Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров процессах обработки металлов давлением: Справ, изд. Пер. с нем. М • Ме таллургия, 1982. 360 с.
Рассмотрены наиболее распространенные подходы к расчету энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением и дан их ана-1 лиз. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных. В сжатой! и удобной для пользования форме изложены данные, необходимые для выбора® параметров и расчета различных технологических схем и оборудования по об-* работке металлов давлением.
Приведен большой объем справочной информации по сопротивлению -; формации различных металлов .и сплавов, коэффициентам трения и результат*'"' там экспериментальных исследований значений энергосиловых параметров. flj
Рассчитано на инженерно-технических работников, занимающихся вопроса- ' ми технологии и конструирования в процессах обработки металлов давлением; ^ может быть полезно студентам и аспирантам вузов. Ил. 240. Табл. 37. Библи- ' огр. список: 398 назв. ;
Предисловие к русскому изданию
Большое разнообразие методик определения величины сопротивления дефор-м ии металлов' и сплавов, а также методов и формул, используемых для-пасчета коэффициента трения, уширения при прокатке, энергосиловых и дру-их параметров процессов обработки металлов давлением, часто вызывает затруднение не только у студентов, но и у специалистов, имеющих большой опыт работы. Какая методика является наилучшей, какова область 'применимости той или иной формулы —эти и многие другие вопросы нередко возникают при выполнении расчетных работ и решении практических задач.
В отечественнрй литературе, посвященной анализу энергосиловых параметров процесса прокатки, как правило, рассматриваются методы и подходы, предлагаемые авторами опубликованных книг. Авторы настоящего справочника взяли на себя большой и нелегкий труд — обобщение и анализ различных методов расчета энергосиловых параметров процессов обработки давлением. Основное внимание уделено наиболее распространенным процессам прокатки на гладкой бочке, в калибрах и прокатки труб. Проанализирован и обобщен материал известных советских и зарубежных исследователей, а также оригинальный материал авторов.
В справочнике изложены различные методики определения величины сопротивления деформации, описаны конструкции установок, используемых для ее экспериментального определения. Обширный фактический материал, приведенный ввиде графиков, таблиц, номограмм, дополняет данные по сопротивлению деформации сталей и сплавов, опубликованные в СССР.
Рассматривая разновидности процессов прокатки, авторы сопоставляют различные расчетные методы, исследуют области применения каждого . из них, иллюстрируя выводы обширными экспериментальными данными.
Особый интерес представляет глава, в которой рассмотрены методы расчета энергосиловых параметров при прокатке в различных типах калибров. В отечественной литературе этот вопрос до сих пор не был освецен достаточно полно.
Принятые обозначения различных величин и характеристик даны в соответствии с оригиналом. В приложении приведены таблицы металлических материалов, применяемых в ГДР, и их аналоги по ГОСТам. Кроме того, дан химический состав материалов, не имеющих аналогов по стандартам СССР.
Следует отметить, что трактовка авторами некоторых теоретических положений иногда расходится с представлениями, принятыми в СССР; встречаются расхождения в терминологии. Устранению этих расхождений может помочь дополнительный библиографический список отечественных изданий.
Справочник представляет собой ценное руководство для ч инженерно-технических работников, конструкторов металлургических и машиностроительных предприятий, студентов вузов. Его использование наряду с известными отечественными справочниками, учебниками, монографиями позволит повысить качество расчетных работ и исследований.
Проф., докт. техн. наук В. П. Полухин
Содержание
Предисловие к русскому изданию Предисловие . . . ... .
1. МЕХАНИКА ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ . . . . .
1.1. Напряжения ..... . . . . . . . .
1.1.1. Характеристика напряженного состояния . ..... -1
.1.2. Инварианты напряженного состояния . . . . ... .
