МОДЕЛІ НАПРУЖЕНЬ ТЕРТЯ – «БІЛА ПЛЯМА» В СУЧАСНІЙ ТЕОРІЇ ПОВЗДОВЖНЬОЇ ПРОКАТКИ

MODEL OF THE FRICTION STRESS - IT’S A «WHITE SPOT» IN THE MODERN THEORY OF LENGTH ROLLING

Докладчик

Василев Янаки Димитров

Василев Янаки Димитров

  • Должность: проф.
  • Звание, степень: профессор, доктор технических наук
  • Организация: Национальная металлургическая академия Украины
  • Город: Днепропетровск
  • Направление Другое, лист, моделирование, натяжение, прокатка, холодная полосовая прокатка


    Аннотация

    Василев Я.Д. Моделі напружень тертя – «біла пляма» в сучасній теорії повздовжньої прокатки / Я. Д. Василев // Пластична деформація металів : матеріали наук.-практ. конф. : тез. допов., 22-26 травня 2017 р., м. Дніпро. – Дніпро : [б.в.], 2017. – С. 18-19.

     

    При теоретичному визначенні параметрів процесу прокатки необхідні точні і надійні залежності (моделі) для опису рівня і характеру розподілу напружень тертя на контактній поверхні металу з інструментом [1,2]. Раніше було показано, що застосовувані в сучасній теорії поздовжньої прокатки моделі напружень тертя є надмірно грубими, по суті припущеннями [2,3]. У зв'язку з цим вони не забезпечують якісно вірно і кількісно точно прогнозування контактних дотичних напружень. Тому можна стверджувати, що основною невирішеною проблемою, тобто «білою плямою» в сучасній теорії поздовжньої прокатки є відсутність коректної моделі для опису напружень тертя на контакті штаби з валками.

    У роботах [2,3] було встановлено, що використання так званих законів Амонтона і Зібеля для опису розподілу напружень тертя при тонколистовій (холодній) прокатці є фактично необґрунтованим і експериментального підтвердження не мають. З метою усунення цього недоліку була запропонована нова модель напружень тертя, що враховує кінематику осередку деформації [2,4].

    Сумісне рішення запропонованої моделі з диференціальним рівнянням рівноваги поздовжніх сил Т.Кармана дозволило отримати наступні нові знання про процес прокатки:

    1. Встановлено, що епюри контактних нормальних напружень мають яскраво виражений куполоподібний вигляд, а напруги тертя плавно переходять через нуль в нейтральному перетині і близько відповідають експериментальним даним [2,4,5].
    2. Вперше отримані кількісні дані, які підтверджують, що перерізи максимуму епюр контактних нормальних напружень і нейтрального перерізу не збігаються [5].
    3. Встановлено, що нейтральний переріз зміщений ближче до перетину виходу штаби з валків, і запропонована більш точна формула для визначення нейтрального кута [6,7].
    4. Встановлено, що методи визначення крутного моменту при прокатці по силах тертя і по силі прокатки є рівноцінними [4].
    5. Запропонована нова формула для розрахунку середнього контактного нормального напруження при гарячій тонколистовій і холодній прокатці тонких і особливо тонких штаб, коли значення фактора форми осередку деформації lc/hcp змінюються від 5 ... 10 до 30 ... 75 [7].

      

    In the theoretical definition parameters of the rolling process requires accurate and reliable interrelation (model) to describe the level and nature of stress friction distribution at the contact of the metal surface with the tool [1,2]. Previously, it was shown that, as used in the modern theory of length rolling model of friction stresses are excessively rough, substantially assumptions [2,3]. In this regard, they do not provide the right quality and quantity accurate forecasting of contact shear stresses. Therefore, it can be argued that the main unsolved problem, ie, «white spot» in the modern theory of length rolling is the lack of a correct model to describe the friction stresses on the contact strip to the rolls.

    In the papers [2,3] it was found that the use of the so-called laws Amonton and Siebel to describe the distribution of the friction stresses in the sheet (cold) rolling are not actually unfounded and experimental verification. In order to eliminate this disadvantage was proposed a new model of friction stress, taking into account the kinematics of the deformation zone [2,4].

