g на обкатных станах ТПА-140 / Обработка металлов давлением:
0 Межвуз. сб. -Свердловск: Изд-во УПИ, 1983. Вып. 10. С. 84-88. гч 9. Харитонов В.В., Бадер В.И., Гончаренко O.E. Влияние
1 параметров пневматического распыливания на формирование > слоя технологической смазки в трубе // Черная металлургия: Изв. ^ вузов. 1985. №6. С. 74-78.
£ 10. Харитонов В.В., Дроздов Б.С., Серебряков A.B. Ус-
5 тройство для нанесения покрытия на движущуюся гильзу. A.c. № 1409363 СССР // Открытия, изобретения, 1988. № 26. С. 48.
11. Богатое A.A., Смирнов H.A., Харитонов В.В. и др. Пакет программ для автоматизированного анализа на ПЭВМ маршрутов холодной прокатки и волочения труб / Теория и технология процессов пластической деформации: Сб. тр. научн.-техн. Конф. М.: Изд-во МИСиС, 1997. С. 251-256.
12. Богатое A.A., Смирнов H.A., Харитонов В.В. и др. Система автоматизированного проектирования процессов холодной деформации труб // Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1998. № 5-6. С. 46-49.
13. Харитонов В.В., Смирнов C.B., Голендухин A.A. МКЭ-ис-следование безоправочного волочения особотолстостенных труб малого диаметра / Теория машин металлургического и горного
оборудования: Межвуз. сб. -Екатеринбург: изд-во УГТУ, 1998. С. 51-55.
14. Харитонов В.В., Смирнов C.B., Заев О.В. M КЭ-расчет калибровки волоки для производства особотолстостенных труб / Моделирование и развитие процессов обработки металлов давлением: Межрегион, сб. научн. тр. -Магнитогорск: Изд-во МГТУ, 2002. С. 218-222.
15. Харитонов В.В., Игошин В.Ф., Маевский В.Ф. и др. Применение волок с повышенными углами конусности для улучшения качества толстостенных труб // Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1994. №1-2. С. 43-44.
16. Столетний М.Ф., Клемперт Е.Д. Точность труб. -М.: Металлургия, 1975. -240 с.
17. Богатое A.A., Харитонов В.В. Производство экономичных видов толстостенных труб для машиностроения // Кузнечно-штамповочное производство. 1996. № 7. С. 11-14.
18. Кузнецов В.А., Воронихин В.И., Харитонов В.В., Богатое A.A. Малооперационная технология производства холоднотянутых толстостенных труб диаметром 20-40 мм // Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1995. № 6. С. 38-39.
УДК 621.771
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗАГОТОВКИ ПРИ ПОПЕРЕЧНО-ВИНТОВОЙ ПРОКАТКЕ: ОСЕВЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
© Е.И. Панов
ОАО «Цветметобработка»
В настоящей работе изучены осевые напряжения, возникающие в заготовке при поперечно-винтовой прокатке: характер их распределения в прокатываемом металле по сечениям, зависимость от схемы прокатки (двух- или трехвалковой) и внешне прилагаемого усилия подпора Ть ( усилие натяжения Т1 = 0).
Основная причина возникновения осевых напряжений в прокатываемой заготовке связана с уменьшением диаметра заготовки на выходе из очага деформации. При выполнении условия неразрушения (целостности) заготовки, задаваемой в очаг деформации, с большим диаметром и получаемой на выходе из очага с меньшим диаметром, должен выполняться закон равенства секундного объема металла, входящего в очагдеформации, и объема металла, выходящего из очага за ту же единицу времени. В результате, каждая единица длины входящей в очагдеформации заготовки с большим диаметром в одну и ту же единицу времени будет меньше, чем длина заготовки, выходящей из очага деформации, которая будет двигаться с большей линейной осевой скоростью, чем заготовка, входящая в раствор валков.
Другая составляющая осевых напряжений появляется в результате того, что диаметр рабочих валков по длине очага деформации не одинаков. Вследствие этого различные участки рабочих валков и прокатываемого в очаге деформации металла (при их вращении) имеют различные векторы окружных скоростей. В результате вся длина заготовки в очаге деформации состоит из двух зон — отставания и опережения, разделенных «нейтральным» сечением, где окружные скорости рабочих валков и прокатываемого металла одинаковы. Наличие различных
зон с противоположными знаковыми воздействиями и приводит к возникновению дополнительных осевых напряжений - как растягивающих, так и сжимающих.