.1.3. Тензор напряжений ...... ...... I
.1.4. Схемы напряженного состояния ...... . . ^ '
• .2. Деформации ......... . . , . . . • J<
.2.1. Относительная. деформация ..'........ JJ
.2.2. Связь между линейными относительными деформациями . .- 1
.2.3. Степень деформации (логарифмическая деформация) . $jt
.2.4. Схемы деформированного состояния . . ..... 13
.3. Скорость деформации . ........ . . 13
.4. Уравнения равновесия . . . . . - ..... . ' 1*
.5. Условия пластичности .......... . . 1$
.5.1. Общий вид условия пластичности . ..... „ . . 14
.5.2. Условие пластичности по Мизесу . . . . . . . . 1$
.5.3. Условие пластичности по Треска . . . . . . . . ffi
.5.4. Условие пластичности по Лоде . , ....... 16,
.6. Связь между напряжениями и деформациями ..... 18
.7. Работа деформации . ... . .' . . '. . . . . 19
2. СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ГОРЯЧЕЙ И ХОЛОД-НОИ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ . ... ..... ^$
2.1. Горячая и холодная деформация ........ ^. 20
2.2. Методы определения сопротивления деформации . . . . . "29
2.2.1. Определение сопротивления деформации на образцах, полу- ! чивших различную степень деформации ..... . . .' 2&
2.2.2. Осуществление нестационарных процессов деформирования при одновременном определении напряжений и деформаций
2.2.2.1. Испытания на растяжение ...........
2.2.2.2. Испытание на, осадку ....... . . . . 27
2.2.2.3. Испытания на кручение ...... ..... 33'
2.2.2.4. Испытания на изгиб, вытяжку и внутреннее давление . '. 3%
2.2.3. Определение величины среднего сопротивления деформации «а • < основании результатов исследования процесса плоской прокатки . ЗТ
2.2.4. Критерии выбора метода испытаний .... .-.-.: . 3ST
2.3. Испытательные Машины для определения сопротивления деформации . г ...... . . . . . . . . . 39
2.3.1. Стандартные универсальные машины для испытаний на растяжение — сжатие '. . . . ....... '. . • . . . 4(У
2.3.2. Кулачковый пластометр . . ..... . . . . . , 41
2.3.3. Маятниковый пластометр ..... . : ..'.., 4*
2.3.4. Копер (ударный пластометр) ...... . '. . 45
2.3.5. Баллистический пластометр ...... ... 46
2.3.6. Торсионные пластометры . . . . . . ч. . .' • ,4ft
2.4. Факторы, оказывающие влияние на величину сопротивления да- .. формации при горячей обработке давлением . . . -. .
2.4.1. Факторы, связанные со свойствами материала . ...
2.4.1.1. Химический состав : . . . ' . . . . . . •'
2.4.1.2. Количество примесей ..... • ..... • y
2.4.1.3. Кристаллическая _ структура ........ . / •*
i **
**> . Стр.
2.4.1.4: Фазовый состав............ 52
2.4.1.5. Исходная структура .....:..... 53
2.4.1.6. Местоположение образца . . . . . . . , . 53
2.4.1.7. Метод изготовления........• . . . 54
2.4.2. Факторы, связанные с условиями протекания процесса . . 55
2.4.2.1. Температура . . . _......... 55
2.4.2.2. Скорость деформации . .' . . • . .... ... . 55
2.4.2.3. Степень деформации.......... . 56
2.4.2.4. Способ нагрева............ 57
2.4.2.5. Пауза между этапами (степенями,) деформации ... 57
2.4.2.6. Методы испытаний ........... 62
2.5. Расчет величины сопротивления деформации при горячей обработке давлением........./..... 62
2.5.1. Расчетные уравнения . . . . . . . . . ... 62
2.5.2. Сравнение значений kf и kfm, рассчитанных при помощи -разных уравнений jt •.............. 68
2.5.3. Сопротивление деформации различных металлов и сплавов . 74
2.5.3.1. Общие основы расчета .......... 74
2.5.3.2. Зависимость термодинамических коэффициентов от условий деформации и свойств материала.......... . 75
2.5.3.3. Хёблицы и графики кривых текучести для горячей деформации -82
2.5.3.4. Экстраполяция кривых текучести в горячем состоянии ._ . . 107 2.6.-Факторы, оказывающие влияние'на величину сопротивления деформации при холодной обработке давлением...... 111
