Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова
(филиал) Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Кафедра металлургии и металловедения им. С.П. Угаровой
Смирнов Е.Н., Василев Я.Д., Скляр В.А.
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ (ЧАСТЬ II)/
ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
ДАВЛЕНИЕМ
Методические указания по выполнению домашнего
задания для студентов бакалавриата (всех форм обучения) по направлению
22.03.02 – Металлургия
Направление подготовки:
Металлургия черных металлов,
Теплотехника металлургических процессов,
Обработка металлов и сплавов давлением
одобрено на заседании кафедры ММ
Старый Оскол - 2016
УДК 621.771.01
Методические указания для выполнения домашнего задания по курсу “Металлургические технологии (часть II)/ Основы процессов обработки металлов давлением” для студентов бакалавриата (всех форм обучения) по направлению 22.03.02 – Металлургия (Металлургия черных металлов, Теплотехника металлургических процессов, Обработка металлов и сплавов давлением) / Состав. Смирнов Е.Н., Василев Я.Д., Скляр В. А. – Старый Оскол: СТИ НИТУ МИСиС, 2016. – 34 с.
В методических указаниях приведены цель и задачи, которые нужно достичь при выполнении домашних заданий. Приведены варианты заданий, а также методики расчета технологических и энергосиловых параметров процессов пластической деформации применимо к процессам обработки металлов давлением металлургического цикла. Методические указания снабжены всем необходимым справочным материалом.
Методические указания разработаны на основе разработок и опыта кафедры «Обработка металлов давлением» Донецкого национального технического университета (г. Донецк, Украина) [1].
Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры металлургии и металловедения.
Протокол № 09/15 от 24.09.2016 г.
Разработчики:
профессор Смирнов Евгений Николаевич
профессор Василев Янаки Димитров
доцент Скляр Виталий Александрович
Рецензент: доцент, к.т.н. А.А. Кожухов
СОДЕРЖАНИЕ
| стр. | |||
ВВЕДЕНИЕ 1. Содержание домашнего задания 2. Процессы прокатки
3. Прессование металла
4. Волочение металла | 4 6 7 13
21 | |||
|
| |||
Приложения | 29 | |||
Библиографический список | 33 | |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
|
| |||
ВВЕДЕНИЕ
Обработка металлов давлением (ОМД) - один из наиболее прогрессивных способов получения изделий из металлов. Это объясняется высокой производительностью ее основных процессов, улучшением свойств и структуры, качества поверхности и точности размеров изделий после пластической деформации. Не менее важным является ресурсосберегающий характер способов обработки давлением, т.е. значительное сокращение потерь металла в процессе производства по сравнению с другими видами обработки металлов.
Виды обработки металлов давлением условно делят на три группы (рис. 1).
Рис. 1.1. Схема систем технологий процессов обработки металлов давлением
Видами ОМД, относящимися к металлургическому циклу - прокаткой, прессованием и волочением (ППВ), получают, как правило, длинномерные изделия. В качестве примера таких изделий можно привести листы, ленты, фольгу, трубы, рельсы, балки, профили различных сортаментов - сплошные и пустотелые, проволоку микронных размеров и пр. Три первых вида являются наиболее производительными видами ОМД и по объему производства они значительно превышают продукцию кузнечно-штамповочного производства. Особенно это относится к прокатке, т.к. прокатному производству подвергают приблизительно 80% всего выплавляемого металла. Например, высокую производительность прокатки можно объяснить и тем, что этот процесс можно вести в непрерывном режиме с очень высокой скоростью. Кроме того, данные виды ОМД хорошо сочетаются со средствами механизации и автоматизации.
Постоянно растущая потребность в продукции, получаемой ППВ, объясняет необходимость в разработке современных высокопроизводительных, экономичных технологических процессов ППВ. Однако решение этой задачи возможно только на хорошей теоретической подготовке специалистов данного профиля производства. Поэтому в условиях экономической и хозяйственной самостоятельности предприятий образованность, компетентность и профессионализм являются важнейшими качествами современного специалиста, которые позволяют ему мыслить самостоятельно, творчески, свободно ориентироваться в непрерывно возникающих проблемах производства и грамотно эксплуатировать оборудование.
