Прокат, метал
Прокатка є важливим процесом для виробництва промислових ножів. Що проходить? Чому прокат? Перевірте його нижче.
Стаття з: https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Rolling+(metalworking)
Прокат, Метал
засіб формування тиску металів і металевих сплавів шляхом стиснення металів між обертовими валками. Рулони, як правило, циліндричної форми, або є гладкими або з западинами (проходами), які утворюють канавки, коли два рулони зібрані разом.
Завдяки безперервній роботі процесу, прокатка є найбільш ефективним способом додання необхідних форм томам. Під час прокатки метал в основному зазнає значну пластичну деформацію стиснення, що включає руйнування первинної ливарної структури і формування більш плоскої і більш тісної структури; тим самим поліпшується якість металу. Таким чином, прокатка служить не тільки для зміни форми металу, але й для поліпшення її структури та властивостей.
Як і інші методи формування тиску, прокатка заснована на пластичності металів. Розрізняють гарячу, холодну і теплу прокатку. Більшість прокатних виробів (заготовок, торгових і листових металів, трубок, кульок) виробляються гарячою прокаткою з ініціалізацією температури 1000—1300 ° С для сталі, 750—850 ° С для міді, 600 ° -800 ° С для латуні, 350 ° -400 ° С для алюмінію і його сплавів, 950 ° -1100 ° С для титану і його сплавів, і близько 150 ° С для цинку. Холодна прокатка використовується в основному для виготовлення листів і стрічок товщиною менше 1,5–6 мм і прецизійних секцій і труб. Гарячекатаний метал пізніше холоднокатаний для отримання більш гладкихповерхонь і кращих механічних властивостей. Холодна прокатка також використовується з-за труднощів нагрівання і швидкого охолодження тонких виробів. Тепла прокатка, на відміну від холодної прокатки, здійснюється при дещо підвищеній температурі, щоб зменшити затвердіння (холодна робота) металу під час деформації.
У особливих випадках метали прокочують у вакуумі або в нейтральній атмосфері для захисту поверхні металу від окислення.
Трьома основними методами прокатки є поздовжня, поперечна і поворотна (косова) прокатка. При поздовжньому прокатці (рис.1, а) метал деформується валками, як правило, паралельними один одному, які обертаються в протилежних напрямках. Під час тертя між поверхнями поверхонь і металу витягується метал через зазор між валками таким чином, що метал пластично деформується. Поздовжня прокатка набагато більш поширена, ніж інші два способи.
Поперечна прокатка (рис. 1, б) і поворотна (косова) прокатка (рис. 1, в) використовуються тільки для обробки твердих тіл обертання. При неперервному прокатці метал піддають обертальному руху відносно своєї осі і таким чином відпрацьовують в поперечному напрямку. При обертовому прокатці, крім обертального руху, металевому тілу приєднують поступальний рух уздовж своєї осі черезрозміщення пологих валків. Якщо поступальна швидкість металу менше, ніж окружна швидкість обертання, то операція обертання називається поперечною обертовою прокаткою; якщо поступальна швидкість більша, операція називається поздовжньо -поворотною прокаткою. Поперечна прокатка використовується для роботи зубців зубчастих передач і інших деталей, а ротаційна прокатка використовується при виготовленні безшовних прокатних труб, кульок, осей та інших твердих тіл обертання (Фіг.2). Поздовжню обертову прокатку використовують для виготовлення бурових долот.
При поздовжньому прокатці висота поперечного перерізу металу зменшується по мірі проходження металу між валками, де збільшується довжина і ширина (рис. 3). Різниця висот перерізів металу до і після проходження між валками називається лінійним (абсолютним) зменшенням. Δh = h0 - h1. Відношення цієї величини до вихідної heighth0, вираженої у відсотках 100Δ / h0, називається відсотковим зменшенням, яке зазвичай становить від 10 до 60 відсотків за пропуск, але може бути до 90 відсотків. Збільшення довжини металу характеризується коефіцієнтом зменшення - відношенням довжини металу після виходу рулонів до початкової довжини. Деформація металу щодо ширини поперечного перерізу називається розтіканням - різницею між шириною поперечного перерізу до і після прокатки. Розкиданнязростає зі зменшенням, діаметром валка, і коефіцієнтом тертя між металевим предметом і поверхнею валків.