Третья составляющая осевых напряжений появляется только при приложении к заднему торцу заготовки усилия подпора или к переднему торцу прокатанного прутка усилия натяжения. Схема поперечно-винтовой прокатки также влияет на осевые напряжения, и поэтому является объектом для изучения.
Метод трехмерного конечно-элементного моделирования поперечно-винтовой прокатки сплошной заготовки [1] позволил вычленить из напряженного состояния заготовки осевые напряжения, получить картины их распределения в поперечных и продольных сечениях и на поверхности в виде цветовых полей, их абсолютные величины при двух- и трехвалковых схемах прокатки, зависимость их от усилий подпора и натяжения.
На рис. 1 приведены картины распределения осевых напряжений в поперечном сечении прокатываемой заготовки в зоне максимального ее обжатия рабочими валками.
В отличие от картин распределения радиальных напряжений в поперечном сечении заготовки [2-4], представляющих сочетание трех ярко выраженных зон: максимальных сжимающих (участки контакта заготовки с рабочими валками), меньших сжимающих (участки заготовки, свободные от контакта с рабочими валками) и растягивающих, действующих в центральной (осевой) части заготовки, картина распределения осевых напряжений состоит из двух зон. Зона максимальных сжимающих осевых напряжений так же, как и зона радиальных максимальных сжимающих напряжений, находится на участках контакта
а
6
в
-354.146
■■ -323.718
ш -297.¿37
Г"*") -267.209
пз 11.128
сз -. 15.047
I—1 -184.619
сп -156.538
□ -132.456
- 102.028
В "5.947
-49.866
сз - 19.43 8
с=] 6. 64 3
ссэ 32.724
сп 63.152
СП 89.233
СП 115.314
шз 145.742
в 171.624
■■ 202.252
I
с=з
СП
сп си
СП
О □
Р~1
-30 9. "?41 -280 . 17"? -258.004 -235.831 -21"3. 657 -191.434 -16?.311 ■• 139.74^ -117.573 - 4 5 . 4 ■■73. 227 -51.054 -26, 881 -6. 707 22.357 45. 03 7. 20 3 ?. 377 111 . 55 133."23 163.267
ИИ -308.359
ЯН -278.577
вв -256.24
ЕШЗ -233.904
-211.567
□ -16?.23
СГЗ 6. 893
ССЗ 1 7.111
СП - 114.775
. 438
И . 101
ш - 47.7 65
СП -25.428
ссэ -3.091
сп 26.691
а 49.028
СП 71.364
сиз 93.701
116.038
■1 138.375
168.157
-248.33 о -222.092 -202.408 -162.725 -163.041 -143.353 -123.674 -97.43
" 747 -59.063 -38.38 -18.696 .397115 20.671 46.915 66.598 86.282 105,965 125,649 145.332 171,577
Рис. 1. Распределение осевых напряжений в поперечном сечении прокатываемой заготовки с подпором при двухвалковой (А) и трехвалковой (Б) схемах прокатки:
а - Ть= 0 кН; б- Ть = 60 кН; е - Ть= 120 кН {Т = 0 кН во всех случаях)
«г о
Максимальные осевые напряжения, возникающие в заготовке при различных схемах прокатки с подпором (с/нач = 120 мм, с/кон = 90 мм, а = 9 град., усилие натяжения Т = 0)
ть. КН Напряжения сжатия, МПа Напряжения растяжения, МПа
участок контакта заготовки с рабочим валком участок заготовки, свободный от контакта с валками осевая зона заготовки(очаг деформации) участок контакта заготовки с рабочим валком участок заготовки, свободный от контакта с валками осевая зона заготовки (очаг деформации)
Поперечное сечение (зона максимального обжатия)
0 -333,24* - - - 169,63 90,67
-309,74 163,20 111,55
60 -354,14 -300,35 - - - 145,74 138,37 89,23 93,70
120 -300,03 -248,33 - - - 121,13 125,64 74,34 86,20
Продольное сечение
0 -333,24 -309,74 - - - - 98,72** 163,20**
60 -354,14 -300,35 - - - - 202,25** 168,15**
120 -300,03 -248,33 _ _ 199,13** 171,57**
Поверхность
0 1 -333,24 -309,74 - - 170,10 163,20 -
60 -354,14 -308,35 - - 151,39 154,61 -
120 -300,03 -248,33 - - 172,33 113,35 -
* В числителе и знаменателе - при двух- и трехвалковой схеме прокатки соответственно. ** Вне очага деформации.
