ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Пластическая прокатка полосы из "Механика контактного взаимодействия " Когда металлическая полоса проходит через прокатный стан с целью существенного уменьщения толщины, пластические деформации обычно большие по сравнению с упругими, так что материал может рассматриваться как жестко пластический. В первом приближении упругими деформациями валков также можно пренебречь. При непрерывном пластическом течении прокатываемая полоса выходит из зоны обжатия со скоростью более высокой, чем при входе в нее. Эти скорости обратно пропорциональны толщинам, если деформация в поперечном направлении к прокатке отсутствует. Ясно, что проблема проскальзывания И сцепления валков и полосы, которая обсуждалась в предыдущих главах, возникает и в исследовании процессов прокатки металлов. При горячей прокатке отсутствие смазки и низкий предел текучести металла вообще означают, что предельные напряжения трения на поверхности контакта превышают предел текучести в полосе при сдвиге, так что проскальзывание в обычном смысле должно отсутствовать. [c.364] Именно для условий отсутствия проскальзывания, имеющих место при горячей прокатке, был сделан возможно полный анализ процесса. В предыдущем параграфе было показано, что контактное трение способствует переходу к пластичности, так что при холодной прокатке полосу специально смазывают во время ее прохождения через валки для облегчения проскальзывания. На входе полоса движется медленнее, чем поверхности валков, так что она проскальзывает назад на выходе полоса движется быстрее, так что она проскальзывает вперед. В некоторой точке области обжатия (называемой нейтральной точкой ) полоса движется с той же скоростью, что и валки. В этой точке проскальзывание и напряжение трения меняют направление. В действительности, однако, нельзя ожидать, что это изменение происходит в точке. [c.364] В последнем параграфе при рассмотрении прокатки тонкой упругой полосы между упругими валками мы видели, что пластические деформации и проскальзывание будут инициироваться на входе и выходе между ними находится зона сцепления и отсутствия пластических деформаций. Представляется возможным, что малая зона сцепления будет продолжать существовать, даже если значительное пластическое уменьшение толщины будет иметь место во всей зоне обжатия. Современные теории холодной прокатки, которые ограничиваются представлением о нейтральной точке, следует интерпретировать как решения с полным проскальзыванием (см. гл. 8 и 9). [c.364] НИЙ скольжения До сих пор оно было построено лишь для условия отсутствия проскальзывания, что имеет место при горячей прокатке. Перед получением этого решения проанализируем элементарные теории, относящиеся к случаям наличия и отсутствия проскальзывания, восходящие к Карману [220]. [c.365] При теоретическом описании процесса прокатки используются и упругопластические модели. См., например, книгу Ковалев С. И., Корягин Н. И., Ширко И. В. Напряжения и деформации при плоской прокатке.—М. Металлургия, 1982.—255 с.. где имеется библиография по этому вопросу. — Прим. ред. [c.365] Кроме того, удобно, пренебрегая членами второго порядка по Ф, заменить /г средней толщиной n = V2( o + f )- Для того чтобы продвинуться дальше, надо задать напряжение трения q. [c.366] Этот анализ аналогичен теории горячей прокатки Симса [322], за исключением множителя я/4, введенного Симсом в правую часть уравнения (10.13), чтобы учесть неоднородность напряжения. Из приведенных выражений для силы и момента ясно, что отношение h/a есть основная независимая переменная параметр a/R мал в диапазоне, где справедлив проводимый анализ (ф мало), и играет второстепенную роль. Зависимости (10.20) и (10.21) для силы и момента нанесены штриховыми линиями на рис. 10.10. [c.367] Изложенный подход, в котором критерий текучести (10.13) относится к средним на 1ряжениям, действующим в сечении полосы, делает уравнение (10.14) для контактных сил статически определимым, однако истинное распределение напряжений и деформаций внутри полосы остается неизвестным. В