009 1. Целиков А. И., Гришков А. И. Теория прокатки. – М.: Металлургия, 1970. – 358 с. 2. Николаев В. А. Теория прокатки. – Запорожье: ЗГИА, 2007. – 228 с. 3. Королев А. А. Новые исследования деформации металла при про- катке. – М.: Машгиз, 1953. – 257 с. 4. Выдрин В. Н. Динамика прокатных станов. – Свердловск: Металлургиздат, 1960. – 247 с. 5. Николаев В. А., Скороходов В. Н., Полухин В. П. Несимметричная тонколистовая прокатка. – М.: Металлургия, 1993. – 192 с. 6. Теория и технология несимметричной прокатки / В. А. Николаев, В. Л. Мазур, А. К. Голубчен- ко, Е. В. Бинкевич. – М.: Агенство «Информарт», 1996. – 262 с. 7. Николаев В. А. Влияние несимметрии на силовые условия прокатки // Металлургическая и гор- норудная пром-сть. – 2005. – № 4. – С. 43-46. 8. Николаев В. А. Силовые параметры в несимметричных условиях прокатки // Изв. вузов. Чер. ме- таллургия. – 2007. – № 3. – С. 20-22. 9. Освоение технологии несимметричной горячей прокатки на НШС 2000 ЧерМК / А. Ф. Пименов, Ю. В. Липухин, А. И. Трайно и др. // Сталь. – 1988. – № 6. – С. 37-42. 10. Экспериментальное исследование неустановившегося процесса прокатки в клети с одним холос- тым валком / В. П. Холодный, В. К. Звонарев, А. В. Устинов и др. // Металлургия и коксохимия. – Киев: Техника,1982. – № 78. – С. 75-78. 11. Николаев В. А. Удельные давления при прокатке в валках разного диаметра // Изв. вузов. Чер. метал- лургия. – 1970. – № 1. – С. 87-90. 12. Степаненко В. И., Стукач А. Г., Железняк Л. М. Силовые условия при волочении через роликовую волоку // Там же. – 1973. – № 8. – С. 97-103. 13. Николаев В. А. Оценка точности формул для расчета среднего нормального контактного напряже ния при холодной прокатке // Там же. – 2004. – № 11. – С. 36-38. НІКОЛАЄВ В. О., ВАСИЛЬЄВ А. О. Силові параметри при волочінні у холостих валках Наведено результати лабораторних досліджень процесу прокатки-волочіння штаб. Дослідами встанов- лено, що при прокатуванні-волочінні штаб зусилля деформування металу та середні нормальні контак- тні напруження на 21-36 % менші, ніж при прокатуванні у приводних валках і близькі до середніх величин напруження металу. Запропонована теоретична модель розрахунку коефіцієнту напруженного стану р ср /σ Т при прокатуванні-волочінні у неприводних валках, яка достовірно відображує напружений стан в осередку деформації. NIKOLAIV V., VASYL’YEV А. Force parameters in the process of drawing in free rolls The results of laboratory researches of rolling-drawing strips are proposed in this article. On the base of many experiments it was established that during the process of rolling-drawing strips the strain of metal and average normal contact strains are 21-36 % less than during the rolling in driven rolls and they are close to average value of yield metal limits. The theoretical calculation model of index strains condition р AV /σ YML in the rolling- drawing process in free rolls is proposed here, and it truthly shows the strain condition in straining region.

Силовые параметры при волочении в холостых валках сплавов

Репозитарії

Схожі ресурси