2.6.1. Влияние свойств материала, . . ...'.... 111 .2.6.1.1. Химический состав . . ......... 111
2.6.1.2. Наличие примесей............. 113
2.6.1.3. Кристаллическая структура . . '....... ИЗ
2.6.1.4. Фазовый состав ........... . . 113-
2.6.1.5. Величина зерна . ........... 115
2.6.1.6. Исходная структура . V.....• • • • 45
2.6.1.7. Влияние места расположения образца...... . . 116
2.6.1.8. Влияние методов изготовления и обработки материала . . 116
2.6.1.9. Состояние материала........... . 117
2.6.2. Влияние условий протекания' процесса ...... 118
2.8.2.1. Степень деформации ......... . . . .118
2.6.2.2. Температура деформации . . .'....... 119
2.6.2.3. Скорость деформации........... ^120
2.6.2.4. Предварительная деформаций . ..... . . *121
2.6.2.5. Способ определения сопротивления деформации . . . 121 2.7. Способы расчета сопротивления деформации при холодной обработке давлением............... 122
2.7Л. Возможности расчетных методов....... . 122
2.7.1.1. Учет влияния свойств материала........ 122
2.7.1.2. Учет влияния температуры.......... 124
2.7.1.3: Учет влияния степени деформации , . . .•..... 124
. 2.7.J.4. Учет влияния скорости деформации....... 128
2.7.2. Сравнение различных методов расчета....... 128
2.7.3. Таблицы для расчета кривых текучести при деформации без нагрева . ,......*. • . • • • • • . • 135
3. ДАВЛЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ......... .--. . 168
3.1. Определение .давления течения ......... 168
3.2. Классификация процессов обработки давлением .... 169
3.3. Факторы, оказывающие влияние на величину давления течения Ш
4. ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ПРОКАТКИ...... . . 175
4.1. Сущность процесса прокатки .......... 175
4 5 Ойший пгнопы.............. 176
4.2.1. Длина очага деформации и площадь контакта . . . . 1
4.2.2. Характеристики, деформации . . . .;.... 1]
4.2.3. Скорость деформации . . ..... . . .'. . "J
4.2.4. Геометрические параметры .... . . . . . ]
4.2.5. Ушнрение ..........'_ . . ', . I
4.2.6. Коэффициент трения на контактной поверхности валка и про- 1 катьшаемого металла" . . . . . ... . . . . . \
4.2.7. Характер изменения температуры ........ j
4.2.7.1. Характер изменения температуры при горячей прокатке . -1
— 4,2.7.2. Характер изменения температуры при холодной прокатив Л I
4.3. Эпюры нормальных и касательных напряжений J
4.3.1. Прокатка в гладких валках....... -. . 1
4.3.2. Прокатка в калибрах .. ". . . . . . . . . . ]
4.3.2.1. Прокатка вг ромбических калибрах.....„ . $
. 4.3.2.2. Прокатка в овальных калибрах . . . . . . . - . - J
4.3.2.3. Факторы, оказывающие влияние на характер изменения нор-
- мальных-и касательных напряжений . .'.•—. . • . ." . . 3
5. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА В ГЛАДКИХ ВАЛКАХ ..... J
'.5.1. Расчет давлений- по Карману и Зибелю . . . . . . |
5.2. Давление, усилие и момент прокатки . . . . .'"*".-. I
5.3. Давление прокатки по Трйнксу'......._,..,.-!
.5.4. Давление и усилие прокатки по Оровану и Паскье .'.''. J "5.5. Усилие И момент прокатки по Экелунду . . . . . "2
5.6. Давление, момент и мощность прокатки по Гелей .... 2
5.7. Давление и усилие прокатки по Целикову....... ?
5.8. Давление, усилие и момент прокатки по Симсу . . . '. -S
5.9. Давление прокатки по ЕдличКе ........... S
- 5:10. Давление прокатки по Головину и Тягунову.....5
5.11 .Сравнение, расчетных и экспериментальных данных ... i 5.12. Использование диаграмм для расчета энергии прокатки . . i
6. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА В КАЛИБРАХ ........ S
• 6.1. Обзор методов расчета энергосиловых параметров при прокатке
в калибрах............. . . ". - J
6.2. Определение контактной поверхности . . ... . . . ?
