Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

Кафедра технологии обработки материалов

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория обработки металлов давлением»

Расчет и анализ параметров прокатки

Выполнил: студент 4 курса

А.М. Янтурин

Преподаватель:

проф., к.т.н. М.И. Румянцев

Магнитогорск

-2016-

Содержание

Задание

1. Расчет и анализ параметров горячей прокатки полос

1.1 Расчета характеристик очага деформации

1.2 Расчет коэффициентов контактного трения и проверка возможности прокатки по условиям захвата

1.3 Расчет уширения и размеров раската после прокатки

1.4 Расчет характеристик формоизменения

1.5 Анализ кинематики процесса прокатки и расчет скорости полосы

1.6 Расчет усилия прокатки

1.7 Расчет момента прокатки

2. Расчет и анализ параметров холодной прокатки полос

2.1 Расчета характеристик формоизменения

2.2 Расчет коэффициента трения

2.3 Расчет напряжения текучести металла

2.4 Проверка ограничения по возможности пластического обжатия

2.5 Расчет усилия прокатки

2.6 Расчет момента прокатки

Список используемой литературы

Задание

1. Для условий прокатки указанных в таблице 1, выполнить:

- расчет характеристик очага деформации;

- расчет коэффициента контактного трения и проверку возможности прокатки по условиям захвата;

- расчет уширения и размеров прокатанной полосы; расчет показателей формоизменения; анализ кинематики процесса и расчет скорости полосы;

- расчет усилия прокатки; расчет момента прокатки.

Таблица 1

Марка стали	Размеры раскат, мм	Условия прокатки
	До прокатки	После прокатки	, мм	, м/с
20	250	1500	7500	201	1542	1400	1,2	1116

Примечание: Валки стальные

2. Для условий прокатки, указанных в таблице 2, выполнить:

- расчет характеристик формоизменения; расчет коэффициента контактного трения; расчет напряжения текучести;

- проверка ограничения по возможности пластического обжатия;

- расчет усилия прокатки; расчет момента прокатки.

Таблица 2

Материал и размеры (мм) полосы	Натяжение, кН	Характеристики валка
Сталь	Подкат	Полоса			, мм	, мкм	, м/с
08Ю
	2,2	1100	0,58	0,45	81	62	500	0,8	25,5

Примечание: Смазка -на основе минерального масла

1. Расчет и анализ параметров горячей прокатки полос

Схема и параметры очага деформации

Очаг деформации при прокатке прямоугольной полосы в цилиндрическими валками одинакового диаметра характеризуют следующими:

?? - радиус бочки рабочего валка;

?0 - толщина заднего конца (высота сечения входа);

?1 - толщина переднего конца (высота сечения выхода);

??0 - ширина заднего конца (ширина сечения входа);

??1 - ширина переднего конца (ширина сечения выхода);

???? - дуга захвата верхним валком;

?? ???? '??' - горизонтальная проекция поверхности контакта с верхним валком;

?? - угол захвата;

?????? - длина дуги захвата (длина поверхности контакта);

???? - длина очага деформации;

? ???? - средняя толщина полосы в очаге деформации;

?? ???? - средняя ширина полосы в очаге деформации;

?? ?? /? ???? - высота очага деформации;

?? ?? /???? - ширина очага деформации.

1.1 Расчета характеристик очага деформации

Абсолютное обжатие

,

.

Угол захвата

,

.

Длина очага деформации

,

.

Среднеарифметическая толщина полосы в очаге деформации

,

Среднеарифметическая ширина полосы в очаге деформации

,

Площадь контактной поверхности

,

.

Высота очага деформации

,

.

Очаг деформации высокий.

Ширина очага деформации

,

.

Очаг деформации широкий.

1.2 Расчет коэффициентов контактного трения и проверка возможности прокатки по условиям захвата

Так как прокатка производится стальными валками, коэффициент влияния материала валков .

Коэффициент влияния скорости. Так как скорость прокатки 1,2 м/с, используем формулу

,

.

В стали 20 содержится около 0,20% С.

В таком случае коэффициент влияния материала полосы на коэффициент трения при захвате

,

.

Коэффициент трения при захвате

,

.

Коэффициент влияния материала полосы на коэффициент трения при установившемся процессе

,

.

Коэффициент трения при установившемся процессе

,

.

Угол трения при захвате

,

.

