Прокатка
Прокатка
ПРОКАТКА
Прокатка. Прокатку производят на металлургических и
машиностроительных заводах, при этом получают прокат — готовые изделия или
заготовки для последующей обработки ковкой,
штамповкой, прессованием (выдавливанием), волочением или резанием. В прокат
перерабатывают около 80 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных
металлов и сплавов. Прокат используют в строительстве, машиностроении и
металлообработке.
В зависимости от вида прокат делят на сортовой, листовой, трубный,
периодический и специальный. На рис. 133 приведены виды сортового проката
общего назначения: 1 — квадратный; 2 — круглый; 3 — полосовой; 4 — угловой;
5 — двутавровый; 6 — швеллерный; 9 — тавровый и некоторые виды сортового
проката специального назначения — 7 и 8 — рельсовый; 10 — шпунтовый; 11 —
полоса для башмаков гусениц тракторов; 12 — полоса для ободьев колес
автомобилей.
Трубы в зависимости от технологии их, производства делят на бесшовные
сварные. К специальным видам проката относят весьма широкий ассортимент
продукции: цельнокатаные колеса для вагонов, бандажи, оси, валы, шары,
зубчатые колеса, сверла и многое другое.
Для прокатки нагретые или холодные заготовки пропускают между
вращающимися валками прокатных станов.
[pic]
рис.133
Существуют три основные вида прокатки: продольная (для сортовых и фасонных
профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).
При продольной прокатке (рис. 134) валки вращаются в разные стороны,
деформируя заготовку, толщина (высота) h0 которой уменьшается, а длина и
ширина увеличиваются. Важнейшей характеристикой при прокатке является
обжатие. Абсолютное обжатие ?h=h0-h1; относительное обжатие ? (%) вычисляют
по формуле
Относительное обжатие за один проход зависит от угла захвата а и составляет
10 — 60 %.
Путем простейших вычислений можно найти, что ?h = D(1-cos?), т. е.
абсолютное обжатие увеличивается с увеличением диаметра валка D и угла ?.
Угол захвата ? при прокатке в насеченных валках составляет 27 — 34°, при
прокатке сортового материала 22 — 24°, при горячей прокатке листов 15 —
22°, при холодной прокатке 3—8°.
Валки для прокатки отливают из отбеленного чугуна или выковывают из
углеродистой или легированной стали. Их делают гладкими(применяют при
прокатке листов), или калиброванными с ручьями (канавками) по окружности
(для сортового и фасонного проката). Профиль, составленный смежными ручьями
двух валков, называют калибром.
Рис. 134
При поперечной прокатке (рис. 135, а) валки 1
вращаются в одном направлении и оси их параллельны, а
заготовка 2 деформируется ими при вращении вокруг
своей оси. Радиус заготовки_ за один цикл (полоборота
заготовки) уменьшается на величину радиального
обжатия ?r
Направление
прокатки
Возникающие при этом напряжения в наружных слоях заготовки направлены
тангенциально (?н), а в середине заготовки – радиально,
от центра периферии (?с), что может привести к появлению отверстия
?r=r-r’.
с неровной поверхностью в центральной ее части. Поэтому, если получение
отверстия нежелательно, прокатку ведут при небольших обжатиях, когда ?с <
?в.
Методом поперечной прокатки получают, например, зубчатые колеса
и звездочки цепных передач на специальных станках с зубчатыми валками.
Поперечно-винтовая (косая) прокатка широко применяется при производстве
бесшовных труб из сплошной заготовки (рис. 135, б). Валки 1 вращаются в
одном направлении, а оси их расположены под некоторым углом, поэтому
заготовка 2 при обработке не только вращается (vy), но также и перемещается
вдоль своей оси(vx). Для получения правильной формы и гладкой поверхности
отверстия трубы (гильзы) в зоне образования отверстия устанавливается
оправка 3. Полученные на прошивном стане гильзы раскатываются на
трубопрокатных станах. Метод поперечно-винтовой прокатки применяют также
для производства шаров, осей и других изделий с использованием специально
калиброванных валков. Сталь для горячей прокатки нагревают до температуры
выше линии 68К (см. рис. 132); медь, алюминий и их сплавы также прокатывают
в горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм)
холодной прокаткой получают тонкие изделия (до 0,1 мм и меньше), ленты для
пружин, листы, фольгу и прочее.
Прокатные станы различают по назначению, количеству валков в клети,
количеству клетей и схеме их расположения.
