Прок а тка металів, спосіб обробки металів і металевих сплавів тиском, що складається в обтисненні їх між обертовими валками прокатних станів . Валки мають здебільшого форму циліндрів, гладких або з нарізаними на них поглибленнями (струмками), які при поєднанні двох валків утворюють т. Зв. калібри (див. Валки прокатні , калібрування прокатних валків, профілювання валків ).

Завдяки властивій П. безперервності робочого процесу вона є найбільш продуктивним шляхом надання виробам необхідної форми. При П. метал, як правило, зазнає значної пластичної деформації стиснення, в зв'язку з чим руйнується його первинна лита структура і замість неї утворюється структура, більш щільна і дрібнозернистий, що обумовлює підвищення якості металу. Т. о., П. служить не тільки для зміни форми оброблюваного металу, а й для поліпшення його структури і властивостей.

Як і ін. Способи обробки металів тиском , П. заснована на використанні пластичності металів. Розрізняють гарячу, холодну і теплу П. Основна частина прокату (заготівля, сортовий і листовий метал, труби, кулі і т.д.) проводиться гарячої П. при початкових температурах: стали 1000-1300 ° С, міді 750-850 ° С, латуні 600-800 ° С, алюмінію і його сплавів 350-400 ° С, титану і його сплавів 950-1100 ° С, цинку близько 150 ° С. Холодна П. застосовується головним чином для виробництва листів і стрічки товщиною менше 1,5-6 мм, прецизійних сортових профілів і труб; крім того, холодної П. піддають гарячекатаний метал для отримання більш гладкої поверхні і кращих механічних властивостей, а також у зв'язку з труднощами нагріву і швидким охолодженням виробів малої товщини. Тепла П. на відміну від холодної відбувається при кілька підвищеній температурі з метою зниження зміцнення (наклепу) металу при його деформації.

В особливих випадках для запобігання поверхні прокочується вироби від окислення застосовують П. в вакуумі або в нейтральній атмосфері.

Відомі 3 основних способи П .: поздовжня, поперечна і гвинтова (або коса). При поздовжньої П. (рис. 1, а) деформація виробу відбувається між валками, що обертаються в протилежних напрямках і розташованими в більшості випадків паралельно один одному. Силами тертя, що виникають між поверхнею валків і металу, що прокочується, він втягується в міжвалкового простір, піддаючись при цьому пластичної деформації. Поздовжня П. має значно більшого поширення, ніж 2 ін. Способу. Поперечна П. (рис. 1, б) і гвинтова (коса) П. (рис. 1, в) служать лише для обробки тіл обертання. При поперечної П. металу надається обертальний рух щодо його осі і, отже, він обробляється в поперечному напрямку. При гвинтовий П. внаслідок косого розташування валків металу, крім обертального, надається ще поступальний рух в напрямку його осі. Якщо поступальна швидкість металу, що прокочується менше окружної швидкості внаслідок його обертання, П. називається також поперечно-гвинтової, а якщо більше - поздовжньо-гвинтовий. Поперечна П. застосовується для обробки зубів шестерень і деяких ін. Деталей, поперечно-гвинтова - у виробництві суцільнокатаних труб, куль, осей і ін. Тіл обертання (рис. 2). Поздовжньо-гвинтова П. знаходить застосування при виробництві свердел.

При поздовжньої П., коли метал проходить між валками, висота його перетину зменшується, а довжина і ширина збільшуються (рис. 3). Різниця висот перерізу металу до і після проходу між валками зв. лінійним (абсолютним) обжатием: D h = h0 - h1.

Відношення цієї величини до початкової висоті h0, виражене у відсотках , Називається відносним обтисненням; за 1 прохід воно зазвичай становить 10-60%, а іноді і більше (до 90%). Збільшення довжини металу, що прокочується характеризується коефіцієнтом витяжки l (відношення довжини металу після його виходу з валків до первісної довжині). Деформація металу, що прокочується в напрямку ширини його перетину називається розширенням (різниця між шириною перетину до і після П.). Розширення зростає з підвищенням обтиску, діаметра валків і коефіцієнта тертя між металом і поверхнею валків.