Задачи изучаемой дисциплины состоят в овладении представлениями о характере течения металла под действием внешних нагрузок, приемами определения основных деформационных и энергосиловых параметров процесса пластического деформирования, необходимых для выполнения различных инженерных и экономических расчетов, анализа производственной деятельности металлургического предприятия, прогнозирования дальнейшего развития производства в направлении повышения производительности и снижения себестоимости продукции.
Кроме того, новые технологические процессы должны минимизировать материальные и энергозатраты и одновременно обеспечивать формирование заданной структуры и эксплуатационных свойств изделий.
В результате освоения дисциплины “Основы обработки металлов давлением” обучающиеся должны:
знать:
– классификацию процессов обработки металлов давлением (ОМД);
– металлы и сплавы, используемые для получения изделий методами ОМД;
– экономические показатели эффективности применения операций ОМД;
– технологические схемы производства изделий методами ОМД и применяемое оборудование;
– основы формирования качества продукции в ОМД;
– меры экологической безопасности.
уметь:
– анализировать процессы обработки металлов давлением и выбирать оборудование для прокатки, прессования, волочения, ковки, объемной и листовой штамповки;
– давать характеристику обрабатываемому металлу (сплаву) и определять его свойства;
– описывать процессы обработки металлов давлением.
владеть:
– выполнять аналитические исследования процессов ОМД, оборудования и металлопродукции, литературный и патентный поиск с применением информационных средств и технологий;
– формировать технологические схемы производства изделий методами ОМД с учетом решения задач энерго- и ресурсосбережения, а также защиты окружающей среды от техногенных воздействий производства;
– выбирать материал и режим его обработки исходя из условий его эксплуатации и комплекса предъявляемых требований.
Содержание домашнего задания
Варианты заданий выдаются преподавателю лично каждому студенту под подпись.
Домашнее задание № 1
Для предоставленных в таблице 2.1 и 2.2 условий прокатки согласно номера варианта выполнить расчет показателей деформации, параметров очага деформации, коэффициента напряженного состояния nσ, среднего контактного нормального напряжения рср и силы прокатки Р.
Домашнее задание 2
Часть 1
Для предоставленных в таблице 3.1 условий прессования согласно номера варианта выполнить расчет показателей прессования и скорости деформации.
Часть 2
Средняя вытяжка за 4 перехода при волочении проволоки из сплава АМг1 с диаметра D0 =... мм составляет mср = …. Составить маршрут волочения проволоки согласно номера варианта (таблица 4.3), предварительно распределив вытяжки по проходам, с учтем того, что от первого к четвертому проходу обжатие должно уменьшаться на 10-25% по сравнению с первым проходом, а в первом пероходе m1 = mср.
Варианты заданий выдаются преподавателю лично каждому студенту под подпись.
Процесс прокатки
Варианты заданий выдаются преподавателю лично каждому студенту под подпись.