По назначению прокатные станы делятся на обжимные (блюминги и слябинги),
заготовочные, сортовые, листовые и специальные. Вначале слиток прокатывают
на обжимном стане, затем на заготовочном и, наконец, на сортовом, листовом
или специальном.
По количеству валков и их расположению станы продольной прокатки делят
на двух-, трех-четырех- и многовалковые, а также универсальные.
Двухвалковые станы (рис. 136, а) бывают реверсивные(прокатка заготовок
ведется в обе стороны) и нереверсивные
[pic] рис.135 [pic]
[pic]
рис.136
(прокатка ведется в одну сторону, для повторных пропусков заготовка
возвращается через верхний валок).
Прокатка заготовок на трехвалковых станах (рис. 136, б) ведется в
одну сторону между нижним и средним валками, в другую – между средним и
верхним; направление вращения валков постоянное. В четырех- и шестивалковых
станках (рис. 136, в, г) верхние и нижние валки являются опорными, они
препятствуют прогибу средних рабочих валков; эта схема применяется для
листовых станов.
В клетях с 12 (рис. 136, д) и 20 валками обеспечивается еще большая
жесткость рабочих валков; в них производят холодную прокатку ленты
толщиной до 0,001 мм.
Универсальные станы (рис. 136, е) имеют горизонтальные и вертикальные
валки и обеспечивают обжатие четырех сторон.
Сортовые станы предназначены для прокатки сортовых и фасонных профилей.
Калибровка валков сортовых станов производится с учетом наибольшего обжатия
при каждом пропуске, чтобы количество пропусков было наименьшим. На рис.
137 приведена калибровка валков для прокатки тавровой балки. Калибры
пронумерованы в порядке последовательности обжатия заготовки. В
соответствии с размерами проката и диаметра валков сортовые станы делят на
крупносортные (диаметр валков D= 500:750 мм), среднесортные (D= 350:500 мм)
и мелкосортные (D= 250:350 мм). У сортовых станов не одна, а несколько
рабочих клетей.
В СССР созданы и внедрены в производство поперечно-винтовые станы для
прокатки валов, гаечных ключей, вагонных осей, тарой, труб с высокими
поперечными ребрами для теплообменной аппаратуры, зубчатых колес, винтов с
большим шагом резьбы, червячных фрез, сверл и других изделий. Новые
прогрессивные методы прокатки значительно экономят металл за счет
уменьшения или устранения отходов в стружку при механической обработке и
резко
повышают производительность труда.
Прессование (выдавливание). При прессовании металл
выдавливают__ из замкнутой полости через отверстие, в
результате чего получают изделие с сечением в форме
отверстия.
Прессуют медь, свинец, алюминий, цинк, магний и их сплавы,
а также сталь из мерных заготовок, нарезных из сотового
проката.
Рис.137
Все металлы и сплавы, кроме свинцовых, прессуют горячими. Существуют два
вида прессования - прямое и обратное.
При прямом прессовании (рис. 138, а) заготовку 2 закладывают в
контейнер 3, укрепленный на раме 1 гидравлического пресса; туда же
закладывают пресс-шайбу 4. На плунжере 6 пресса укреплен пуансон 5, который
давит на пресс-шайбу, в результате чего металл заготовки вытекает через
отверстие матрицы 7 в виде прутка. Давление прессования достигает 100 МН.
При обратном прессовании (рис. 138, б) заготовка находится в глухом
контейнере и остается при прессовании неподвижной, а прессуемый металл при
движении матрицы вытекает навстречу ей. Обратное, прессование требует
меньших усилий и остаток металла в контейнере здесь меньше, чем при прямом
прессовании, однако в силу меньшей деформации прессованный пруток сохраняет
следы структуры литого металла.
Прутки сплошного сечения получают как прямым, так и обратным прессованием.
Прессование труб (рис. 138, в) производят только прямым методом, при этом
заложенный в контейнер 9 слиток 10 предварительно обжимается пресс-шайбой
11, а затем прошивается дорном 8, конец которого доходит до отверстия
матрицы 12. При прессовании металл вытекает из кольцеобразного калибра,
составленного отверстием матрицы и дорном, в результате чего образуется
труба.
Прессованием получают изделия различного профиля (рис. 139) с размером
сечения до 400 мм. Прессованные изделия точнее полученных прокаткой, кроме
того, ряд профилей можно получить только прессованием, поэтому оно широко
используется в металлообработке.
_
[pic]рис.138
рис.138