    The joint solution of the proposed model with the differential equation of equilibrium longitudinal forces T.Karmana yielded the following new knowledge about the process of rolling:

    1. It was found that the diagrams of the contact normal stress have a pronounced dome-shaped form, and the frictional stress smoothly pass through zero in the neutral section and closely match the experimental data [2,4,5].
    2. For the first time obtained quantitative data proving that the maximum cross-section in diagrams of contact normal stresses and neutral section are not the same [5].
    3. It was found that the neutral section is shifted closer to the exit cross section of the strip from the roll, and offered a more precise formula for determining the neutral angle [6.7].
    4. It has been established that the determination of the methods of torque when rolling on the forces of friction and rolling force are equivalent. [4].
    5. It was proposed a new formula for the calculation of the average normal stress at the contact of hot and cold rolled sheet of thin and very thin strips, when the values of the deformation zone shape factor lc/hcp vary from 5 – 30 to 10 – 75 [7].

     

    При теоретическом определении параметров процесса прокатки необходимы точные и надежные зависимости (модели) для описания уровня и характера распределения напряжений трения на контактной поверхности металла с инструментом [1,2]. Ранее было показано, что применяемые в современной теории продольной прокатки модели напряжений трения являются чрезмерно грубыми, по существу допущениями [2,3]. В связи с этим они не обеспечивают качественно верно и количественно точно прогнозирование контактных касательных напряжений. Поэтому можно утверждать, что основной нерешенной проблемой, т.е. «белым пятном» в современной теории продольной прокатки является отсутствие корректной модели для описания напряжений трения на контакте полосы с валками.

    В работах [2,3] было установлено, что использование так называемых законов Амонтона и Зибеля для описания распределения напряжений трения при тонколистовой (холодной) прокатке является фактически необоснованным и экспериментального подтверждения не имеют. С целью устранения этого недостатка была предложена новая модель напряжений трения, учитывающая кинематику очага деформации [2,4].

    Совместное решение предложенной модели с дифференциальным уравнением равновесия продольных сил Т.Кармана позволило получить следующие новые знания о процессе прокатки:

    1. Установлено, что эпюры контактных нормальных напряжений имеют ярко выраженный куполообразный вид, а напряжения трения плавно переходят через ноль в нейтральном сечении и близко соответствуют экспериментальным данным [2,4,5].
    2. Впервые получены количественные данные, подтверждающие, что сечения максимума эпюр контактных нормальных напряжений и нейтрального сечения не совпадают [5].
    3. Установлено, что нейтральное сечение смещено ближе к сечению выхода полосы из валков, и предложена более точная формула для определения нейтрального угла [6,7].
    4. Установлено, что методы определения крутящего момента при прокатке по силам трения и по силе прокатки являются равноценными [4].
    5. Предложена новая формула для расчета среднего контактного нормального напряжения при горячей тонколистовой и холодной прокатке тонких и особо тонких полос, когда значения фактора формы очага деформации lc/hcp изменяются от 5…10 до 30…75 [7].

    Ссылки на литературу

    1. Целиков А.И. Теория продольной прокатки / А.И. Целиков, Г.С. Никитин, С.Е. Рокотян. – М.:Металлургия, 1980. – 320 с.
    2. Василев Я.Д. Теория продольной прокатки. Учебник для магистрантов вузов / Я.Д. Василев, А.А. Минаев. – Донецк: УНИТЕХ, 2010. 456 с.
    3. Василев Я.Д. Уточнение модели напряжений трения при прокатке / Я.Д. Василев // Изв.вузов. Черная металлургия. - 2001. - №5. - С. 19-23.
    4. Василев Я.Д. Теоретическое определение крутящего момента при прокатке с использованием новой модели напряжений трения /Я.Д. Василев, М.И. Завгородний, Р.А. Замогильный // Тематический сборник. «Пластическая деформация металлов. ТОМ ІІ», Днепропетровск: ПП «Акцент», - 2014. – С. 27-31.
    5. Василев, Я. Д. Исследование положения максимума контактных нормальных напряжений относительно нейтрального сечения при холодной прокатке / Я. Д. Василев, М. И. Завгородний, Д. Н. Самокиш // Известия вузов. Черная металлургия. - 2014. - № 4. - С. 21-24.
    6. Василев Я.Д. Определение нейтрального угла при холодной прокатке с использованием уточнённой модели напряжений трения // Я.Д. Василев, М. И. Завгородний, Д. Н. Самокиш, Р. А. Замогильный / Обработка металлов давлением 2013. – № 3 (36), С. 81-86.
    7. Василев Я.Д. Основы теории продольной холодной прокатки / Пластическая деформация металлов: Коллективная монография // Я.Д. Василев – Днепропетровск: Акцент ПП, 2014. – С. 107-125.

    Комментарии (0)

    Оставить комментарий

    Please login to leave a comment.