Требования ГОСТ к заданному изделию

 

Химический состав стали 25.

Химический элемент	%
Кремний (Si)	0.17-0.37
Марганец (Mn)	0.50-0.80
Медь (Cu), не более	0.25
Мышьяк (As), не более	0.08
Никель (Ni), не более	0.25
Сера (S), не более	0.04
Углерод (C)	0.22-0.30
Фосфор (P), не более	0.035
Хром (Cr), не более	0.25

 

 

Механические свойства стали 25 при Т=20oС
Прокат	Размер	Напр.	sв(МПа)	sT (МПа)	d5 (%)	y (%)	KCU (кДж / м2)
Поковки	100 - 300

 

T (Град)	E 10- 5 (МПа)	r (кг/м3)	R 10 9 (Ом·м)
	1.98

Краткие обозначения:

 

d₅ - Относительное удлинение при разрыве, [ % ]

r - Плотность материала, [кг/м³]

s_в - Предел кратковременной прочности, [МПа]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

y - Относительное сужение, [ % ]

E - Модуль упругости первого рода, [МПа]

KCU - Ударная вязкость, [кДж / м²]

T - Температура, при которой получены свойства, [Град]

s_T - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

Длина заготовки: 2 500 мм

 

4. Технологическая схема получения прутка Æ 6 мм из заготовки Æ 30,5 мм из стали 25.

 

Технологические операции
Отжиг
Травление
Волочение	30,5	20,39	15,11	12,14	10,15	8,67	7,61	6,80	6,21	5,79	5,52
Отжиг
Травление
Правка
Резка
Контроль
Приемка готовой продукции
Сдача на склад

 

Расчётная часть.

Разработать технологический процесс получения прутка Æ 6 мм из заготовки Æ 30,5 мм из стали 25.

По ГОСТ 7415-75 находим для данного сплава:

- предел прочности при растяжении s_в ³ 530 МПа;

- относительное удлинение d ³ 17%;

- допуски: для Æ 6 мм -0,075 мм

Æ 30,5 мм +0,130 мм.

Рис. 5. Зависимость механических свойств стали степени деформации.

1 кгс/мм² = 9,8 МПа

	Степень деформации, %

 

 

1. Определим суммарную вытяжку:

Æ_{заготовки} – диаметр заготовки с «+» допуском,

Æ_прутка – диаметр прутка с «-» допуском.

2. Найдем число проходов:

всего проходов n=10.

Примем значения вытяжек по проходам:

m₁=2,24,

m₂=1,82,

m₃=1,55,

m₄=1,43,

m₅=1,37, m_ср=m_5,

m₆=1,3,

m₇=1,25,

m₈=1,2,

m₉=1,15,

m₁₀=1,1.

 

3. Определим напряжение волочения по проходам с помощью формулы Перлина:

I проход

(55,3%)

Найдем начальное и конечное значение предела текучести по рисунку 5:

s_{т нач1}=372,4 МПа

Т.к. конечное значение предела текучести определить по рисунку затруднительно, вычислим его по формуле:

s_{т кон1}= (38 + 5,7* )*9,8 [МПа]

s_{т кон1}=922,52 МПа

s_{т ср1}=(s_{т нач1}+s_{т кон1})/2=(372,4+922,52)/2=647,46 МПа

, где

a_пр1 – приведенный угол волоки в I проходе,

,

D_нач1 – начальный диаметр прутка в I проходе ( диаметр заготовки),

D_кон1 – конечный диаметр прутка в I проходе.

мм

Напряжение противонатяжения будет равно:

s_q1=0.1*s_{т нач1}=0,1*372,4=37,24 МПа

Напряжение волочения:

, где

f – коэффициент трения металла на поверхности волоки (f=0.08).

II проход

(75%)

Найдем начальное и конечное значение предела текучести:

s_{т нач2}=s_{т кон1}= 922,52 МПа

s_{т кон2}= (38 + 5,7* )*9,8 [МПа]

s_{т кон2}= 1029,05 МПа

s_{т ср2}=(s_{т нач2}+s_{т кон2})/2=(922,52 +1029,05)/2=975,79 МПа

мм

Напряжение противонатяжения будет равно:

s_q2=0.1*s_{т нач2}=0,1*922,52 = 92,25 МПа

Напряжение волочения:

Показатели по оставшимся проходам считаются аналогично. Для расчёта я использовала пакет Excel. Результаты представлены в Таблице 1.

Таблица 1

№ прохода	Dкон	ctgα	σ нач	ε, %	σ коне	σ сред	σ q	σ вол
	20,39	3,02	372,4	55,30	922,53	647,46	37,24	677,22
	15,11	1,98	922,52	75,44	1 029,05	975,79	92,25	760,50
	12,14	1,66	1 029,05	84,16	1 071,27	1050,16	102,91	618,32
	10,15	1,50	1 071,27	88,92	1 093,56	1082,41	107,13	536,11
	8,67	1,40	1 093,56	91,91	1 107,29	1100,43	109,36	490,66
	7,61	1,33	1 107,29	93,78	1 115,76	1111,53	110,73	430,34
	6,80	1,29	1 115,76	95,02	1 121,37	1118,56	111,58	384,31
	6,21	1,26	1 121,37	95,85	1 125,09	1123,23	112,14	335,44
	5,79	1,23	1 125,09	96,39	1 127,51	1126,30	112,51	283,91
	5,52	1,22	1 127,51	96,72	1 128,96	1128,23	112,75	229,74

4. Значение коэффициента запаса по проходам определяем по формуле:

5. Усилие волочения: [Н]

Показатели 4 и 5 также рассчитывались с помощью пакета Excel. Результаты представлены в Таблице 2.

Таблица 2

Рi , H	Pi , kH	Pi , кгс = Р[H]/9,8	Pi , тс = P[кгс]/1000	γ
221045,60	221,05	22555,67	22,56	1,36
136390,72	136,39	13917,42	13,92	1,35
71542,28	71,54	7300,23	7,30	1,73
43377,99	43,38	4426,33	4,43	2,04
28978,49	28,98	2956,99	2,96	2,26
19550,76	19,55	1994,98	1,99	2,59
13967,82	13,97	1425,29	1,43	2,92
10159,69	10,16	1036,70	1,04	3,35
7477,39	7,48	763,00	0,76	3,97
5500,50	5,50	561,28	0,56	4,91

 

Выбор оборудования.

 

При выборе типа оборудования необходимо обратить внимание на диаметр прутков и усилия волочения. Волочильный стан нужно выбрать таким образом, чтобы он обеспечил максимальное усилие волочения (22,56 тс) и смог протянуть прутки заданных диаметров. Для данного расчёта выберем цепной волочильный стан «SCHUMAG KZ-III», технические характеристики которого представлены в Таблице 3.

 

Таблица 3

 

Характеристика	Цепной волочильный стан «SCHUMAG KZ-III»
Максимальная ширина, м	2,8
Общая масса, т
Максимальное усилие волочения, кН (Т)	230 (23)
Максимальная скорость волочения, м/мин
Скорость возвратного движения каретки, м/мин
Размер калибруемого металла (круглого профиля), мм	19-38
Наименьшая длинна прутка, м:
при летучих ножницах	2,5
при пиле	3,5