Максимальная величина подачи при деформации периодического профиля

29/04/2014 11:17am

Автор: Балакин В. Ф., Белан К. С., Перчаник В. В.

Категории: трубное производство

В работе рассмотрена максимальная величина подачи заготовки в очаг деформации основываясь на принципе разделения процесса периодической прокатки на продольную прокатку и вертикальную осадку с различными условиями контактного взаимодействия. Определено, что максимальную величину подачи следует искать по условиям предельного состояния осадки, не зависящую от сил трения на поверхности контакта. Определение максимальной величины подачи позволяет построить профиль пильгер-головки с предельной  интенсивностью формоизменения.

balakin

Балакин Валерий Федорович
Заведующий кафедрой технологического проектирования
Доктор технических наук, профессор
Национальная металлургическая академия Украины

Белан Константин Сергеевич
Ассистент кафедры технологического проектирования
Национальная металлургическая академия Украины

Перчаник Виктор Владимирович
Национальная металлургическая академия Украины

Каждый цикл обработки периодического профиля при производстве труб в зависимости от условий формоизменения можно разделить на участки постоянной и переменной высоты задней границы мгновенного очага деформации. Характерной особенностью периодической деформации основных технологических процессов (пильгер-процесс, холодная прокатка труб) является увеличение радиуса валка в каждом мгновенном очаге плоской схемы формоизменения периодического профиля при неизменном положении центра вращения его относительно продольной оси. Это количественно характеризует процесс осадки в пильгерстанах и станах ХПТ, но не характерно для деформации в роликовых станах, где радиус валка в мгновенном очаге деформации является постоянным.
Для определения максимальной величины подачи при деформации периодического профиля рассмотрим плоскую схему, принимая во внимание принцип разделения процесса на продольную прокатку и вертикальную осадку с различными условиями контактного взаимодействия[1].
На рис. 1 показано промежуточное положение мгновенного очага при деформации объема подачи с постоянным положением передней DD¢ и задней ВВ¢ границ контактной зоны и раскатанным профилем АВ переменного сечения за счет увеличения радиуса валка от r0 до r1. Контактная зона в этом положении характеризуется углом нейтрального сечения g, при котором скорости валка Wс и металла Vc в точке С равны. Т.к. линейная скорость металла Vв в сечении ВВ¢ больше линейной скорости валка Wв за счет опережения на участке ВС, положение передней границы контактной зоны ВВ¢ и высота профиля h1 определяются линией центров рабочих валков О1О1, а радиус кривизны m периодического профиля на раскатанном участке АВ величины подачи больше радиуса кривизны валка в любом его положении. Профиль пильгерголовки вогнутый, если калибровка гребня валка построена по архимедовой спирали, т.е. радиус валка в любом мгновенном очаге деформации увеличивается пропорционально углу поворота.
В связи с увеличением радиуса валка предельное состояние по условиям контактного взаимодействия (при g = 0) не наступает, и деформация профиля продолжается за счет появления зоны осадки. Поэтому максимальную величину подачи следует искать по условиям предельного состояния осадки, не зависящую от сил трения на поверхности контакта.

Промежуточное положение мгновенного очага при деформации объема подачи

Рис. 1. Промежуточное положение мгновенного очага при деформации объема подачи

Далее рассмотрим общепринятую плоскую схему мгновенного очага деформации (рис. 2) при раскатке максимальной подачи mmax в соответствии с уравнением предельного состояния.

где угол amax характеризует зону прокатки полосы высотой h0, до линии центров О1О1, а угол bmax – зону осадки профиля высотой h1 за линией центров О1О1 рабочим валком радиусом r1. Угол трения r определяет условия однонаправленного трения в контактной зоне, а поворот осевых составляющих нормальных сил за линией центров в зоне осадки увеличивает деформационную способность процесса почти в два раза[1]. В предельном состоянии положение задней границы мгновенного очага деформации высотой h1 определяется обязательным условием amax ³ 2r, т.к.
,   (2)
В этом случае при известных значениях amax и bmax границы мгновенного очага деформации связаны соотношением
.     (3)
Несложные преобразования позволяют найти значения радиуса валка r1 и величину обжатия в зоне прокатки Dhп и в зоне осадки Dhо.
     (4)
     (5)
       (6)
Смещенная площадь в зоне прокатки до линии центров
     (7)

Мгновенный очаг деформации при деформации максимальной величины подачи mmax

Рис.2. Мгновенный очаг деформации при деформации максимальной величины подачи mmax

Смещенная площадь в зоне осадки круглым бойком за линией центров
   (8)
Общая смещенная площадь
  (9)
Максимальная величина подачи при периодической деформации составит:
   (10)
Величина угла bmax, характеризующая контактную зону осадки за линией центров, определяется из условий пластичности при деформации материала круглым бойком из неподвижного центра[2].
Вывод.
Определение максимальной величины подачи позволяет построить оптимальный профиль пильгер-головки с высокой интенсивностью формоизменения, и разработать в соответствии с этим новые принципы калибрования технологического инструмента.

Перечень ссылок

    1. Балакин В.Ф., Белан К.С., Перчаник В.В. Предельные условия периодической прокатки//Теория и практика металлургии. – 2009. - №5-6, - С. 54-56.

    2. Балакин В.Ф., Белан К.С., Перчаник В.В. Предельная степень деформации при осадке [Электронный ресурс] // «Metaljournal».  Режим доступа: http://www.metaljournal.com.ua/extreme-upsetting-ratio/ 


Презентация

Контакты

 

 

Контакты

НАШІ КОНТАКТИ:

[email protected]

[email protected]

м. Дніпро

моб. +38 (050) 320 69 72

ISSN 20760507

Керівник проекту - Гриньов Володимир Анатолійович

Партнеры