Холодна прокатка металу, Основи теорії прокатки металів
5. Розширення при прокатці При прокатці смуга обтискається по висоті та збільшується по довжині та ширині. Збільшення розмірів смуг по ширині називається розширенням. Зазвичай розширення визначається як абсолютна зміна розмірів смуги шириною. Розмір розширення при прокатці має важливе значення. Від правильного вибору розширення залежить точність одержуваного профілю. Розрізняють розширення вільне, обмежене, або стиснене, і вимушене. Вільне розширення спостерігається при прокатуванні в гладких валках, де поперечна течія металу стримується лише силами тертя. Для прокатки листів та стрічок характерне вільне розширення. Поширення та витяжка утворюються за рахунок обсягу металу, що зміщується по висоті смуги. При збільшенні обтискання має збільшуватися і розширення, і витяжка. Співвідношення між подовженням та розширенням визначається законом найменшого опору. Основну роль при цьому відіграє співвідношення між довжиною і шириною контактної поверхні, оскільки від цього залежить опір переміщенню металу в поздовжньому та поперечному напрямках, що виникає внаслідок сил тертя на контактній поверхні. Розглянемо вплив основних чинників розширення при прокатці. Зі збільшенням абсолютного обтиснення збільшується величина зміщеного по висоті обсягу металу і, отже, збільшується витяжка та розширення. Зі збільшенням діаметра валків розширення збільшується. Пояснюється це тим, що з постійному значенні абсолютного обтискання зі збільшенням діаметра валків збільшується довжина дуги контакту. Збільшення числа проходів при тому самому абсолютному обтисканні призводить до зменшення розширення. На розширення лінії впливає її ширина, поки вона невелика. Зі збільшенням ширини смуги опір переміщенню металу в поперечному напрямку зростає, що призводить до зменшення розширення. При досягненні досить великої ширини опір поперечному перебігу стає настільки великим, що розширення металу припиняється. Збільшення коефіцієнта тертя на контактної поверхні призводить до збільшення сил тертя, що діють як у поздовжньому, так і в поперечному напрямках. При прокатуванні вузьких смуг зі збільшенням коефіцієнта тертя розширення зростає. Навпаки, при прокатці ширших смуг ширина вогнища деформації більше, ніж довжина дуги захоплення, збільшення коефіцієнта тертя призводить до більшого зростання опору переміщенню металу в поперечному напрямку, ніж поздовжньому. І тут збільшення коефіцієнта тертя призводить до зменшення розширення. Для визначення розширення запропоновано багато формул, виведених з урахуванням різних теоретичних припущень або на основі дослідних даних. Більш складну формулу запропонував Зібель. Для практичного розрахунку можна використовувати формулу С. І. Губкіна, формулу Б. П. Бахтінова, формулу А. І. Целікова. 6. Нерівномірність деформації під час прокатки У процесі прокатки різні точки поперечного перерізу смуги, як правило, одержують неоднакові висотні деформації, тобто має місце нерівномірність розподілу деформацій. Нерівномірність деформації при обробці металів тиском небажана, оскільки призводить до нерівномірності розподілу механічних властивостей перерізу готового виробу, появі додаткових напруг, які можуть призвести до спотворення форми готового виробу, що значною мірою погіршує якість металу.Нерівномірний обтиск може призвести також і до неоднорідності структури. Основними факторами, що визначають нерівномірність деформації при прокатці, є: форма обробного інструменту (гладкі валки або калібри) і форма смуги, що прокочується; відмінність опору деформації по перерізу смуги, що прокочується; тертя на контактній поверхні. Розрізняють нерівномірність деформації по ширині і довжині смуги, що прокочується. Нерівномірність розподілу обтискань по ширині смуги може бути викликана різним зазором між валками (перекіс валків при прокатуванні на гладкій бочці); неоднаковою початковою товщиною смуги по ширині. Ступінь нерівномірності деформації по ширині можна характеризувати діаграмами природних витяжок. За природну приймається витяжка, яку отримала та чи інша частина смуги, якби вона деформувалася окремо, поза зв'язки України з іншими частинами. Природні витяжки порівнюються із середньою витяжкою, яка визначається як відношення перерізу смуги до проходу та після нього. Чим більша різниця між природною та середньою витяжками, тим більша нерівномірність деформації. Розглянемо діаграму витяжок по ширині при прокатці смуги змінного перерізу у гладких валках (рис. 18). В даному випадку поперечний переріз можна розбити на кілька ділянок: дві крайні і середні, які при прокатці отримають кожен свою витяжку, нерівні між собою. Однак вся смуга отримає деяку загальну середню витяжку мСр і, відповідно, довжина смуги після прокатки матиме деяку середню довжину Lcp. Розглянутий приклад нерівномірності деформацій по ширині під час прокатування смуги змінного перерізу є випадком симетричної нерівномірності дефор.  мацій. При цьому не відбуваєтьсявигину смуги після виходу її з валків. У разі несиметричної нерівномірності деформацій зазвичай спостерігається викривлення смуги. Прикладом може бути прокатка смуги в перекошених валках (рис. 19). В цьому випадку обтискання від однієї кромки до іншої поступово зростають. Відповідно збільшуються і витяжки. Різниця витяжок, що утворюються в осередку деформації, впливає як на передній, так і на задній кінці смуги, що прокочується. При цьому передній кінець отримує плавне викривлення в горизонтальній площині (серповидність), загинаючись у бік меншої частини смуги. Задній кінець так само повертається у бік мень-  |