Область між валками, де заготовка вступає в прямий контакт з валками, називається зоною деформації; це є те, що метал зменшується. Малі області, що прилягають до обох сторін зони деформації, називаються безконтактними деформаціями; в цих зонах метал трохи деформується. Зона деформації складається з двох основнихсегментів: зони відставання, або зони прослизання на вхідній стороні, в якій швидкість металу менше горизонтальноїскладової окружної швидкості валків, а просунута зона, або зона прослизання на стороні доставки, в якій швидкість металу відносно більша. Таким чином, вихідна швидкість оброблюваної деталі з валків становить від 2 до 6 відсотків більше, ніж окружна швидкість валків. Межа між цими зонами називається нейтральним перерізом. У лаг зони сили тертя від валків, що діють на заготовку, знаходяться в напрямку виходу, тоді як в зоні просування вони знаходятьсявпроти напрямку виходу.
Захоплення металу валками і стабільність процесу виникають в результаті сил тертя, що виникають на контактах поверхні між металом і валками. Для того, щоб відбувалося захоплення, тангенс кута прикусу α - кут між радіусами, що розширюються від осей кочення до точок A і B (див. Рис. 3), не повинен перевищувати коефіцієнт тертя: tan α ≤ μ. Коли не потрібна дуже гладка поверхня, до рулонів додають шорсткість поверхні, щоб збільшити кут прикусу і, таким чином, осадку.
На практиці кути прикусу - 20 ° -26 ° при гарячій прокатці з гладкими валками, 27 ° –34 ° у гарячій прокатці з надрізаними поверхнями, і 2 ° –6 ° у холодній прокатці з мастилом.
Сила на валках під час прокатки визначається шляхом множення площі контактної поверхні на середню питому силу P = F × pm. Питома сила розподіляється по поверхнях контакту нерівномірно: максимум знаходиться поблизу нейтрального перерізу
і зменшується в напрямках входу і виходу. У прокатних смугах з прямокутним перетином контактна поверхня розраховується за формулою 
, де r - радіус рулону. При холодної прокатки смуг фактичнаконтактна зона велика через еластичного стиснення валків в точках контакту з металом.
Середня специфічна сила, яка також називається нормальною напругою підшипника, залежить від багатьох факторів і може бути виражена формулою pm = n1n2n3σ. Де n1 - коефіцієнт стану напруги металу, який залежить головним чином від співвідношення довжини дуги прикусу - дуги між точками A і B по колу перерізу валка (рис.3) - середню товщину і ширину прокату, на коефіцієнт тертя і на розтягування прокату (розтягування широко використовується при холодній прокатці); n2 - коефіцієнт, що враховує вплив швидкості прокатки; n3 - коефіцієнт, що враховує вплив холодної обробки металу; σ - межа текучості (стійкість до деформації) металу при температурі, що використовується в процесі прокатки. Коефіцієнт n1 є найбільш важливим і змінюється в широких межах - від 0,8 до 8 - залежно від вищезазначених факторів. Цей коефіцієнт зростає по мірі того, як сили тертя на контактних поверхнях зростаютьі товщина заготовки зменшується. У практичних розрахунках n3 береться за 1 при гарячій прокатці, а n2 - за 1-ий прокат.
Для вуглецевих сталей середня питома сила знаходиться в діапазоні 100–300 ньютонів на м2 (10–30 кілограмів-сил на мм2) при гарячому накачуванні та в діапазоні 800–1,500 ньютонів на м2 (80–150 кілограмів-сил на мм2) при холодній прокатці. Отримані сили на рулонах при найпоширеніших умовах прокатки спрямовані паралельно лінії, що з'єднує осі валків, тобто вертикально (рис. 4).
Взаємозв'язок між силою P і моментом M, необхідним для обертання кожного валка, задається формулою M = P (a + ρ), де a - рука сили P, яка знаходиться в діапазоні (0.35–0.5) 
і ρ - радіус кола тертя підшипників кочення, що дорівнює коефіцієнту тертя підшипника, помноженому на радіус підшипника кочення. Сила тяги в прокатці сталевого дроту і сталевих смуг коливається від 200 до 1000 кілонів (кН), тобто від 20 до 100 тонн сили; Сила в прокатних аркушах шириною від 2 до 2,5 м досягає від 30 до 60 МН (від 3000 до 6000 тонн). Момент, необхідний для обертання обох валків при прокатці сталевого дроту і дрібних ділянок, варіюється від 40 до 80 кН-м (від 4 до 8 тонн-м-м), а момент, необхідний для прокатки плит і широких листів, досягає 6.000–9.000 кН-м (600) –900 тонн-сила-м).