Таблица 2.1
Условия прокатки
№ варианта | Диа- метр валков D, мм | Размеры заготовки, мм | Величи-на обжа- тия, Dh, мм | Величина ушире-ния, Db, мм | Марка стали | Температура металла, °С | Скорость прокатки, м/с | Коэффици-ент трения, f у | ||
h0 | b0 | l0 | ||||||||
1 | 1000 | 585 | 585 | 2800 | 55 | 10,0 | Ст3кп | 1150 | 2 | 0,300 |
2 | 700 | 25 | 435 | 15000 | 9 | 2,0 | Ст5сп | 1130 | 3 | 0,285 |
3 | 800 | 155 | 180 | 11500 | 35 | 7,0 | Ст45 | 1180 | 4 | 0,281 |
4 | 400 | 85 | 165 | 8600 | 30 | 15,0 | Ст У7А | 1090 | 3,8 | 0,276 |
5 | 650 | 100 | 100 | 4000 | 25 | 6,5 | СтШХ15 | 1020 | 2,5 | 0,280 |
6 | 380 | 50 | 75 | 35000 | 20 | 4,5 | Ст3сп | 1190 | 5 | 0,251 |
7 | 1050 | 650 | 680 | 2560 | 70 | 10,0 | Ст23Г2А | 1050 | 3 | 0,264 |
8 | 550 | 175 | 195 | 11900 | 30 | 7,0 | СтА35Г2 | 1180 | 5 | 0,270 |
9 | 480 | 10 | 700 | 15600 | 3 | 1,0 | Ст60С2 | 1100 | 3,5 | 0,245 |
10 | 800 | 80 | 200 | 17500 | 25 | 2,0 | Ст15Г | 1120 | 5 | 0,240 |
11 | 500 | 20 | 500 | 25000 | 5 | 1,5 | Ст35ГС | 1000 | 7 | 0,235 |
12 | 720 | 18 | 1200 | 45000 | 5 | 1,0 | Ст15ХГНТА | 1070 | 8 | 0,247 |
13 | 680 | 30 | 1000 | 64000 | 8 | 1,2 | Ст12ХН3А | 1120 | 3 | 0,224 |
14 | 1200 | 750 | 680 | 2790 | 65 | 9,0 | Ст40х | 1180 | 2,5 | 0,274 |
15 | 800 | 200 | 2500 | 11700 | 30 | 7,5 | Ст7А | 1200 | 3,8 | 0,305 |
16 | 1170 | 650 | 720 | 2950 | 60 | 10,0 | Ст60С2ХА | 1220 | 3,2 | 0,280 |
17 | 750 | 30 | 750 | 35400 | 7 | 2,0 | Ст12Х2Н4А | 1200 | 3,0 | 0,285 |
18 | 580 | 100 | 160 | 14300 | 40 | 4,5 | СтЭ3А | 1180 | 4,0 | 0,296 |
19 | 550 | 100 | 80 | 7600 | 30 | 2,0 | Ст15Х13 | 1210 | 4,5 | 0,301 |
20 | 500 | 8 | 780 | 5600 | 3 | 5,5 | СтВ2Ф | 1180 | 5,2 | 0,284 |
21 | 350 | 15 | 80 | 34600 | 5 | 4,5 | Ст20Х13 | 1150 | 3,2 | 0,276 |
22 | 700 | 12 | 1800 | 26900 | 3,8 | 1,2 | СтХ17Н2 | 1100 | 10 | 0,291 |
23 | 320 | 10 | 60 | 52000 | 4 | 2,4 | Ст15Х25Т | 1080 | 6,5 | 0,283 |
24 | 850 | 320 | 290 | 6000 | 50 | 5,8 | Ст 4Х8В2 | 1090 | 3,5 | 0,286 |
25 | 520 | 120 | 140 | 8400 | 30 | 5,6 | Ст У12А | 1110 | 2,8 | 0,310 |
26 | 1050 | 600 | 620 | 2690 | 70 | 11,0 | Ст12Х2Н4А | 1180 | 3,0 | 0,306 |
27 | 500 | 15 | 1200 | 23900 | 5 | 2,7 | Ст38ХМЮА | 1220 | 4,8 | 0,294 |
28 | 400 | 90 | 90 | 10050 | 25 | 2,5 | Ст3сп | 1200 | 5,2 | 0,279 |
29 | 550 | 20 | 2000 | 23500 | 5 | 3,0 | Ст20ХГ2С | 1180 | 12 | 0,300 |
30 | 1300 | 750 | 710 | 2800 | 80 | 12,0 | Ст65Г | 1200 | 3,8 | 0,279 |
Варианты заданий выдаются преподавателю лично каждому студенту под подпись.
