Исследование Люега

Предложенная еще Родзевич-Белевичем [52] в 1913 г., но не получившая в свое время практического применения идея опытного определения удельных давлений впервые была осуществлена Люегом [55] в 1931 г. на специально сконструированном приборе (фиг. 66, а), помещенном в верхнем валке экспериментального стана.

Измерительный штифт 1 пружиной 2 и опорной плитой 3 был связан с двумя кварцевыми шайбами 4, которые вследствие пьезоэлектрического эффекта вызывали напряжение, пропорциональное давлению. Это напряжение передавалось к трубчатому вольтметру, и колебания силы тока фиксировались на подвижной бумажной ленте. Путь металла в валках одновременно отмечался благодаря размыканию цепи тока прерывателя, связанного с валком.

Ниже приводятся полученные Люегом при холодной прокатке меди и алюминия диаграммы, на которые нанесены по Зибелю и Помпу [54] кривые сопротивления деформации 1,15 в зависимости от обжатия полосы.

Разность между кривыми давления (полученными измерением) и кривыми сопротивления деформации (нанесены пунктиром) дает величину продольных напряжений.

Из приведенных на фиг. 66, б и в диаграмм видно, что положение максимума удельных давлений по дуге захвата для всех кривых (I—VI) почти одинаково. По ширине диаграммы симметричны относительно оси X — Х; эти диаграммы показывают увеличение давления к середине полосы и понижение к краям. По длине полосы можно заметить смещение максимума в сторону выхода металла из валков. Сравнивая левую и правую диаграммы, можно сделать вывод, что при одинаковых абсолютных обжатиях (но разных относительных) в прокатываемых более тонких полосах, кривые удельных давлений значительно выше, чем в толстых.

Лоде, Росс и Эйхингер нашли, что сопротивление деформации в плоскости главных напряжений составляет не , а 1,15 при уширении до 20%.

На фиг. 66, в приведена диаграмма удельных давлений, полученная при прокатке полосы алюминия шириной 12 мм, толщиной 2 мм с уменьшением сечения на 50%. Здесь наглядно представлено влияние ширины полосы на ход кривых, которые в данном случае (при узкой полосе) становятся более пологими благодаря незначительному сопротивлению истечения в направлении ширины полосы. Сравнивая кривые удельных давлений и кривую истечения, соответствующую 1,15 , можно отметить, что разница между ними весьма незначительна, т. е. прокатка в данном случае осуществляется с весьма благоприятным коэффициентом деформации.

При прокатке полос алюминия одинаковых толщин (шириной 30 мм с 2 на 1 мм, при уменьшении сечения на 50%) на гладких и на шероховатых (посыпанных песком) валках весьма наглядно представляется влияние трения, сильно повышающего удельные давления прокатки.

В этом случае характер кривых давлений аналогичен приведенным на фиг. 66, б, хотя величина давления 90 кг/мм , в особенности при прокатке на шероховатых валках, по сравнению с характером кривой истечения (пунктир), достигает в начале деформации почти девятикратного значения и более чем четырехкратного на разделе текучести (истечения).

При смазке полосы следует ожидать понижения давления до значений, близких к кривой истечения. При большом трении разность давлений между серединой полосы и краями возрастает. Высокое давление на валки, конечно, влияет и на их форму. Валки сплющиваются больше посредине полосы, чем по краям, чем по мнению Люега и объясняются неточности прокатки по толщине при широких тонких полосах, но не прогибом валков, как обычно считали до сих пор.

Влияние трения на удельные давления для данного случая прокатки представлено пространственной диаграммой (фиг. 66, г). Благодаря более высокому коэффициенту трения шероховатые валки (правая диаграмма) дают сравнитель­но с гладкими (левая диаграмма) повышенные кривые давления.

Большой интерес представляет исследование распределения давлений при прокат­ке по способу Штеккеля (фиг. 66 д, слева).

В данном случае по сравнению с предыдущими, раздел текучести лежит почти посредине дуги захвата, и кривые давлений благодаря наличию тянущих сил (мотал­ка) в направлении прокатки значительно понижены. Уменьшение давления в свою очередь должно привести к значительному уменьшению сплющивания валков, к более равномерной толщине полосы по всей ее ширине и к лучшему качеству прокатывае­мого материала при незначительном износе валков.

Распределение удельных давлений при горячей прокатке показано на фиг. 66 д (справа). Здесь разница между сжимающим напряжением (давлением) и сопротив­лением деформации (истечению) незначительна.

Итак, вс всех рассмотренных случаях равнодействующая удельных давлений находится на расстоянии между серединой дуги захвата и точкой, соответствую­щей одной трети этой дуги со стороны выхода металла из валков; приближаясь к при горячей прокатке и в станах Штеккеля к при холодной прокатке.