Прокатка. Прокатку производят на металлургических и машиностроительныхзаводах, при этом получают прокат — готовые изделия или заготовки дляпоследующей обработки ковкой,
штамповкой,прессованием (выдавливанием), волочением или резанием. В прокат перерабатываютоколо 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 прокатаобщего назначения: 1 — квадратный; 2 — круглый; 3 —полосовой; 4 — угловой; 5 — двутавровый; 6 — швеллерный; 9 — тавровый и некоторыевиды сортового проката специальногоназначения — 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 бесшовныесварные. 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 пропускаютмежду вращающимися валками прокатных станов.
/>
рис.133
Существуют три основные вида прокатки: продольная (для сортовых ифасонных профилей),поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).
При продольнойпрокатке (рис. 134) валкивращаются в разные стороны, деформируязаготовку, толщина (высота) h0которой уменьшается, а длина иширина увеличиваются. Важнейшей характеристикой при прокатке является обжатие.Абсолютное обжатие ∆h=h0-h1; относительное обжатиеε (%) 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-cosα), т. е. абсолютноеобжатие увеличивается с увеличением диаметра валка Dи угла α. Уголзахвата α при прокатке в насеченных валках составляет 27 — 34°, при прокаткесортового материала 22 — 24°, при горячей прокатке листов 15 — 22°, прихолодной прокатке 3—8°.
Валки для прокатки отливают из отбеленногочугуна или выковывают из углеродистой или легированной стали. Их делают гладкими(применяют припрокатке листов), или калиброванными с ручьями (канавками) по окружности (для сортовогои фасонного проката). Профиль, составленный смежными ручьями двух валков, называют калибром.Рис. 134
/>При поперечной прокатке (рис. 135,а) валки1 вращаются в одном направлении и оси их параллельны, а заготовка 2 деформируетсяими при вращении вокруг своейоси. Радиус заготовки_ за один цикл (полоборотазаготовки) уменьшается на величину радиального обжатия ∆r
Направление
прокатки
Возникающие при этом напряжения в наружных слоях заготовки направлены тангенциально (σн), а в середине заготовки – радиально,
от центра периферии (σс), что может привести к появлению отверстия
∆r=r-r’.
с неровнойповерхностью в центральной ее части. Поэтому, если получение отверстиянежелательно, прокатку ведут при небольших обжатиях, когда σс
Методом поперечной прокатки получают, например, зубчатые колеса и звездочкицепных передач на специальных станках с зубчатыми валками.
Поперечно-винтовая (косая) прокаткашироко применяется при производстве бесшовных труб из сплошной заготовки (рис. 135, б). Валки 1 вращаются в одном направлении, а оси их расположены под некоторым углом, поэтомузаготовка 2при обработке не только вращается (υy), но также иперемещается вдоль своей оси(υx). Для получения правильной формы и гладкойповерхностиотверстия трубы (гильзы) в зоне образования отверстия устанавливается оправка 3.Полученныена прошивном стане гильзы раскатываются натрубопрокатных станах. Метод поперечно-винтовой прокатки применяют такжедля производства шаров, осей и другихизделий с использованием специально калиброванных валков. Сталь для горячейпрокатки нагревают до температуры выше линии 68К (см. рис. 132);медь, алюминий и их сплавы также прокатываютв горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм) холодной прокаткой получаюттонкие изделия (до 0,1 мм и меньше),ленты для пружин, листы, фольгу и прочее.
Прокатные станы различают по назначению, количеству валков в клети, количествуклетей и схеме их расположения.
По назначению прокатные станы делятся наобжимные (блюминги и слябинги), заготовочные, сортовые, листовые и специальные. Вначале слиток прокатывают на обжимномстане, затем на заготовочном и, наконец, насортовом, листовом или специальном.
По количеству валков и их расположению станыпродольной прокатки делят на двух-, трех-четырех- и многовалковые, а также универсальные. Двухвалковыестаны (рис. 136, а) бывают реверсивные(прокатка заготовок ведется в обестороны) и нереверсивные
/> рис.135 />
/>
рис.136
(прокатка ведется в одну сторону, для повторных пропусковзаготовка возвращается через верхний валок).
Прокатказаготовок на трехвалковых станах (рис. 136, б) ведется в одну сторонумежду нижним и средним валками, в другую – между средним и верхним; направление вращениявалков постоянное. В четырех- и шестивалковых станках (рис. 136, в, г) верхние и нижние валки являютсяопорными, они препятствуют прогибу средних рабочих валков; эта схема применяется длялистовых станов.
В клетях с 12 (рис. 136, д) и 20 валками обеспечивается еще большая жесткость рабочих валков; вних производят холодную прокатку ленты толщиной до 0,001 мм.
Универсальные станы (рис. 136, е) имеютгоризонтальные 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 прикаждом пропуске, чтобы количество пропусков было наименьшим. На рис. 137приведена калибровка валков для прокатки тавровой балки. Калибры пронумерованы в порядкепоследовательности обжатия заготовки. В соответствии с размерами проката и диаметра валковсортовые станы делят на крупносортные(диаметр валков D=500:750 мм), среднесортные (D= 350:500 мм) имелкосортные (D=250:350 мм). У сортовых станов не одна, анесколько рабочих клетей.
В СССР созданы и внедрены в производствопоперечно-винтовые станы для прокатки валов, гаечных ключей, вагонных осей, тарой, труб с высокими поперечными ребрами длятеплообменной аппаратуры, зубчатых колес,винтов с большим шагом резьбы, червячных фрез, сверл и других изделий. Новые прогрессивные методы прокатки значительно экономят металл за счетуменьшения или устранения отходов встружку при механической обработке и резко
повышаютпроизводительность труда.
/>Прессование (выдавливание). При прессованииметалл выдавливают__ из замкнутой полости через отверстие, в результате чего получают изделие с сечением в формеотверстия.
Прессуют медь, свинец, алюминий, цинк, магний и их сплавы,
а такжесталь из мерных заготовок, нарезных из сотового проката.
Рис.137
Все металлы и сплавы, кроме свинцовых, прессуют горячими. Существуют двавида прессования - прямое и обратное.
При прямом прессовании (рис. 138, а) заготовку 2закладываютв контейнер 3, укрепленныйна раме 1 гидравлического пресса; туда жезакладывают пресс-шайбу 4. На плунжере 6пресса укреплен пуансон 5, который давит на пресс-шайбу, врезультате чего металл заготовки вытекает через отверстие матрицы 7 ввиде прутка. Давление прессования достигает100 МН.
При обратном прессовании (рис. 138, б) заготовканаходится вглухом контейнере и остается при прессовании неподвижной, а прессуемый металлпри движении матрицы вытекает навстречу ей. Обратное, прессование требует меньших усилий иостаток металла в контейнере здесь меньше, чем при прямом прессовании, однако в силу меньшейдеформации прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла.
Прутки сплошного сечения получают как прямым, так иобратным прессованием.Прессование труб (рис. 138, в) производят только прямым методом, приэтом заложенный в контейнер 9 слиток 10 предварительно обжимается пресс-шайбой 11,а затем прошивается дорном 8, конецкоторого доходит до отверстия матрицы 12. При прессовании металлвытекает из кольцеобразного калибра, составленногоотверстием матрицы и дорном, в результате чего образуется труба.
Прессованием получают изделия различного профиля (рис.139) сразмером сечения до 400 мм. Прессованные изделия точнее полученных прокаткой,кроме того, ряд профилей можно получить только прессованием, поэтому оно широкоиспользуется в металлообработке._
/>рис.138
рис.138