- •Введение.
- •Раздел 1. Основы пластической деформации металла.
- •Тема 1.1 Сущность и природа пластической деформации.
- •1.1.1 Способы получения формы тела.
- •1.1.2 Определение пластичности.
- •1.1.3 Кристаллическое строение металлов.
- •1.1.4 Свойства кристаллов.
- •1.1.5 Деформация монокристаллов.
- •1.1.6 Основные виды дислокаций и их движение при деформации.
- •1.1.7 Закон сдвигающих напряжений.
- •1.1.8 Механизм деформации поликристаллических тел.
- •1.1.9 Наклеп и рекристаллизация.
- •1.1.10 Определение холодной и горячей прокатки.
- •1.1.11 Влияние обработки давлением на структуру и свойства стали.
- •1.1.12 Выбор наилучших условий деформации.
- •Тема № 1.2 Силы и напряжения, возникающие при деформации.
- •1.2.1 Внешние и внутренние силы.
- •1.2.2 Понятие о напряжении. Нормальное и касательное напряжение.
- •1.2.3 Главные напряжения и их схемы.
- •1.2.4 Максимальные касательные напряжения.
- •1.2.5 Факторы, влияющие на схему напряженного состояния.
- •Тема № 1.3 Деформации.
- •1.3.1 Величины характеризующие деформацию.
- •1.3.2 Упругая и пластическая деформации.
- •1.3.3 Главные деформации и их схемы.
- •1.3.4 Закон постоянства объема.
- •1.3.5 Понятие о смешенном объеме.
- •1.3.6 Скорость деформации.
- •1.3.7 Закон наименьшего сопротивления. Правило наименьшего периметра.
- •1.3.8 Неравномерность деформации. Дополнительные и остаточные напряжения.
- •Тема № 1.4 Сопротивление деформации.
- •1.4.1 Понятие о сопротивлении деформации и средним контактном давлении.
- •1.4.2 Факторы, влияющие на сопротивление деформации.
- •1.4.3 Теория предельного состояния. Энергетическое условие пластичности. Уравнение пластичности и его анализ.
- •1.4.4 Методы оценки пластичности.
- •Раздел 2. Основы теории прокатки.
- •Тема 2.1 Очаг деформации и его параметры.
- •Определение основных параметров очага деформации.
- •Основные коэффициенты деформации при прокатке.
- •Тема № 2.2 Захват металла валками.
- •2.2.1 Силы, действующие при захвате металла валками.
- •2.2.2 Значение наибольших углов захвата.
- •2.2.3 Зависимость между углом захвата и углом трения при установившемся процессе прокатки.
- •Влияние различных факторов на захват полосы валками.
- •Избыточные силы трения в очаге деформации.
- •Тема 2.3 Внешнее трение при прокатке.
- •Виды трения при горячей и холодной прокатке.
- •2.3.2 Влияние различных факторов на коэффициент трения при прокатке.
- •Смазки, применяемые при прокатки.
- •2.3.1 Методы опытного определения коэффициента трения при прокатке.
- •2. Метод крутящего момента.
- •3. Метод опережения.
- •4. Метод максимального угла захвата.
- •2.3.4 Формулы для определения коэффициента трения при прокатке.
- •2.3.5 Способы увеличения коэффициентов трения.
- •Тема 2.4 Опережение и отставание.
- •2.4.1 Явление опережения и отставания при прокатке.
- •2.4.2 Зависимость между скоростями переднего и заднего концов полосы.
- •2.4.3 Критическое сечение и критический угол.
- •2.4.4 Вывод формулы для определения опережения.
- •2.4.5 Опытное определение опережения.
- •2.4.6. Влияние различных факторов на опережение.
- •Диаметр валков;
- •Обжатие;
- •Коэффициент трения.
- •Тема 2.5 Уширение при прокатке.
- •2.5.1 Схема уширения. Понятие о уширении.
- •2.5.2 Виды и роль уширения при прокатке.
- •Свободное;
- •Ограниченное;
- •Вынужденное.
- •Тема 2.6 Усилие при прокатки.
- •2.6.1. Удельное и полное давление на валки.
