Техноэнерг
Среда, 19.09.2018, 11:38
Меню сайта

Реклама

Форма входа

Категории раздела
Смазка и смазочные материалы при разных видах обработки материалов. [9]

Поиск

Наш опрос
Чем для Вас является теплоэнергетика
Всего ответов: 786

Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » Файлы » Смазка и смазочные материалы. » Смазка и смазочные материалы при разных видах обработки материалов.

Смазки для обработки при прокатке металла.
15.02.2015, 15:17





СМАЗКИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИ ПРОКАТКЕ МЕТАЛЛА

Горячая прокатка — наиболее широко используемый процесс обработки металлов давлением. В ряде случаев процесс прокатки может идти без смазки, например иногда желателен довольно высокий коэффициент трения, чтобы обеспечить захват металла валками и необходимое обжатие за каждый проход. Примеры, когда смазка употребляется при горячей прокатке, будут приведены ниже. При холодной прокатке смазка играет важную роль как для уменьшения давления металла на валки, так и для достижения высокой чистоты поверхности проката.
Последующее обсуждение состоит из двух частей: общие аспекты прокатки, которые важны с точки зрения смазки, и смазка при обработке некоторых специфических металлов и сплавов.
Полоса при прокатке уменьшается в поперечном сечении и увеличивается по длине. Если металл входит в валки со скоростью Ui, то он должен выйти из них при более высокой скорости fg; увеличение скорости зависит от степени деформации. Окружная скорость валков v больше t’l. Силы трения на входе в зону деформации стремятся затянуть металл в зазор между валками, а на выходе из валков силы трения стремятся задержать движение проката.
Именно реверс сил трения (рис. 23) усложняет теорию прокатки. Положение нейтральной линии может быть вычислено теоретически или измерено экспериментально. Силы трения действуют по направлению к нейтральной линии, поэтому на материал в пластической зоне действуют высокие напряжения трения. Напряжения трения особенно высоки при прокатке тонких
и широких листов. Нормальные напряжения в этой зоне равны пределу текучести материала ленты в плоскостях входа и выхода и достигают пикового значения в нейтральной точке. Диаграмма распределения давлений по дуге контакта (диаграмма пика трения) приведена на рис. 24.

Современные теории позволяют рассчитать с достаточной точностью распределение давлений в очаге деформации при холодной прокатке полосы, если известны геометрические napaметры (радиус валка, толщина ленты, обжатие и т. д.), предел текучести обрабатываемого материала и коэффициент трения. Из диаграммы пика трения легко вычислить общее усилие прокатки (которое пропорционально площади диаграммы пика трения) и крутящий момент, необходимый для проведения операции. Однако расчетные величины давления на валки и моментов не всегда хорошо соответствуют измеренным величинам. Отклонения могут быть вызваны тем, что высокий коэффициент трения при горячей прокатке может вызвать условия сухого трения.

Даже наиболее разработанные теоретические методы не могут учесть всех факторов, влияющих на процесс прокатки. Kpoмe того, зачастую отсутствуют надежные данные о соотношении деформаций и напряжений, а также данные о величинах трения при температурах и скоростях деформации, используемых при горячей прокатке. Обычно используют приближенные теории, которые позволяют вычислить давление металла на валки как относительно простую функцию предела текучести, получаемого из диаграммы растяжения и геометрических факторов. Определено, что при обычной горячей прокатке
местные давления на поверхности валков не очень велики вследствие того, что материал заготовки при высокой температуре имеет невысокое сопротивление деформации. Попытки производить смазку горячего металла с целью уменьшения давления на валки не дали положительных результатов.
При холодной прокатке обрабатываемый материал деформационно упрочняется и давление металла на валки может вызвать значительные упругие деформации самих валков. Валки радиусом R деформируются под действием металла таким образом, что образуется новый увеличенный местный радиус, определяемый выражением


где р — нагрузка на единицу ширины валка;
С — константа, выражающая упругие свойства материала валка;
Ah — обжатие ленты за проход.