а7, МПа 300,0 270,0 240,0 210,0 180,0 150,0 120,0-
0
Зона заготовки,
свободная от
контакта
с рабочими
валками
(на поверхности
заготовки)
2 валка
3 валка
30
60
Т.. кН
90
120
Рис. 2. Максимальные сжимающие (а) и растягивающие (б) осевые напряжения, возникающие в заготовке при двух- и трехвалковой схемах прокатки с подпором (с/ =120 мм, с/кои=90 мм, а = 9 град., усилие натяжения Т=0)
а
б
в
ян _ 4 9
■■1 -304.156
EZD -2sn. 127
СП — 5 191
□ -200.2 54
CZJ -171.162
СП -146.225
И -121.289
- 92.19 6
в -67.2©
я -42.323
СП] -13.231
CZ3 11.706
СП 36.642
□ 65.735
спи 90.671
СИ) 115.608
шш 144. 7
яя 16?.637
■1 193.72?
?GRAE 120Х90НН TB=¿Ó^N TE = 0
ш >4. 146
ШШ :3. 718
>7.637
К Г'Л 57.20?
i:. ! 11.128
1 i 15.047
l"! -J -184.619
m -158.538
-132.456
-102.028
ни -75.947
нама - 4 а.866
i. : - 15.438
l_J 543
i i 3-?. 72 4
1 ! 63. 152
ы 89.233 115.314
IfflBgi 145.742
171.824
ш 202.252
!jF:AD 12С1::?омн TB = C! TF-0
-30?.741
ИНН -280. 177
нам 004
Г""| -235.831
1 i -213.657
c::i -191.484
i -i -169.311
□ -139.747
PS -117.573
ЁМЗ -95. 4
ШЁЭ 73. 22"?
ри -51.054
í i -ó. 707
i i г ge, 7
i i 45. 03
l J 67.2 03
i_i 89.377
M 111.55
Hi 133.723
™ 163.28"
-308.359
-278.577
щ -256.24
CZD -233.904
\Z3 -211.567
C=3 -189.23
nn -166.893
ZD -137.111
-114.775
Я -92.438
ДЯ -70.101
ЙЕ8 -47.765
g -25.428 -3.091
26.691
49.028
□ 71.364
CZi 93. "'OI
M 116.038
138.375
ЯШ 168.157
Рис. 3. Распределение осевых напряжений в продольном сечении прокатываемой заготовки с подпором при двухвалковой (А) и трехвалковой (Б) схемах прокатки:
а - Ть= О кН; б- Ть= 60 кН; в - Т= 120 кН (Г,= 0 кН во всех случаях)
МЕТАЛЛУРГ* 7 '2004
яш -33 3.2 49
-301.789
¡юза -274.262
СИ 802
СГ] 275
□ • 18?.815
сз 268
§ - 124.826 (01
в »41 -38.314
о -о.854
20.67 3
52.133
79.661
СП 111. 12
138.648
■1 170.107
354.146
Н1 -322.55
■ 2 9 4 . 9 0 4
г—1 -263.308
с=з ;35.661
СЗ >04.065
□ -176.419
144.823
ев -117.176
еаа -65.56
СИ -57.934
ЕЗ ззе
Ш 1.309
а :. 905
сп ). 551
СЗЗ 147
ив 119.794
ш 151.39
■■ -300.038
-270.515
вн -244.662
сиз -215.159
си -189.326
пп -159.603
ПЛ -133.97
ВВ -104.447
я -78.614
я -49.091
в -23.258
в 6. 265 32.098
(=□ 61.622
СП 87.454
1—1 116.978
142.811
^в 172.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.