книги из ГПНТБ / Дзугутов, М. Я. Напряжения и разрывы при обработке металлов давлением

ках диаметром менее 35 мм, прокатанных на стане 300, они уже не обнаруживаются.

500 кг, образуются микропоры, которые сохраняются до достижения диаметра 85 мм. Но уже в заготовках диа­ метром 80, 75 и 70 мм происходит постепенное уменьше­ ние количества микропор и их размеров, а в профилях более мелких они не обнаруживаются вовсе. Иначе гово­ ря, уменьшая постепенно сечение прокатываемого прут­ ка, т. е. увеличивая отношение D/Ii, получают такое значение D/Ii, при котором в заготовке внутренние раз­ рывы завариваются и больше не обнаруживаются.

Каналогичному выводу приходят И . Г. Арзамасцев

иВ. Ф. Исупов [34]. Они также считают, что внутренние надрывы образуются в первых проходах при прокатке на блюмингах малопластичных сталей. По их данным в

блюмах сечением 390 мм, прокатанных на стане 900, еще отмечается значительное количество поперечных над­ рывов, но уже в заготовке диаметром 130-190 мм, прока­ танной на этом же стане, иадрывы отсутствовали. Авто­ ры также пришли к выводу о том, что поперечные надры­ вы образуются при прокатке независимо ' от условий нагрева.

Существующие объяснения образования внутренних поперечных разрывов при продольной прокатке

О природе и механизме образования микротрещин и макротрещин в прокатываемом твердом металле сущест­ вуют различные точки зрения.

По мнению Ю . М . Чижикова [35], микропоры (микро­ рванины) образуются по строчечным скоплениям карби­

микрорванины. Он рекомендует получать металл с мини­ мальным количеством карбидных включений и вести на­ грев стали Ш Х15 до 1200°С.

Противоположной точки зрения придерживается В. П . Ремин [36]. По его мнению, микропоры по карбид­ ным волокнам стали Ш Х15 возникают вследствие нагре­ ва стали перед прокаткой до высоких температур (до

203

1200°С). Оптимальной температурой нагрева этой стали он считает 1150°С.

Некоторые авторы образование микропор в образцах стали Ш Х15 объясняют неудовлетворительной техникой изготовления микрошлифов, приводящей к выкрашива­ нию карбидов. Образовавшиеся при этом пустоты и при­ нимаются ими за мпкропоры. Ошибочность такой точки зрения очевидна хотя бы потому, что мпкропоры обнару­ живаются не только в макрошлифах, но и в продольных изломах закаленных образцов. Кроме того, пустоты, воз­ никающие при выкрашивании карбидов, должны иметь сферическую (округленную) форму, в то время как микропоры не имеют такой формы.

И. Н . Голиков [37] связывает образование микропор

иосевой рыхлости с наличием в слитке значительной зо­ нальной лпквацнп. По его мнению, причину образования микропор следует искать в том, что при кристаллизации слитка максимальная величина дендритной ликвации оказывается в осевой зоне. При нагреве слитка ликвацнонпые участки находятся в жидком или полужидком сос­

По мнению 3 . М . Калининой [38], надрывы в осевой зоне прокатываемого слитка образуются из-за пережо­ га, полученного при нагреве слитка перед прокаткой [15]. Автор утверждает, что последующей прокаткой заготовки эти дефекты можно заваривать. Поэтому плавки с микротрещииами рекомендуется назначать па готовый сорт мелких сечений.

Исследование напряженного состояния металла в очаге деформации

Исследование напряженного состояния прокатывае­ мой заготовки производили по методу Метца в произ­ водственных условиях. Определяли в первую очередь продольные напряжения oz, а также радиальные напря­ жения, действующие нормально к оси заготовки аг. Для исследования были откованы квадратные заготовки из

204

205

стали ЭИ366 (размеры высоты сечения приведены в табл. 14) длиной 1000— 1100 мм.

Во всех заготовках на расстоянии около 200 мм от концов были просверлены отверстия — по два отверстия в каждой. В эти отверстия были вставлены стержни так,

ставлены наиболее характерные продольные макрошли­ фы, а в табл. 14 данные результатов исследования по всем заготовкам, из рассмотрения которых следует, что по высоте сечения заготовки в результате обжатия выя­ вились отчетливо три слоя или зоны:

а) поверхностная зона 1 (рис. 115), в которой в ре­ зультате прокатки образовался зазор между стержнем и заготовкой. Величина зазора наибольшая на поверх­ ности и уменьшается по мере удаления от нее;

б) зона 2, расположенная под поверхностной зоной.

Вней произошло сжатие стержня металлом заготовки; в) осевая зона 3, в которой произошло образование

значительного зазора между стержнем и заготовкой. Величина этого зазора наибольшая в центре осевой зо­

сти заготовки. По мере удаления к границам этих зон величина продольных напряжений уменьшается.

208

Наряду с опытами, проведенными на стане 600, была произведена опытная прокатка заготовок на стане 450. Данные по ним приведены в табл. 14. Исследование этих заготовок показало, что при такой прокатке в осе­ вой зоне заготовки еще возникают внутренние продоль­ ные растягивающие напряжения. Однако величина об­ разовавшегося зазора здесь меньше, чем в заготовках, прокатанных на стане 600. Это свидетельствует об ос­ лаблении осевых продольных напряжений, обусловлен­ ном увеличением отношения D/h до -—'6,0 (образец 0—

— 4). При увеличении степени деформации в этом же ка­ либре (образец 0—3) осевые продольные напряжения все еще возникают, по величина их меньше, чем у об­ разца 0—4.

вовсе. Внутренних поперечных разрывов не было в прут­

заваривание образовавшихся внутренних разрывов на­ чинается позднее, при достижении D /A ^ 8 .

Механизм возникновения внутренних продольных растягивающих напряжений п поперечных разрывов

Полученные экспериментальные данные показывают, что осевые напряжения в зонах 1 и 3 имеют положи­ тельный знак, а в зоне 2 — отрицательный. Это означа­ ет, что скорости течения металла вдоль оси сплошной

стремится вытекать из очага деформации с наибольшей естественной скоростью и тянет за собой металл, заклю-

2Ш

рость течения металла этой зоны приблизительно равна окружной скорости поверхности рабочего валка, т. е. £>і«и>, где со — окружная скорость валка.

Сжимающее давление, передаваемое рабочим вал­ ком, распространяется не только на эту зону затормо­ женной деформации, но через нее и на зону 2, отмечен­ ную штриховыми линиями. Это наиболее активная зона. В ней значительно ослаблено тормозящее действие внешнего трения, вследствие чего металл этой зоны вы­

нию металла в средних слоях заготовки в направлении, препятствующем поступлению в очаг деформации необ­

вбольшей мрре распространялось и на осевую зону за­ готовки в очаге деформации. Вращением валков дости­ гается ослабление сжимающего действия внешней силы

восевой зоне, а затем полное устранение сжимающих напряжений в этой зоне и возникновение вместо них осе­ вых продольных растягивающих напряжений. По мере возрастания окружной скорости рабочих валков увели­ чивается разряжение в осевой зоне и увеличивается толщина зоны 3 и соответственно уменьшается толщина зон 2. Возникновение продольных растягивающих на­ пряжений в зоне 3 обусловлено разностью естественных скоростей течения металла из очага деформации через сечение С С :

212