.6.2.1. Расчетные методы . ......... . • . . -А
8.2.1.1. Преобразование в прямоугольник равной площади . . *,$
6.2.1.2. Метод Цоухара V . . . .,......., - -3
6.2.1.3. Метод Гелей . ..... . . . . . -. „,, 2
6.2.1.4. Контактная поверхность при прокатке профилей ._ . . -| 6.2.2. Экспериментальное определение контактной поверхности;- . " Э
6.3. Средняя скорость деформации ......... Л
6.4. Уширение при . прокатке в Калибрах . . . .- . .-',. J
6.4.1. Основные положени^ . ' . . . . . . . . ,. -S
6.4.2. Суммарное уширение и его распределениегпри прокатке в вв- ';!, тяжных калибрах . . : . . . . _. . . . . .»4^.\jl
6.5. Давление, усилие, крутящий момент и удельная работа npeSWft* ' |
6.5.1. Прокатка в ящичных калибрах , . . . . . . *•$**., I
6.5.2. Прокатка в вытяжных калибрах .• . . . . .^. , t ^" |
6.5.2.1. Давление и усцлие прокатки, .•......*1"%,. 4
/ 6.5.2.2. Момент прокатки .... . . .......<э ?•'«
6.5.2.3. Работа.прокатки . . . '. . ... . .. ."'Г. ''S
„6.5.3. Прокатка профилей , ... . \. • . . .•. . Т ' ***, J
6Т5.3.П Давление течения, усилие прокатки и момент деформации ' ^ '^ -*
6.5.3.2. Пример расчет* и сравнение результатов с- эксперимектал**'. *"* ными значениями . ... ... . . . . . . . "'«ъ*\ j
6.5.3.3. Мощность прокатки . . . . . . . . . • "•; .*
Стр.
7. ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВ И ПОЛОС . . . ... 260
7.1. Основы расчета усилия при прокатке ....... 263
7.Ы. Факторы, оказывающие влияние на величину усилия . . . 263
._7.1.2. Сопротивление деформации......' . _ . • • 263
7.1.3. Давление прокатки . . . - ,.....• • • 2*™
7.1.4. Коэффициент полезного действия деформации . . . . 265
7.1.5. Учет продольного натяжения......... 266
7.1.6. Сплющивание валков . . '........- - 266
7.2. Усилие и момент, прокатки по Бланду и Форду, Целикову, Королеву, Стоуну, Экелунду и Трйнксу...... . . 267
7.3. Сравнение теоретических и экспериментальных данных . -.- 269
7.4. Влияние усилия прокатки на форму очага деформации . . 274
8. ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА ТРУБ . . . . _ . . . . . 276
8.1. Прокатка трубных заготовок...... - ,. • • 275
8.2. Энергосиловые параметры при поперечно-винтовой прокатке трубных заготовок ... . . . . . . • • • -• 276
8.2.1. Усилие и мощность по Гелей . .. . . . . . . . 276
8.2.2. Усилие и мощность по Целикову...... . . • . . . 281
8.2:3. Усилие и мощность по Чекмареву . . . . . . . . 286
8.3. Сравнение расчетных и экспериментальных данных •. . . 290
8.4. Прокатка труб на оправке . . ... . .. ^. . ,. 304
9. ХОЛОДНАЯ ПРОКАТКА ТРУБ.....'....... 309
9.1. Усилие прокатки . . . . . . . . .: . , . . 311
9.1.1. Расчет усилия прокатки по Гелей ........ 311
9.1.2. Расчет усилия прокатки по Нойману и Зибелю . . . . 313
9.1.3. Расчет усилия прокатки по Шевакину '. . . ..... 314
9.1.4. Характер изменения усилия в процессе прокатки . . . . 315
9.1.5. Влияние величины подачи на усилие прокатки . . '. 315
9.2. Силы, действующие на трубную заготовку и оправку . . . 316
9.3. Нагрузка и мощность привода . . . . . , . . ' . 317
9.4. Сравнение .экспериментальных и расчетных усилий прокатки ~ . 319 Библиографический список . . . . . . . . _ . . . . 322
Приложение 1. Применяемые условные обозначения . ' . . . . 332
Приложение 2. Металлические материалы, применяемые в ГДР, и их
аналоги по ГОСТам . . -............345
Приложение 3. Химический, состав металлических материалов [% (по массе)], не имеющих аналогов по стандартам СССР . . . -.. . 348 Дополнительный библиографический список от редактора русского перевода . . . . .....,,....•• 352
Предметный' указатель . . . . . . . . . . .. • . ' 358
Цена: 150руб.