Местный радиус может быть значительно (в 2—3 раза) больше радиуса недеформированного валка. Больший местный радиус кривизны означает, что лента и валок контактируют на большой площади (площадь контакта пропорциональна величине Y^R'Ah), и в результате возрастает общая нагрузка на валки. Очевидно, что при прокатке нагрузка на валки влияет на радиус деформированного валка. При некотором предельном значении давления дальнейшее увеличение обжатия не приводит к уменьшению толщины ленты.
Попытки прокатывать ленту меньшей толщины, увеличивая обжатия, вызывают дальнейшее сплющивание валков и рост напряжений трения; пластическая деформация не происходит вследствие того, что не достигнут предел текучести материала полосы. Минимальная толщи¬на ленты, которая может быть получена на данном стане, является важной характеристикой прокатного стана. Чтобы получить тончайшее изделие, необходимо уменьшить сплющивание валков.
Разность максимального и минимального напряжений не достигает предела текучести, умноженного на соответствующее значение коэффициента Лоде, Прим. ред. перевода.
Работы по уменьшению сплющивания ведут в направлении уменьшения давления на валки. Это может быть достигнуто применением переднего и заднего натяжений с помощью применения моталок. Из условия пластичности следует, что высокие растягивающие напряжения на лен¬те приводят к уменьшению давления на валки. Другой способ уменьшения сплющивания — использование рабочих валков малого диаметра; при этом площадь контакта и, следовательно, общая нагрузка на валки уменьшаются. Самым простым методом уменьшения нагрузки на валки является улучшение условий трения. Относительно небольшое уменьшение коэффициента трения может оказать значительное влияние на величину давления па валки, кроме того, вследствие уменьшения сплющивания валков происходит дальнейшее уменьшение нагрузки.
Чтобы уменьшить влияние прогиба валков, производят предварительную профилировку последних — диаметр валка посередине делают несколько большим, чем по краям; кривизна имеет такую величину, что, когда валки изгибаются при работе, зазор между ними становится параллельным.
Изгиб валков будет недостаточен, если нагрузка меньше проектной величины, и прокатываемая лента получится более тонкой посередине и более толстой по краям. Поскольку любое изменение коэффициента трения влияет на нагрузку на валки, оно будет влиять также на форму поперечного сечения прокатываемой полосы. Если клети стана предварительно не напряжены, то увеличение коэффициента трения будет вызывать увеличение толщины проката.
При прокатке- тонкой ленты, где значительная часть нагрузки определяется напряжением трения, условия смазки необходимо тщательно контролировать. К сожалению, коэффициент трения значительно изменяется даже при использовании самых стабильных условий смазки 1100, 10П. Эффективность прокатных смазок зависит от скорости прокатки, так как коэффициент трения уменьшается по мере возрастания скорости прокатки [102]. В результате этого лепта утоняется в средней части длины полосы, которая прокатывается при более высокой скорости, чем оба конца, прокатываемые в периоды ускорения и замедления. Скоростной эффект может быть вызван условиями захвата смазки, которые улучшаются увеличением скорости движения металла на входе в деформационную зону.
Торп в работе показал, что скоростной эффект исчезает, если перед нанесением обычной смазки (пальмового масла) стальную ленту покрыть cyxoй пленкой стеариновой кислоты. Торп предполагает, что микрощели в лепте заполнены стеариновой кислотой и, таким образом, они функционируют в качестве резервуара смазки. В современных станах влияние скорости прокатки im величину устраняют путем использования специального оборудования для автоматического контроля и регулирования толщины ленты. Такое оборудование обычно использует систему обратной связи и позволяет при сохранении постоянной нагрузки на валки производить лепту равномерной толщины, даже если имеет место изменение условий смазки или других условий.
Приведенное обсуждение вопросов нагрузок на валки, минимальной толщины ленты и изменения профиля валков указывает на потребность в смазке, обеспечивающей
низкий и постоянный коэффициент трения. Однако слишком низкий коэффициент трения нежелателен. Активная, жирная смазка, подобная ланолину, обеспечивает такой низкий коэффициент трения, что затрудняется захват металла валками. Эта проблема может быть решена применением конструкций с принудительной задачей металла в валки, как это делают, например, в стане холодной прокатки Стеккля.
Кроме того, низкий коэффициент трения (если он вызван толстым слоем вязкой смазки) обычно приводит к получению изделия с матовой поверхностью. Чтобы обеспечить получение блестящей поверхности, необходимо использовать более тонкие и менее эффективные с точки зрения понижения величины р, смазки.
Промышленные прокатные масла обычно обеспечивают коэффициент трения около 0,06, в то время как при использовании ланолина коэффициент трения равен 0,02. Требуемое качество поверхности достигается в последних проходах, поэтому на различных стадиях прокатки могут быть использованы разные смазки. Более вязкие смазки, обеспечивающие низкий коэффициент трения, надо применять в первых проходах, где имеют место большие нагрузки, а отделка поверхности может быть достигнута в последних проходах применением более легких масел.
Все вышеуказанные факторы необходимо учитывать при выборе прокатной смазки, но как только выявлена возможность получения требуемого размера, формы и качества поверхности изделия, все внимание должно быть обращено на легкость удаления смазки с поверхности после прокатки. Коррозионные пятна, появляющиеся после отжига в местах с неудаленной смазкой, недопустимы в случае, если полуфабрикат в дальнейшем должен подвергаться нанесению покрытий. Удаление прокатного масла с помощью специального процесса очистки или обезжиривания перед отжигом технологически вполне возможно, но эти операции удорожают производство. Далее если производить рулонный отжиг материала с очень чистой поверхностью при высокой температуре, то соседние витки рулона могут свариться. В обычной промышленной практике избыточную смазку удаляют механическим путем: либо с помощью щеток, либо с помощью струи воздуха; остающаяся смазка испаряется или сгорает в первых стадиях цикла отжига. Используется также преднамеренное увеличение цикла нагрева, чтобы облегчить удаление довольно большого количества смазочного масла.
При отсутствии окисления, возникающего от неправильной регулировки печной атмосферы, большинство пятен возникает из-за разрушения самого прокатного масла. Большинство гудронных и угольных отложений возникает при использовании смазок с высокой вязкостью, поэтому противопятнистые прокатные смазки обычно основаны на более легких маслах. Полярные присадки и второстепенные составляющие также способствуют появлению пятен; так, например, медь покрывается пятнами при наличии в смазке серы или избыточной жирной кислоты. Зола от эмульгатора, используемого при изготовлении растворимых масел, .может также способствовать появлению пятен.
Было проведено детальное изучение образования пятен на алюминии и выявлено два типа пятен: белые и коричневые. Белые пятна появляются в случае, если смазка загрязнена водой или же если кислотность смазки чрезмерно высока. Коричневые пятна развиваются в большей мере от присадок, а не от основного масла; тенденция к образованию пятен возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле и увеличением полярности молекулы. Результатом этой работы явилось создание прокатных смазок, не об