Очаг деформации

Продольная периодическая прокатка, в отличие от обычной, является нестационарным процессом, в котором на переходных участках параметры очага деформации непрерывно меняются. Прокатка на стационарных участках, имеюших постоянные радиусы R_min и R_mM, ничем не отличается от обычной прокатки, и интерес представляют только переходные участки. На переходных участках радиусы валка переменны.

Рассмотрим прокатку с убывающим обжатием участка 1 стилизованной полосы (см. рис. 7.1). Формирование этого участка начинается тогда, когда радиус валков начинает уменьшаться от Л_тах. Этот момент зафиксируем углом поворота валков 8 = 0. При повороте валков на угол 8 > 0 в контакт с валками входит точка А (рис. 7.4), которой соответствует текущий радиус валка R (/?_max > R > 7?_т|п). Полоса покидает валки в точке С, которая находится левее точки В, расположенной на вертикали ОВ, соединяющей центры валков. Дуга АС, по которой металл контактирует с валками, называется дугой касания, которой соответствует угол касания ZAOC = 0. Как и при обычной прокатке, дуге AN соответствует зона отставания, в которой скорость металла меньше окружной скорости валков, а дуге NC — зона опережения, в которой металл опережает валки. Точке N соответствует нейтральный угол у.

Угол АОВ между вертикалью и текущим радиусом R называется углом захвата ос. Обращаем внимание на то, что при периодической прокатке угол касания 0 и угол захвата а не совпадают, тогда как при обычной прокатке они были равными. Из чертежа следует, что ZCOB = у (поскольку ОС 1 CD). Поэтому

Символ “у” указывает, что равенство (7.1) соответствует переходному участку с убывающим обжатием.

В точке А проведем перпендикуляр к радиусу R, который пересечет горизонтальную ось полосы под углом а. В этой же точке проведем касательную к образующей валков. Она пересекает горизонтальную ось под углом а + р, так как угол между проведенными линиями по определению равен углу подъема клина |/. Эти построения помогут нам проанализировать силы, действующие на валки при захвате.

На этом же переходном участке установим, как должен изменяться текущий радиус валка R для получения прямолинейного клиновидного участка полосы с углом наклона у (у = const).

Рис. 7.4. Переходный участок / (см. рис. 7.1) с убывающим обжатием

При повороте валков на угол de радиус валка уменьшится на dR (поэтому с минусом). Из треугольника abc (рис. 7.5) с учетом опережения следует

Рис. 7.5. Элемент переходного участка

Обозначим постоянную величину Уравнение запишется в виде

Интегрируя, получаем

Константа С определяется из граничных условий: при 5 = О R = /?_тах Окончательно получаем

Таким образом, радиус валка должен изменяться по экспоненте. Такая кривая получается в том случае, когда валки изготовляют на токарном станке со смещением центра закрепления оси валка. На фрезерном станке выбирают радиус валка по прямой линии, поэтому на фрезерованных валках на полосе будут получаться не прямолинейные переходные участки. Это важно учитывать при изготовлении точных деталей. Но при производстве заготовок для штамповки непрямолинейность переходного участка не имеет большого значения.

Очевидно, можно полностью повторить рассуждения относительно изменения радиуса валков на участке 2. Поскольку на возрастающем радиусе dR имеет знак “плюс”, а при 8=0/? = R _mj , то получим

Практические выводы останутся прежними.

Для переходного участка 2 (см. рис. 7.1) с нарастающим обжатием введем для него индекс “н”. На этом участке (рис. 7.6) точка С выхода металла из валков будет располагаться правее точки В, находящейся на вертикали по центрам валков. Дуга касания АС и соответствующий ей угол касания 0 будут боль-

Рис. 7.6. Переходный участок 2 (см. рис. 7.1) с нарастающим обжатием ше угла захвата а, который по-прежнему определяется как угол между текущим радиусом Я и вертикалью ОБ. Можно записать

Если при прокатке с убывающим обжатием угол касания был меньше угла захвата, то при прокатке с нарастающим обжатием он больше. В точке А проведем перпендикуляр к радиусу Я и касательную к образующей валка. Первая линия пересечет горизонтальную ось под углом а, а вторая — под углом (а — |/).

В процессе прокатки на гладкой бочке углы захвата и касания а и 0 совпадают, все геометрические параметры очага деформации не изменятся во времени. При периодической прокатке на переходных участках эти углы непрерывно меняются. При прокатке с убывающим обжатием происходит уменьшение угла захвата и угла касания. Соответственно, при возрастающем обжатии эти углы возрастают по ходу прокатки. При прокатке на первом участке длина дуги захвата 1₍₁ непрерывно уменьшается, а на участке с нарастающим обжатием — увеличивается. Отсюда следует, что при прокатке на переходных участках все остальные параметры очага деформации также непрерывно меняются.