WALCOWANIE.pdf

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.;

- o kresowe (rys.1d), w którym materiał wykonuje ruch postępowy lub postępowo-

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

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, długość l

1 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.

0 0 i powierzchnie przekroju poprzecznego F 0 . Po przejściu

między walcami, czyli po jednym przepuście, jego wymiary zmieniają się

odpowiednio na g 1 , b , l

Tablica 1. Zestawienie wskaźników odkształcenia przy walcowaniu

Rodzaj

wskaźnika

Gniot

Poszerzenie

Wydłużenie

Ubytek przekroju

odkształcenia

Odkształcenie

bezwzględne

g −

b −

l −

F −

Odkształcenie

względne

0 −

−

0 −

−

Współczynniki

odkształcenia

g =

= λ

Odkształcenie

rzeczywiste

g =

b =

ln b

l =

ln l

F =

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 = V

1 = g b

0 0 l 0 = g 1 b 1 l 1

(1)

Po podzieleniu (1) stronami otrzymuje się:

(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 = 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).

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 , odpychającej materiał

T ≥

cos

α sin

(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

, gdzie μ jest współczynnikiem tarcia, warunek (4) przyjmuje

postać:

μ tg ≥

(5)

Uwzględniając, że

μ t =

(6)

gdzie ρ jest kątem tarcia, warunek chwytu na początku walcowania można przed-

stawić

α≤

(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 ≥

β sin

(8)

a zatem: .Przyjmując, że siła P działa w połowie długości łuku

stykania się walca z materiałem (pod kątem

≥ i

≤

β= , warunkiem walcowania jest

α 2≤

(9)

Oznacza to, że po wypełnieniu szczeliny walcowniczej materiałem kąt chwytu można

cos

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: