Определение обжатий и коэффициента деформации при прокатке листового материала

Определение обжатий и коэфицента деформации [strain coefficient] — показатель, характеризующий относительное изменение основных геометрических размеров обрабатываемого материала (длины, ширины, высоты) при деформировании. При продольной прокатке для оценки изменения размеров тела в направлении основных осей деформации используют три показателя: обжатие (измерение высоты), уширение (измерение ширины) и вытяжку (измерение длины). При исходных размерах Н, В и L и конечных размерах h, b и l материала характеристиками высотной, поперечной и продольной деформации будут:

абсолютное обжатие ДH = Н — h,.

относительное обжатие еh= (H — h)/H.

коэффициент обжатия H/h;

абсолютное уширение Д=В — b,.

относительное уширение еB= (В — b)/В и.

коэффициент уширения о = b/B;

абсолютная вытяжка ДL = l — L,.

относительная вытяжка еL — (l — L)/L и.

коэффициент вытяжки (вытяжка) л или м = l/L.

Обычно при прокатке листового материала пользуются относительным обжатием еh при сортовой прокатке, вытяжке (коэффициентом вытяжки); поперечную деформацию рассчитывают как ДB;

Процесс прокатки наиболее характеризуется геометрическим очагом деформации, под которым понимают участок металла, находящийся в валках и ограниченный линиями входа АК и выхода СN. В процессе прокатки происходит увеличение ширины и длины полосы за счет уменьшения толщины. Приращение ширины полосы при прокатке называется уширением и обозначается.

абсолютное уширение? b = b — B.

Уменьшение толщины полосы при прокатке называют обжатием и обозначают.

?h = H — h.

абсолютное обжатие где H и B — толщина и ширина полосы до прокатки;

h и b — толщина и ширина полосы после прокатки.

обжатие листовой деформация прокатка Изменение линейных размеров полосы в процессе прокатки характеризуют коэффициентами деформации:

коэффициент обжатия:

(1.1).

коэффициент уширения:

—, (1.2).

коэффициент удлинения:

(1.3).

где L и l — длина полосы до и после пропуска.

Коэффициент удлинения в теории прокатки больше известен под названием коэффициента вытяжки, т.к., согласно закону постоянства объема.

(1.4).

где м — коэффициент вытяжки, критерий интенсивности деформации, характеризующий степень уменьшения площади поперечного сечения полосы в результате прокатки.

Одной из наиболее распространенных характеристик интенсивности деформации при прокатке является относительное обжатие или степень деформации е.

(1.5).

Или.

. (1.6).

Иногда пользуются логарифмическим показателем степени деформации.

. (1.7).

Весьма важной характеристикой очага деформации является центральный угол, соответствующий дуге касания раската с валками, который называется углом захвата и обозначается.

(1.8).

т.к. связь между величиной обжатия, диаметром валков и углом захвата выражается.

. (1.9).

Дуга касания раската с валками называется дугой захвата, обозначается l и рассчитывается по формуле.

l = Rб. (1.10).

Проекция дуги захвата на горизонталь определяется по приближенной формуле Для определения проекции площади контакта полосы с валками на горизонтальную плоскость используют выражение.

(1.12).

т.е.

Bср х ld = Fк. (1.13).

Относительные размеры очага деформации характеризуются параметрами формы очага деформации, под которым понимают отношение длины дуги захвата или ее проекции на горизонталь и средней ширины полосы к средней толщине полосы в очаге деформации, т. е.

(1.14).

или.

(1.15).

и.

(1.16).

где Нсрсредняя толщина полосы в очаге деформации, определяемая как.

(1.17).

или.

. (1.18).

Иногда для характеристики деформации полосы при прокатке используют показатель уширения, представляющий собой отношение абсолютного уширения к абсолютному обжатию.

. (1.19).

Как уже указывалось, угол захвата является очень важной характеристикой очага деформации, поскольку при заданном диаметре рабочих валков определяют величину обжатия:

?h = D (1 — cosб) (1.20).

Максимально возможный (допустимый) угол естественного захвата при прокатке в гладких валках определяется величиной угла трения при захвате:

б з max = вз, (1.21).

т.к. естественный захват полосы валками произойдет только тогда, когда угол трения равен или больше угла захвата.

Установившийся же процесс прокатки может продолжаться до тех пор, пока угол захвата не превысит двух углов трения установившегося процесса, т. е.

б у max = 2 ву. (1.22).

Учитывая изложенное, представляется возможным приближенное определение коэффициента трения на различных стадиях процесса прокатки методом предельного обжатия. Основным показателем, определяющим способность металла к пластической деформации в условиях реальных процессов, является предельно-достижимая степень деформации .По значению определяется степень влияния на протекание пластической деформации различных факторов. В большинстве операций штамповки тонкостенных деталей из листа, труб и профилей (вытяжка, обтяжка, отбортовка, обжим, раздача, гибка и др.) имеет место, схема напряженного состояния, близкая к плоской.