Так как угол захвата б=0,265 рад. меньше угла трения при захвате вз=0,41 рад, захват при первоначальном контакте полосы с валками произойдет.

Угол трения при установившемся процессе

,

.

Так как угол захвата б=0,265 рад. меньше удвоенного значения угла трения при установившемся процессе 2•ву=2•0,39=0,78 рад., после захвата процесс прокатки происходит без пробуксовки валков по полосе.

1.3 Расчет уширения и размеров раската после прокатки

В используемых далее различных формулах для расчета уширения встречаются некоторые одинаковые параметры. Поэтому предварительно вычислим их значения.

Относительное обжатие первого вида

,

.

Относительное обжатие второго вида

,

.

Отношение абсолютного обжатия к удвоенному значению коэффициента трения

.

Так же заметим, что и для рассматриваемого случая

Абсолютное уширение по формуле Петрова-Зибеля

,

,

.

Абсолютное уширение по формуле С.И. Губкина

,

.

Расчет уширения по формуле Б.П. Бахтинова

,

.

Расчет уширения по формуле А.И. Целикова и А.И. Гришкова. Так как прокатка производится без натяжения .

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

Расчет уширения по формуле Тринкса. Так как прокатывается стальная полоса,

Коэффициент влияния ширины

,

.

Абсолютное уширение

,

.

Значения уширения, рассчитанные по различным формулам, существенно различаются. Поэтому для расчета ширины раската после прокатки определим среднее значение уширения

.

В таком случае ширина раската после прокатки будет

,

.

Длина раската

,

.

1.4 Расчет характеристик формоизменения

Абсолютные показатели. Абсолютное обжатие рассчитано и составляет ???=49 мм. деформация прокатный пластический трение

Абсолютное уширение рассчитано составляет, в среднем, Д?? =11,8 мм.

Абсолютное удлинение

,

.

Относительные показатели первого вида. Относительное обжатие рассчитано и составляет =0,196 или 19,6%.

Относительное уширение

,

.

Относительное удлинение

,

.

Относительные показатели второго вида. Относительное обжатие второго вида рассчитано и составляет =0,244или 24,4 %.

Относительное уширение второго вида

,

.

Относительное удлинение второго вида

,

.

Коэффициенты деформации. Коэффициент высотной деформации

,

.

Коэффициент уширения

,

.

Коэффициент вытяжки

,

.

Проверим соотношение коэффициентов деформации на соответствие условию постоянства объема

.

Условие постоянства объема выполняется.

Действительные деформации: Действительная высотная деформация

,

.

Действительная поперечная деформация

,

.

Действительная продольная деформация

,

.

Проверим соотношение характеристик действительной деформации на соответствие условию постоянства объема



Условие постоянства объема выполняется.

1.5 Анализ кинематики процесса прокатки и расчет скорости полосы

При установившемся процессе прокатки скорость выхода переднего конца полосы из валков больше, а скорость входа заднего конца меньше окружной скорости валков .

Мерой различия скоростей валков и полосы в сечении выхода из очага деформации является опережение ?? .

При известной окружной скорости валков скорость полосы

.

Расчет нейтрального угла

Прокатка производится без натяжения. Поэтому рассчитываем нейтральный угол по формуле Экелунда-Павлова

,

.

Опережение по формуле Финка

,

.

Опережение по формуле Экелунда

,

.

Опережение по формуле Головина-Дрездена

,

.

Опережение по формуле А.П. Грудева

,

.

Для данных условий прокатки наименьшее значение опережения (0,0230-0,0231%) получаются по формулам Финка и Экелунда.

Наибольшее значение опережения (0,0270 %) получается при использовании формулы Головина-Дрездена.

Скорость полосы: Скорость полосы при расчетах опережения по формулам Финка и Экелунда

,

.

Скорость полосы при расчетах опережения по формуле Головина-Дрездена

,

.

1.6 Расчет усилия прокатки

Температура деформирования. Температура деформирования соответствует температуре металла на входе в очаг деформации. В соответствии с заданием

Степень деформации принимаем равной относительному обжатию .

Скорость деформирования рассчитаем по формуле А.И. Целикова

,

.

Предел текучести металла. Предел текучести металла при данных условиях рассчитываем по формуле Л.В. Андреюка. Характеристики реологических свойств стали 20 принимаем по таблице в приложении:

;; ;

Тогда

,

.