- •2.6.2 Определение площади контактной поверхности соприкосновения металла с валками.
- •2.6.3 Факторы, влияющие на величину удельного давления при прокатки.
- •2.6.4 Закон распределения величины удельного давления по длине и ширине контактной поверхности при прокатке.
- •2.6.5 Экспериментальное определение удельного давления металла на валки.
- •Тема 2.7 Расход энергии при прокатки.
- •2.7.1 Методы определения работы прокатки.
- •2.7.2 Составляющие полного крутящего момента прокатного стана.
- •2.7.3 Определение составляющего крутящего момента.
- •Определение момента трения.
- •Определение момента холостого хода.
- •Определение динамического момента.
- •2.7.4 Определение мощностей реверсивных станов.
- •2.7.5 Построение диаграммы нагрузки на валу двигателя с постоянной скоростью вращения.
- •2.10 Особенности прокатки волочением.
Раздел 1. Основы пластической деформации металла.
Тема 1.1 Сущность и природа пластической деформации.
1.1.1 Способы получения формы тела.
Форма твердых тел является их характерным свойством, отличающим их от жидкостей и газов. Получение твердого тела определенной формы и возможно тремя способами:
Образование формы с отделением избытка вещества от массы тела, т.е. с уменьшением массы тела.
Образование формы постепенным осаждением или наращиванием массы, т.е. увеличение массы тела.
Образование формы тела с сохранением его массы.
К первому способу получения формы тела относится механическая обработка:
строжка, фрезерование, обточка, сверление, вырезка, откалывание, разламывание на куски и т.д. Кроме того удаление избытка металла может достигаться электроэрозией (электродуга), электролитическим растворением, местным оплавлением и сжиганием. Получение формы тела механическим способом требует больших усилий, связано это и с переходом металла в отходы (стружка, обрезки) и удорожает производство изделий. Этот способ применяют в качестве завершающего процесса, размеры заготовки уже заранее приближены к готовому изделию посредством литья или обработки давлением.
Ко второму способу получения формы тела относятся следующие процессы:
Литье, осаждение с наращиванием металлического слоя, сварка, спайка, спекание, склепывание, склеивание. Литье разделяется на фасонное литье и на литье слитков, которые предназначены для обработки давлением. Осаждение с наращиванием металлического слоя может осуществляться электролитическим способом и химическим. Электролитический способ – гальванопластина, гальваностегия. Химический – из кристалла соли в определенном растворе и определенных условиях вырастает совокупность кристаллов.
Особое место занимает третий способ образования формы тела. Образование формы тела с сохранением его массы возможно только при взаимном перемещении частиц тела в процессе его пластической деформации, т.е. при обработки металлов давлением, а это возможно лишь в том случае, если деформируемый материал обладает пластичностью.
Пластическая деформация, т.е. обработка металлов давлением, осуществляется следующими способами: прокатка, свободная ковка, ковка в штампах или объемная штамповка, прессовании, волочение и листовая штамповка. Известно 3 способа прокатки: продольная, поперечная и поперечно-винтовая (косая) прокатка.
Прокатка является одним из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением. В настоящее время прокате подвергается 75÷80% всей выплавляемой стали и 55% выплавляемого цветного металла. Широкое применение прокатки объясняется рядом преимуществ её по сравнению с прессованием и волочением, а также высокой производительностью и меньшей стоимостью изделия.
1.1.2 Определение пластичности.
При обработке металлов давление телу придается требуемая форма и размеры. При этом частицы тела взаимно перемещаются. Это перемещение в процессе пластической деформации возможно при наличии необходимой пластичности металла. Под пластичностью металла понимают способность твердого тела под действием нагрузки изменять свою форму значительно и остаточно не разрушаясь.
«Пластичность – не свойство металла, а состояние» говорил академик Губкин С.И.
Пластичность металла зависит от природы и от состояния металла. Основным фактором, характеризующим природу металла, является его химический состав, а основным фактором, характеризующим состояние металла, является его температура.
Наиболее пластичные чистые металлы и их твердые растворы: менее пластичные металлы и сплавы, легированные различными элементами.