В связи с этим выявление влияния схемы главных напряжений на протекание пластической деформации выполняется в процессах обжима и раздачи труб, характеризующихся различными плоскими схемами главных напряжений (одноименной и разноименной).

Предельная, степень деформации в этих процессах определяется минимальным предельным значением коэффициентов обжима:

и .раздачи:

Где, Rо и Rкначальный и конечный (после деформации) радиусы трубчатой заготовки.

Влияние схемы главных напряжений на сопротивление металла пластической деформации в обоих рассматриваемых процессах оценивается по величине усилий и напряжений, потребных для заданного формоизменения заготовок.

Краткие теоретические основы.

• а) Обжим (рис 1.1а)
• 1. Обжим представляет собой процесс в ходе которого трубчатая заготовка под воздействием усилия запрессовывается в матрицу (конической полусферической или другой формы), в результате чего происходит уменьшение ее диаметра. В очаге деформации при

Лабораторная работа включает выявление влияния схемы напряженного состояния на характер проявления пластических свойств и сопротивление деформированию.

Основным показателем, определяющим способность металла к пластической деформации в условиях реальных процессов, является предельно-достижимая степень деформации .По значению определяется степень влияния на протекание пластической деформации различных факторов.

В большинстве операций штамповки тонкостенных деталей из листа, труб и профилей (вытяжка, обтяжка, отбортовка, обжим, раздача, гибка и др.) имеет место, схема напряженного состояния, близкая к плоской. В связи с этим выявление влияния схемы главных напряжений на протекание пластической деформации выполняется в процессах обжима и раздачи труб, характеризующихся различными плоскими схемами главных напряжений (одноименной и разноименной). Предельная, степень деформации в этих процессах определяется минимальным предельным значением коэффициентов обжима:

и .раздачи:

Где, Rо и Rкначальный и конечный (после деформации) радиусы трубчатой заготовки.

Влияние схемы главных напряжений на сопротивление металла пластической деформации в обоих рассматриваемых процессах оценивается по величине усилий и напряжений, потребных для заданного формоизменения заготовок.

Краткие теоретические основы а) Обжим.

1. Обжим представляет собой процесс в ходе которого трубчатая заготовка под воздействием усилия запрессовывается в матрицу (конической полусферической или другой формы), в результате чего происходит уменьшение ее диаметра. В очаге деформации при обжиме действуют напряжения меридиональные сжимающие, изменяющиеся по очагу деформации, и окружные сжимающие, постоянные в окружном направлении ввиду осевой симметрии.

Рис. 2 Схемы обжима (а) и раздачи (б) трубчатых заготовок. 1- толкатель; 2- заготовка; 3- матрица; 4- пуансон; 5- нагревательные элементы; 6- плита опорная

Максимальное значение меридиальных напряжений имеет место в недеформируемой части заготовки (в зоне передачи усилия). Величина этих напряжений может быть рассчитана по формуле:

где:

— экстраполированный предел текучести на ориентировочной прямой упрочнения, численно равный пределу прочности ;

П — модуль упрочнения;

— коэффициент обжима;

— коэффициент трения;

— половина угла конусности матрицы.

Первый сомножитель правой части уравнения (1.3) учитывает упрочнение материала, второй — влияние трения, третий — величину формоизменения при обжиме.

Усилие деформирования при обжиме с учетом разложения сил на выходе в конический участок рассчитывается по формуле:

Лимитирующим фактором при обжиме является потеря устойчивости (образование кольцевой складки) в зоне передачи усилия. Потеря устойчивости происходит при степенях формоизменения, при которых становятся равными или большими критических напряжений потери, устойчивости.

б) Раздача Раздача (рис. 1.1б) представляет собой процесс, в котором под воздействием усилия трубчатая заготовка напрессовывается на пуансон (конической или криволинейной формы), в результате чего происходит увеличение ее исходного диаметра. Меридиональные напряжения в очаге деформации также, как и при обжиме, являются сжимающими, а окружныерастягивающими.

Максимальное значение меридиональных напряжений в в зоне передачи усилий при раздаче может быть определено /1/ по формуле:

где обозначение те же, что и в уравнении (1.3), а.

.

Усилие раздачи определяется по уравнению. (1.4) в которое подставляется значение подсчитанное по соотношению (1.5).

Лимитирующим фактором при раздаче является разрушение (разрыв) кромки деформируемой, трубной заготовки. Разрушение происходит при таких степенях формоизменения, при которых окружные растягивающие напряжения становятся равными или большими предела прочности материала кромки заготовки, деформирующейся в условиях линейного растяжения.