Трение в процессах обработки металлов давлением

Контактное трение оказывает значительное влияние на процесс пластической деформации. Одновременно с полезным действием трение вызывает затруднение в технологии изготовления изделий.

Коэффициент трения зависит от ряда факторов – материала поверхности валков, температуры прокатываемого металла, скорости прокатки, химического состава прокатываемой полосы.

При определении коэффициента трения применяют следующие основные формулы:

где угол трения

Формула С. Экелунда:

где коэффициент, учитывающий влияние материала валков;

для стальных валков

для чугунных валков

t – температура металла,

Формула Б. П. Бахтинова и М. М. Штернова:

где коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости валков (определяется по графику, приведённом на рисунке 3).

Рисунок 3 – Значение

для расчёта коэффициента трения

Таблица 20 – Значение коэффициента

при прокатке сталей различных марок

– коэффициент, учитывающий влияние химического состава прокатываемой стали (определяется по табл. 20)

Группа стали	Марка стали	Коэффициент
Низкоуглеродистая	Ст.1	1,0
Ледебуритная	Р18	1,10
Перлитно-мартенситная	ШХ15	1,24 - 1,30
Аустенитная	4Х13	1,40
Аустенитная с избыточной фазой	Х13Н4Г9	1,45
Ферритная	Х18Н10Т	1,55
Аустенитная с карбидами	1Х17ЮА Х15Н60	1,60

Формула А. П. Грудева (при холодной прокатке):

где окружная скорость валков, ;

коэффициент, учитывающий влияние смазки (определяется по таб. 21)

Таблица 21 – Влияние смазки на коэффициент трения

Смазка	f
Сухие чистые валки	0,086	1,55
Машинное масло	0,075	1,35
Веретенное масло	0,070	1,25
Вода	0,058	1,0
Эмульсия (!0% масла)	0,056	1,0
Керосин	0,053	1,0
Хлопковое масло	0,051	0,9
Касторовое масло	0,050	0,9
Пальмовое масло	0,048	0,9

Задача №1

Определите коэффициент трения по формуле Б. П. Бахтинова при различных температурах и постройте график зависимости коэффициента трения от температуры полосы.

Таблица 22 - Исходные данные

№ варианта	Материал валков	Скорость прокатки,	Материал полосы	Температура прокатки, t,
1	сталь	3,0	Сталь ст.3	1270; 1150; 1000; 900
2	сталь	3,4	ШХ 15	1230; 1180; 980; 920
3	сталь	4,0	Сталь ст.1	1280; 1220; 1050; 950
4	сталь	4,2	4Х13	1180; 1220; 1050; 950
5	сталь	3,5	Сталь ст.3	1220; 1180; 1120; 1000
6	чугун	3,9	Р18	1000; 980; 950; 920
7	чугун	4,2	Х15Н60	1100; 1080; 1000; 950
8	чугун	4,6	Х13Н4Г9	1060; 1020; 1000; 960
9	чугун	4,7	4Х13	1020; 980; 960; 900
10	чугун	5,2	Сталь ст.1	1010; 990; 940; 910

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента трения от температуры

По результатам расчетов сделать вывод.

Задача №2

Определите коэффициент трения по формуле Б. П. Бахтинова при различных скоростях прокатки и постройте график зависимости коэффициента трения от скорости прокатки.

Таблица 23 - Исходные данные

№ варианта	Материал валков	Материал полосы	Температура прокатки, t,	Скорость прокатки, м/с
1	сталь	Сталь ст.3	1250	1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 10,0
2	сталь	ШХ 15	1230	1,2; 1,8; 3,2; 4,0; 8,0
3	сталь	Сталь ст.1	1200	1,3; 2,0; 4,5; 6,0; 10,0
4	сталь	4Х13	1180	0,8; 1,2; 1,8; 3,0; 6,0
5	сталь	Сталь ст.3	1160	1,5; 2,5; 4,0; 8,0; 10,0
6	чугун	Р18	1040	1,1; 2,3; 4,0; 6,2; 8,0
7	чугун	Х15Н60	1020	1,2; 3,0; 4,0; 4,5; 5,0
8	чугун	Х13Н4Г9	1000	1,0; 2,2; 4,2; 5,5; 6,0
9	чугун	4Х13	980	1,3; 1,8; 2,6; 3,4; 5,2
10	чугун	Сталь ст.1	920	1,0; 2,5; 3,5; 4,5; 10,0

Рисунок 5 - График зависимости коэффициента трения от скорости прокатки

По результатам расчетов сделать вывод.

Задача №3

Определите коэффициент трения при холодной прокатке листов

Таблица 24 - Исходные данные

№ варианта	Скорость прокатки,	Смазка
1	10	Машинное масло
2	12	Веретенное масло
3	15	Вода
4	18	Эмульсия (10% масла)
5	20	Керосин
6	22	Хлопковое масло
7	26	Касторовое масло
8	30	Пальмовое масло
9	35	Эмульсия (10% масла)
10	40	Машинное масло

Задачи для самостоятельного решения

Задача №1

Определите коэффициент трения в обжимной клети рельсобалочного стана. Условия прокатки следующие: стальные валки диаметром D = 950 мм, материал полосы сталь, Ст. 3, температура полосы t = 1200 ,

скорость валков 60 об/мин.