Способ определения силы и коэффициента трения в очаге деформации при прокатке Советский патент 1991 года по МПК B21B37/00 G01L5/00 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к экспериментальному уточнению коэффициента трения, особенно при прокатке новых сталей и сплавов.

Цель изобретения - упрощение и снижение трудоемкости способа.

На фиг. 1 представлен профиль прокатываемого образца; на фиг.2 - схема сил, действующих на обрезец при его прокатке.

Способ определения силы и коэффициента трения в очаге деформации включает прокатку в валках образцов и измерение в процессе прокатки усилия и момента на валках, при этом согласно изобретению для прокатки используют образцы с внеконтак- тными поперечными внешними зонами, т.е. с зонами, не контактирующими с валками.

например, крестообразного поперечного сечения, причем отношение всей площади поперечного сечения образца F к площади обжимаемой части поперечного сечения F0 такое, что на поверхности контакта прокатываемого металла с валком соблюдается условие практически однонаправленного скольжения.

При прокатке такого образца вытяжка в обжимаемой части в силу сплошности среды создает во внеконтактных поперечных зонах растягивающее напряжение, которое в свою очередь, вызывает в обжимаемой части образца дополнительные напряжения сжатия.

При соответствующем соотношении F/Fo эти сжимающие напряжения создают в обжимаемой части образца подпор, доста|0СЛ СО

со

00

точный для того, чтобы по длине дуги контакта прокатываемого металла с валком со- блюдалось условие практически однонаправленного скольжения, т.е. почти вся дуга контакта представляет собой зону отставания и величина опережения равна нулю.

Зону опережения можно оценить так, что угол критического сечения у зависит от соотношения F/F0, и при F/F0 больше трех соотношение у/а меньше 0,1 (где а - угол дуги захвата).

В процессе прокатки замеряют усилие и момент на валках и по формулам (1) и (2) определяют силу и коэффициент трения:

Т М/Р;(1)

f M/RP,(2)

где М - момент на валках;

R - радиус валка;

Р - усилие прокатки.

Минимальное соотношение F/Fo. при котором соблюдается это условие, равно примерно трем (при и ,5), что хорошо согласуется с известными теоретическими выводами, согласно которым опережение S при заднем натяжении 0i(e случае прокатки крестообразного образца ai- это величина подпора) равно

S S0-ai ai:(3)

0,2-efh-i 2k

,39 -tgoc +0,05-e/h-(o,J6-tgs6); (5}

a,

0,25-t об

ZK

5o.fl.S-f (Цй где a- угол захвата;

QT5

-.- отношение длины дуги захвата к

средней толщине прокатываемого образца. Если опережение S равно нулю, то из формулы (3) имеют

(8)

-frс другой стороны напряжение подпора можно выразить следующим образом:

ст1 аг--Ц,(9)

Го

где От- предел текучести материала образца ( К).

Приравнивая (8) и (9), находят:

F FO

DO

ai (71

+ 1

После подстановки (4), (5) и (б). (7) в формулу (10) и последующих упрощений получают

JL 1,95 , ,36 -tga)

- j /i -. I

о l/ntg a

(11)

F li2i/h Ј + 1. ,

tg a

10

15

20

25

30

35

40

Формулы (11) и (12) позволяют для заданных значений а и l/h определить минимальное соотношение F/F0. при котором опережение на поверхности контакта прокатываемого металла с валком равно нулю. Значения F/F0 при сс 5-15° можно определить из таблицы.

Из таблицы следует, что условие однонаправленного скольжения всегда выполняется при F/Fo 3.

Пример. Эксперимент для реализации предлагаемого способа включает о себя прокатку образца (фиг.1) из алюминиевого сплава на стане 160 в стальных нешлифованных валках и регистрацию усилия и момента прокатки, при этом в соответствии с фиг.2 соблюдается условие равновесия 2 Р 2T cos «- 0. По данным экспериментов при прокатке такого образца с соотношением ,13. при обжатии 15% (,5; ), усилие и момент прокатки равны, соответственно Р-63 КН; .39 КНм, а значение коэффициента трения, определенное по формуле (2). равно 0,077. Эти значения согласуются с литературными данными.

Применение предлагаемого способа определения силы и коэффициента трения при прокатке позволяет используя образцы простой формы, получить значения силы и коэффициента трения на любых станах, где можно замерить усилие и момент прокатки;

упростить методику и снизить трудоемкость измерений (нет устройства для захвата и торможения заднего конца полосы, не требуется специального фрикционного меха- .ц низма для торможения валка), широко применять способ в производственных условиях.

50

55

Экономический эффект от применения способа определяется тем. что в реальных условиях прокатки на промышленных станах без создания каких-либо дополнительных устройств (например, для торможения одного из валков) оказывается возможным оперативное определение коэффициентов трения между валками и прокатываемым металлом. Это позволяет разрабатывать такие схемы обжатий, которые приводят к оптимальному использованию энергосиловых возможностей прокатных клетей.

Формула изобретения

Способ определения силы и коэффициента трения в очаге деформации при прокатке, включающий прокатку образца в гладких валках, измерение усилия прокатки и моментов на валках, вычисление величины силы и коэффициента трения, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью упрощения и снижения трудоемкости способа, в качестве образца используют образец с внеконтакт- ными внешними зонами, например, крестообразного сечения, в котором отношение всей площади поперечного сечения к площади поперечного сечения обжимаемой части больше трех.

10

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к эксперименталь ному уточнению коэффициента трения, особенно при прокатке новых сталей и профилей. Цель изобретения - упрощение и снижение трудоемкости способа. Эта цель достигается тем, что силу и коэффициент трения определяют по данным измерения усилия и момента на валках в процессе прокатки образца специального, например крестообразного сечения отношение всей площади поперечного сечения к площади поперечного сечения обжимаемой части которого больше трех 2 ил., 1 табл (Л С

-ш

фиг. 2