Параметры очага деформации

(9)

где D_ид— идеальный диаметр валка.

Значение угла захвата (α) находим по выражению

(10)

Ширина трубы В_т, выходящей из калибра, зависит от ширины контура входящей заготовки, величины деформации и характера уширения металла в калибре. При условии полного заполнения калибра металлом ширина трубы равна ширине калибра, что позволяет записать

При прокатке труб в круглом калибре на короткой неподвижной оправке (см. рис. 5, а) длина очага деформации состоит из двух участков: l₁ — участка редуцирования и l₂ — участка обжатия стенки.

В этом случае вся длина очага деформации l определяется по формуле (9). Длину участка обжатия стенки l₂ находим с учетом обжатия ΔS стенки в вершине калибра, расчетного диаметра оправки , угла конусности оправки и длины участка оправки, выступающей за линию центров валка a _П, равной половине ширины цилиндрического пояска оправки

(11)

Можно для определения l₂ использовать и приближенную формулу

(12)

Длина участка редуцирования определяется разностью

При прокатке на длинной подвижной оправке (рис. 5, б) длина участка обжатия стенки

(13)

где S_н, S — толщина стенки трубы в сечении по вершине калибра до прохода и после;

Формоизменение металла в калибре при наличии оправки характеризуется значительной неравномерностью деформации. На участке вершины калибра происходит интенсивная деформация по стенке, а в зоне выпуска обжатие по стенке отсутствует и наблюдается отставание металла от оправки. Незаполняемость площади калибра составляет 1—8%.

Для прокатки труб в калибрах характерно сплющивание их контура в начальный момент захвата, что является причиной несоответствия формы калибра и задаваемой в него трубы, в результате чего обжатие трубы осуществляется не по всему периметру трубы, а только на отдельных участках. В начальный

Рис. 6. Форма горизонтальной проекции контактной поверхности:

а — при первом проходе; б — при последующих проходах; D₃ — диаметр круглой заготовки; В_т — ширина трубы, выходящей из калибра; Н — высота предыдущего калибра

момент захвата трубы валками продольная деформация практически отсутствует, но по мере втягивания трубы в калибр возрастает продольная деформация (вытяжка), что приводит к прекращению сплющивания и полному заполнению калибра по периметру.

При значительных деформациях по стенке возможна утяжка металла из внеконтактных зон (участков выпуска), что уменьшает

несколько ширину трубы в очаге деформации. Тонкостенные трубы имеют большую склонность к сплющиванию, чем толстостенные.

При прокатке труб в первом проходе заготовка имеет круглую форму, а в последующих проходах — овальную с вертикальным расположением большой оси овала. Отсюда форма горизонтальной проекции контактной поверхности соприкосновения металла с валком при первом и последующих пропусках не одинаковая (рис. 6) и отличается от характерной трапецеидальной формы при продольной прокатке полос.

Точное аналитическое определение площади контактной поверхности требует весьма сложных расчетов, поэтому на практике чаще применяют приближенное выражение

(14)

где В_ср — средняя ширина контактной поверхности, примерно равная ширине калибра, в котором осуществляется прокатка; C_F =1,1-1,2 коэффициент формы контактной поверхности; при задаче круглой гильзы или трубы C_F0=0,78-0,90; при задаче овальной трубы на ребро CF = 0,78-0,90; при прокатке круглых труб в овальных калибрах C_F = 0,8-0,85.

Существующие методы определения площади горизонтальной проекции поверхности контакта металла и инструмента не учитывают внеконтактной деформации, заключающейся в изменении профиля входящей трубы до момента соприкосновения с валком, что приводит к изменению длины и формы задней границы очага деформации: диаметр трубы по вершине уменьшается, а по выпуску увеличивается. В практических расчетах этими изменениями можно пренебречь.