действительности напряжения внутри полЪсы соответствуют статически допустимому полю линий скольжения, а деформации — годографу, совместимому с этим полем. Убедиться в такой совместимости— весьма нелегкое дело. Впервые этого добился Александер [8] путем использования графического метода проб и ошибок для одной конфигурации h/a = 0.19, a/R = 0.075) и в предположении, что —k q по всей дуге контакта. [c.367] полученные при подходе с любой стороны, одинаковы. Распределение давления вдоль дуги контакта показано на рис. 10.8 сплошными линиями, где оно сравнивается с найденным по упрощенной теории (уравнение (10.18)) (штриховая линия). [c.369] Поля линий скольжения для иных геометрических условий были построены Крейном и Александером [71] для тонких полос, а Дьюхерстом [85] — для полос большей толщины. Обнаружилось, что решение почти целиком зависит от отношения h/a и слабо от параметра a/R. Примеры различных полей линий скольжения показаны на рис. 10.9. Решение Александера рис. 10.8) применимо к тонким полосам. При отношении h/a та A 0.29 участок квазипроскальзывания ВС исчезает и разрыв скорости, который следует линии скольжения AN, теперь лежит целиком внутри материала (рис. 10.9(a)). [c.369] С учетом слабой зависимости решения от радиуса валков (т.. е. от a/R) коэффициент трения качения P/ ka) и коэффициент сопротивления вращению M/ ka ) нанесены на рис. 10.10 едиными кривыми в зависимости от h/a. Минимальные значения обеих характеристик достигаются при отношении h/a, примерно равном единице. При тонких полосах трение на поверхностях контакта вызывает пластическое течение в центре области обжатия благодаря высокому гидростатическому давлению при толстых полосах для реализации пластического течения требуется большее контактное давление. При дальнейшем увеличении толщины полосы достигается ее критическое значение, при котором давление, требуемое для реализации пластического течения в сечении полосы, больше, чем то, которое нужно для возникновения пластического течения в поверхностных слоях, как это было рассмотрено в 9.3. Если распространить поле линий скольжения, показанное на рис. 9.9(a), в тело, то можно определить, что критическое значение толщины есть 8.8а. [c.370] Теперь необходимо проанализировать предположение о том, что трение на поверхностях контакта достаточно для предотвращения проскальзывания. Во всех случаях контактное давление минимально на выходе. В решениях Крейна и Александера для олее тонких полос коэффициент трения до 0.7 требовался для того, чтобы касательные напряжения стали равными величине к в зоне ВЕ (рис. 10.8(b)) ). В решениях Дьюхерста для более толстых полос существует небольшой диапазон условий, когда точка С приближается к Е (рис. 10.9(Ь)), что приводит к от-, рицательности давления в Е. Практически некоторое проскальзывание в окрестности Е должно снять эту аномалию. [c.371] Дентон и Крейн [80] предложили теорию, допускающую проскальзывание на выходе. [c.371] В этом кратком обзоре механики пластических деформаций полосы при ее прокатке пришлось опустить многие аспекты проблемы, важные в технологических процессах. При холодной прокатке обычно существенно деформационное упрочнение полосы. Это можно учесть в теории приближенным введением константы текучести к как заданной функции деформации и, следовательно, величины х в уравнении (10.17). Внутреннее тепловыделение из-за работы пластических деформаций также изменяет величину к. Валки заметно уплощаются из-за упругих деформаций. Это обычно учитывается введением предположения, что контактное давление распределено по Герцу, в то время как валки деформируются по дуге окружности измененного радиуса Я, связанного с Я уравнением (10.4). Однако нечувствительность деформации полосы к радиусу валка подтверждает,, что это — не существенный эффект, за исключением очень тон-, ких твердых полос, где важны упругие деформации полосы и валков. Наконец, толстые заготовки будут расширяться в поперечном направлении при прокатке, так что деформации перестают быть плоскими, особенно на торцах полосы. [c.372] Вернуться к основной статье