Коэффициент влияния ширины

,

.

Коэффициент влияния схемы деформированного состояния

,

,

.

Так как , принимаем

Коэффициент влияния внешнего трения. Высота очага деформации . Так как , то .

Коэффициент влияния внешних зон. Высота очага деформации . Следовательно, влияние внешних зон существенно.

,

.

Коэффициент влияния натяжения. Прокатка производится без натяжения. Следовательно, коэффициент влияния .

Среднее контактное давление

,

.

Усилие прокатки

,

.

1.7 Расчет момента прокатки

Коэффициент плеча момента по формуле А.А. Королева

,

,

,

.

Коэффициент плеча момента по формуле З. Вусатовского

,

.

Коэффициент плеча по формуле М.М. Сафьяна и В.И. Мелешко

,

.

Коэффициент плеча по формуле Клименко

,

.

Момент прокатки при расчете коэффициента плеча по формуле А.А. Королева

.

Момент прокатки при расчете коэффициента плеча по формуле Вусатовского

.

Момент прокатки при расчете коэффициента плеча по формуле М.М. Сафьяна и В.И. Мелешко

.

Момент прокатки при расчете коэффициента плеча по формуле Клименко

.

Погрешность вычисления момента прокатки при расчете коэффициента плеча по различным формулам

.

2. Расчет и анализ параметров холодной прокатки полос

2.1 Расчета характеристик формоизменения

Абсолютное обжатие за проход

,

.

Относительное обжатие за проход

,

.

Суммарное обжатие за предшествующие проходы

,

.

Суммарное обжатие с учетом данного прохода

,

.

2.2 Расчет коэффициента трения

Для минерального масла принимаем коэффициент рода смазки ; коэффициент вязкости при . Тогда

,

.

Коэффициент влияния смазки

,

.

Коэффициент влияния скорости. Коэффициент влияния поверхности валка зависит от значения параметра шероховатости валка . В рассматриваемом случае . Следовательно

,

.

Коэффициент трения

,

.

2.3 Расчет напряжения текучести металла

При холодной прокатке происходит упрочнение металла.

Зависимость напряжения текучести от степени деформации часто отображают формулой А.В. Третьякова.

где у_Н - предел подката;

- эмпирические коэффициенты.

,

где - толщина подката;

- углеродный эквивалент.

.

Расчет предела текучести подката

,

.

Предел текучести металла на входе в очаг деформации

Для стали марок 08пс, 08Ю, Ст3пс ,

.

Предел текучести металла на выходе из очага деформации

.

Среднее значение напряжения текучести металла в очаге деформации

,

.

2.4 Проверка ограничения по возможности пластического обжатия

Заднее удельное натяжение

,

.

Переднее удельное натяжение

,

.

Среднее удельное натяжение

,

.

Минимальная возможная толщина полосы

,

.

Проверка ограничения по возможности пластического обжатия.

Толщина полосы на выходе из очага деформации больше .

Следовательно, пластическое обжатие возможно.

2.5 Расчет усилия прокатки

Средняя толщина полосы в очаге деформации

,

.

Длина очага деформации без учета сплющивания валка

,

.

Значение параметра левой шкалы номограммы Стоуна

,

.

Значение правой шкалы номограммы Стоуна

,

.

По средней шкале номограммы Стоуна находим



Среднее контактное давление

,

.

Длина очага деформации с учетом сплющивания

,

.

Усилие прокатки



.

2.6 Расчет момента прокатки

Приращение длины очага деформации в результате сплющивания рабочего валка

,

.

Коэффициент плеча равнодействующей

В рассматриваемом случае . Следовательно

,

.

Момент прокатки с учетом натяжения

,

.

Список используемой литературы

1. Грудев А.П. Теория прокатки. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Интермет Инжиниринг. 2001. 280 с.

2. Целиков А.И.. Никитин Г.С., Рокотян С.Е. Теория продольной прокатки. М.: Металлургия, 1980. 320 с.

3. Целиков А.И.. Гришков А.И. Теория прокатки. М.: Металлургия, 1970. 360 с.

4. Смирнов В.С. Теория прокатки. М.: Металлургия. 1967. 460с.

5. Никитин Г. С. Теория непрерывной продольной прокатки М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. 399 с.

Размещено на Allbest.ru

...