Таблица 2.2
Условия прокатки
№ варианта | Диа- метр валков D, мм | Размеры заготовки, мм | Величи-на обжа- тия, Dh, мм | Величина ушире-ния, Db, мм | Марка стали | Температура металла, °С | Скорость прокатки, м/с | Коэффициент трения, f у | ||
h0 | b0 | l0 | ||||||||
1 | 900 | 535 | 535 | 2920 | 35 | 5,3 | Ст3сп | 1180 | 2,5 | 0,180 |
2 | 680 | 20 | 485 | 10500 | 9 | 4,3 | Ст20 | 1150 | 3,5 | 0,290 |
3 | 650 | 185 | 200 | 6200 | 35 | 5,2 | Ст45 | 1130 | 4,5 | 0,300 |
4 | 420 | 80 | 160 | 13600 | 35 | 7,4 | СтУ10А | 1090 | 2,8 | 0,305 |
5 | 680 | 120 | 120 | 1500 | 28 | 5,6 | СтШХ15 | 1080 | 3,5 | 0,190 |
6 | 350 | 40 | 70 | 4300 | 15 | 4,3 | Ст40ХГНМ | 1090 | 4,5 | 0,295 |
7 | 1000 | 550 | 580 | 2900 | 50 | 5,0 | Ст12Х2Н4А | 1080 | 2,3 | 0,195 |
8 | 520 | 165 | 185 | 6300 | 25 | 7,4 | Ст5сп | 1080 | 2,5 | 0,200 |
9 | 500 | 12 | 750 | 18600 | 3 | 2,1 | Ст60С2 | 1180 | 4,5 | 0,310 |
10 | 820 | 85 | 230 | 4600 | 20 | 3,4 | Ст3кп | 1180 | 3,5 | 0,325 |
11 | 520 | 25 | 600 | 32000 | 6 | 3,1 | Ст10 | 1100 | 5,8 | 0,330 |
12 | 700 | 16 | 1300 | 27500 | 5 | 2,3 | Ст35ГС | 1170 | 8,5 | 0,300 |
13 | 650 | 20 | 1200 | 26300 | 6 | 1,8 | Ст40ХН2МА | 1180 | 3,8 | 0,330 |
14 | 1300 | 700 | 700 | 2750 | 75 | 6,4 | Ст12Х2Н4А | 1150 | 2,0 | 0,210 |
15 | 820 | 220 | 2000 | 2000 | 30 | 6,1 | Ст65Г | 1200 | 4,8 | 0,225 |
16 | 1150 | 600 | 700 | 2800 | 60 | 5,0 | СтА35Г2 | 1180 | 2,2 | 0,195 |
17 | 750 | 20 | 850 | 30400 | 4 | 2,0 | Ст15Г | 1220 | 4,0 | 0,345 |
18 | 600 | 160 | 160 | 5300 | 35 | 4,6 | Ст23Г2А | 1180 | 5,0 | 0,245 |
19 | 580 | 120 | 70 | 9400 | 20 | 2,0 | Ст40Х | 1200 | 3,0 | 0,286 |
20 | 520 | 6 | 880 | 64000 | 2 | 1,5 | Ст40ХН | 1200 | 6,5 | 0,318 |
21 | 350 | 20 | 90 | 18600 | 5 | 1,0 | Ст18Х2Н4ВА | 1180 | 5,2 | 0,335 |
22 | 720 | 10 | 1200 | 24000 | 3 | 1,2 | СтВ2Ф | 1150 | 10,8 | 0,327 |
23 | 330 | 12 | 68 | 49500 | 5 | 2,1 | Ст35Х5МТСФ | 1180 | 4,8 | 0,330 |
24 | 880 | 330 | 300 | 6050 | 60 | 6,4 | Ст15Х13 | 1190 | 3,3 | 0,225 |
25 | 520 | 140 | 150 | 10700 | 30 | 5,2 | Ст20Х13 | 1100 | 3,6 | 0,205 |
26 | 1000 | 620 | 620 | 2560 | 60 | 6,9 | СтХ17Н2 | 1100 | 3,8 | 0,190 |
27 | 620 | 18 | 1100 | 24600 | 6 | 2,6 | Ст15Х25Т | 1200 | 5,6 | 0,340 |
28 | 420 | 90 | 80 | 7600 | 20 | 5,1 | Ст25Х2МФ | 1150 | 6,4 | 0,300 |
29 | 530 | 25 | 2100 | 25000 | 6 | 1,8 | Ст03Х13АГ19 | 1120 | 14 | 0,320 |
30 | 1350 | 780 | 720 | 2970 | 90 | 5,6 | Ст4Х8В2 | 1210 | 4,2 | 0,215 |