АНАЛИЗ ФОРМУЛ РАСЧЕТА УШИРЕНИЯ В ВЫТЯЖНЫХ КАЛИБРАХ

Солод В.С. (НПО «Доникс») , Стрельников В.Г. (кафедра ОМД)

Одним из наиболее важных вопросов при калибровке любого профиля является уширение, от которого зависит заполнение калибра металлом и, соответственно, получение профиля заданной формы и размеров.

Следует отметить, что, несмотря на значительное число исследований, вопрос о поведении металла в калибрах с уширением все еще недостаточно изучен , что в высшей степени затрудняет все расчеты по калибровке, связанные с заполнением калибров.

В зависимости от вида калибра изменяется напряженно-деформированное состояние металла в очаге деформации по сравнению с прокаткой на гладкой бочке. Основными отличиями являются неравномерность высотной деформации по ширине раската и влияние наклона боковых стенок калибра.

Большинство из известных формул для расчета уширения предназначены для расчета уширения при прокатке полос, а рекомендации данные некоторыми авторами для расчета уширения при прокатке в калибрах зачастую неясны.

Однако, как показывают дальнейшие исследования, еще далеко не исчерпан потенциал классических формул для расчета уширения.

Для расчета уширения при прокатке металла в калибрах наиболее часто используют методы « соответственной» и «приведенной» полосы .

В данной работе проанализированы формулы Смирнова В.К. (1), Вусатовского З. (2), Вусатовского З. с поправками Suppo-Izzo (3), Зюзина В.И. (4), Губкина С.И. (5), Чекмарёва А.П. без учета трения – (6), с учетом трения – (9), Бахтинова Б.П.(7) и Целикова А.И.(8). В скобках указан номер формул в таблицах 1 и 2.

Выполнен сравнительный анализ расчета уширения по известным формулам в системах калибров: овал – квадрат, ромб – квадрат, овал – круг, ромб – ромб. Под парой калибров понимают сочетание формы подката и калибра, в котором он прокатывается. Под системой калибров понимают совокупность пар калибров, позволяющих получить конечный профиль малого сечения из заготовки.

При анализе формул, использовались экспериментальные данные работы Г.Цоухара по формоизменению при прокатке в вытяжных калибрах. Данные были взяты по фотографиям темплетов, отобранных от первых серий прокатки по каждому типу вытяжных калибров поскольку данные о размерах темплетов других серий в работе Г.Цоухара не приведены. Прокатываемые образцы были изготовлены из стали Mst3b ( сталь 20).

Коэффициент трения вычисляли по формуле С.Экелунда и других авторов с поправками Б.П.Бахтинова и М.М.Штернова. Размеры металла до прокатки и после прокатки пересчитывали на приведенные по известному методу приведенной полосы.

Д ля каждого пропуска всех серий прокатки по всем указанным формулам рассчитано уширение металла. Затем для всех полученных данных, рассчитывали среднеквадратичную погрешность, которую даёт каждая из формул при расчете уширения в парах калибров или в системах.

Для учета формы калибра и подката при расчете уширения введен поправочный коэффициент, по смыслу равный коэффициенту ограничения уширения А.П.Чекмарева .

,

Коэффициент ограничения уширения для пар и систем калибров вычисляли с использованием метода линейного программирования, реализованного в виде алгоритма «Поиск решения» в среде MS Excel , подбирая его таким образом, чтобы суммарная среднеквадратичная погрешность расчета по всем одноименным парам калибров или системам была минимальной. Погрешности расчета уширения по каждой из формул для всех пар и систем калибров приведены в Таблице 1 . Поправочные коэффициенты ограничения уширения для всех пар и систем калибров по каждой из формул приведены в Таблице 2 .

Средне-квадратичная погрешность расчета уширения по формулам

Таблица 1

Поправочные коэффициенты для систем и пар калибров Таблица 2

Проведенные исследования показали, что наиболее целесообразно при расчете уширения в вытяжных калибрах применять формулу Чекмарева А.П. учитывающую трение с коэффициентом показанную ниже

Эта формула обеспечивает минимальную среднюю погрешность, равную 9,5%, средний коэффициент ограничения уширения для всех пар и систем калибров примерно одинаков и может быть принят равным 0,86.