Область (обсяг) між валками, в якій прокатуваний метал безпосередньо з ними стикається, називається вогнищем деформації; тут відбуваються обтиснення металу. Невеликі ділянки, що примикають з обох сторін до вогнища деформації, називаються внеконтактнимі зонами деформації; в них метал деформується лише в незначній мірі. Осередок деформації складається з двох основних ділянок: зони відставання, в якій середня швидкість металу менше горизонтальної складової окружної швидкості валків, і зони випередження, в якій швидкість металу щодо вище. Тому швидкість виходу металу, що прокочується з валків дещо більше (на 2-6%) їх окружної швидкості. Кордон між цими зонами називається нейтральним перетином. Сили тертя, що діють на прокатуваний матеріал від валків, в зоні відставання спрямовані на його руху, в зоні випередження - проти. Захоплення металу валками і стабільність протікання процесу обумовлюються силами тертя, що виникають на контактній поверхні металу з валками. Для захоплення необхідно, щоб тангенс кута захоплення a, т. Е. Кута між радіусами, проведеними від осі валків до точок А і В (див. Рис. 3), не перевищив коефіцієнта тертя: tg a £ m. У тих випадках, коли до чистоти поверхні виробів не пред'являють високих вимог, для збільшення кута захоплення (а отже, і обтиску) поверхні валків надається шорсткість шляхом насічки.

Практично кути захоплення знаходяться в наступних межах: при гарячої П. в гладких валках 20-26 °, в насічених - 27-34 °; при холодній П. з мастилом - 3-6 °.

Зусилля на валки при П. визначається як добуток контактної поверхні на середнє питоме зусилля Р = F × pcp (питоме зусилля розподілено по контактних поверхонь нерівномірно: його максимум знаходиться поблизу нейтрального перетину, а у напрямку до входу і виходу металу з валків питоме зусилля зменшується) . При П. смуг прямокутного перетину контактна поверхня розраховується за формулою , Де r - радіус валка. При холодній П. смуг дійсна контактна поверхня більше через пружного стиснення валків в місцях зіткнення з металу, що прокочується. Середнє питоме зусилля, називається також нормальним контактним напруженням, залежить від великої кількості факторів і може бути виражено формулою pcp = n1 × n2 × n3 × s, де n1 - коефіцієнт напруженого стану металу, що залежить головним чином від відношення довжини дуги захоплення, т. Е . дуги між точками А і В на окружності перетину валка (див. рис. 3), до середньої товщині прокочується смуги та її ширині, від коефіцієнта тертя і від натягу металу, що прокочується (натяг широко застосовується при холодній П.); n2 - коефіцієнт, що враховує вплив швидкості П .: n3 - коефіцієнт, що враховує вплив величини наклепу металу; s - межа плинності (опір деформації) оброблюваного металу при температурі прокатки. Найбільше значення має коефіцієнт n1, змінюється в залежності від зазначених вище факторів в широких межах (0,8-8); чим більше сили тертя на контактних поверхнях і менше товщина металу, що прокочується, тим вище цей коефіцієнт. У практичних розрахунках приймається при гарячої П. n3 = 1, а при холодній n2 = 1. Для вуглецевих сталей при гарячої П. середнє питоме зусилля знаходиться в межах 100-300 н / м2 (10-30 кгс / мм 2), при холодній П . 800-1500 н / м2 (80-150 кгс / мм2). Равнодействующие зусилля на валки при найбільш поширених умовах П. спрямовані паралельно лінії, що з'єднує осі валків, т. Е. Вертикально (рис. 4).

Зв'язок між зусиллям Р і моментом М, необхідним для обертання кожного валка, визначається формулою М = Р (а + r), де а - плече сили Р, що знаходиться в межах (0,35-0,5) , А r - радіус кола тертя підшипників валків, що дорівнює добутку коефіцієнта тертя підшипника на радіус його цапфи. Зусилля на валок при П. сталевого дроту, вузьких сталевих смуг складає близько 200-1000 кн (20-100 тс), а при П. листів шириною 2-2,5 м доходить до 30- 60 Мн (3000-6000 тс). Момент, необхідний для обертання обох валків при П. сталевого дроту і дрібних сортових профілів, становить 40- 80 кн × м (4-8 тс × м), а при П. слябів і широких листів досягає 6000-9000 кн × м (600 -900 тс × м).

Про П. різних сталевих профілів і профілів з кольорових металів і сплавів см. В ст. прокатне виробництво .

Літ .: Целіков А. І., Основи теорії прокатки, М., 1965; Смирнов В. С., Теорія прокатки, М., 1967; Ціликів А. І., Гришков А. І., Теорія прокатки, М., 1970; Тетерін П. К., Теорія поперечно-гвинтової прокатки, М., 1971; Третьяков А. В., Зюзін В. І., Механічні властивості металів і сплавів при обробці тиском, М., 1973; Луговський В. М., Алгоритми систем автоматизації листових станів, М., 1974.

А. І. Целіков.

Мал. 1. Схема поздовжньої (а), поперечної (б) і гвинтовий (в) прокатки: 1 - прокатуваний метал; 2 і 3 - валки.

Мал. 2. Схема гвинтової прокатки круглих періодичних профілів.

Мал. 4. Напрямок рівнодіюча сил зусилля на валки при простому процесі прокатки з урахуванням впливу тертя в підшипниках.

Мал. 3. Схема деформації металу при поздовжньої прокатці.