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