《壓力加工設備》第九章2013-9_矯直機

1、第9章 矯直機9.1 9.1 彈塑性彎曲的基本概念彈塑性彎曲的基本概念9.2 9.2 軋件的反彎矯正原理軋件的反彎矯正原理9.3 9.3 矯直機的分類和適用性矯直機的分類和適用性 9.4 9.4 輥式矯直機輥式矯直機 9.5 9.5 拉伸彎曲矯直機拉伸彎曲矯直機 *矯直的定義矯直的定義 在金屬型材或板材的彎曲部位施加在金屬型材或板材的彎曲部位施加足夠大的反足夠大的反向彎曲或拉伸變形，使該部位產生一定的彈塑向彎曲或拉伸變形，使該部位產生一定的彈塑性變形，性變形，當外力去除之后，型材經過彈性回復當外力去除之后，型材經過彈性回復后達到平直，這一工藝過程就稱為后達到平直，這一工藝過程就稱為矯直矯直。

2、在壓力矯直機、輥式矯直機及拉伸彎曲在壓力矯直機、輥式矯直機及拉伸彎曲矯直機中，軋件是經過彈塑性反彎后矯平的。矯直機中，軋件是經過彈塑性反彎后矯平的。為此，應簡要介紹彈塑性彎曲的基本概念及軋為此，應簡要介紹彈塑性彎曲的基本概念及軋件的反彎矯正原理。件的反彎矯正原理。9.1 彈塑性彎曲的基本概念 9.1.1 軋件的軋件的彈塑性彎曲彈塑性彎曲變形變形 軋件在外力矩軋件在外力矩M的的作用下彎曲變形時，中作用下彎曲變形時，中性層以上的各層縱向纖性層以上的各層縱向纖維產生拉伸變形，中性維產生拉伸變形，中性層以下的各層縱向纖維層以下的各層縱向纖維產生壓縮變形。產生壓縮變形。軋件中軋件中既有彈性變形層又有塑既

3、有彈性變形層又有塑性變形層時的彎曲，稱性變形層時的彎曲，稱為彈塑性彎曲。為彈塑性彎曲。 軋件中，各縱向纖維的變形是遵循材料的拉伸一壓軋件中，各縱向纖維的變形是遵循材料的拉伸一壓縮應力、應變規(guī)律的。圖縮應力、應變規(guī)律的。圖a是有加工硬化材料的應力是有加工硬化材料的應力-應變曲線。圖應變曲線。圖c為簡化后的加工硬化材料的應力為簡化后的加工硬化材料的應力-應變應變曲線，其彈性模量為曲線，其彈性模量為E = tana，屈服點以上的硬化模量，屈服點以上的硬化模量為為E1=tan。在屈服點以上應力值不隨應變值增加的。在屈服點以上應力值不隨應變值增加的材料稱為理想彈塑性材料。材料稱為理想彈塑性材料。熾熱狀態(tài)

4、下的鋼材，可近熾熱狀態(tài)下的鋼材，可近似認為是理想彈塑性體似認為是理想彈塑性體。 隨著軋件彎曲變形程度的增大隨著軋件彎曲變形程度的增大(彎曲外力矩彎曲外力矩M的增大的增大)，軋，軋件斷面上的件斷面上的應力將呈現不同的狀態(tài)應力將呈現不同的狀態(tài)。下。下圖繪出了彈塑性彎曲圖繪出了彈塑性彎曲階段，軋件的幾種變形狀態(tài)。為了方便，在圖中將應力與應階段，軋件的幾種變形狀態(tài)。為了方便，在圖中將應力與應變繪制變繪制在斷面的兩側在斷面的兩側。由圖可看出，在彈塑性彎曲階段，隨由圖可看出，在彈塑性彎曲階段，隨著外力矩的增大，軋件可呈現著外力矩的增大，軋件可呈現三種彎曲變形狀態(tài)三種彎曲變形狀態(tài)： 1)彈性彎曲的極限彈性彎

5、曲的極限狀態(tài)狀態(tài)： 在外力矩作用下，在外力矩作用下，軋件表面層應力達軋件表面層應力達到了材料屈服限到了材料屈服限s，應變?yōu)閼優(yōu)閟。各層纖。各層纖維都處于彈性變形維都處于彈性變形狀態(tài)。狀態(tài)。 外力矩去除后，外力矩去除后，在彈性內力矩的作在彈性內力矩的作用下，各層縱向纖用下，各層縱向纖維的應變將全部彈維的應變將全部彈性恢復。性恢復。 2)彈塑性彎曲狀態(tài)彈塑性彎曲狀態(tài)：外力矩繼續(xù)增大，外力矩繼續(xù)增大，一部分纖維層產一部分纖維層產生塑性變形。生塑性變形。外力矩越大，塑外力矩越大，塑性變形區(qū)由表層向中性層擴展性變形區(qū)由表層向中性層擴展的深度也越大。實驗與理論分的深度也越大。實驗與理論分析表明，彈性彎曲

6、時的平斷面析表明，彈性彎曲時的平斷面假設在彈塑性彎曲時仍然有效，假設在彈塑性彎曲時仍然有效，斷面上各層纖維的應變與其至斷面上各層纖維的應變與其至中性層的距離中性層的距離z成直線關系成直線關系外力矩去除后，縱向纖維的變形有外力矩去除后，縱向纖維的變形有的只能部分地彈性恢復，軋件的只能部分地彈性恢復，軋件中將產生殘余應變和殘余應力。中將產生殘余應變和殘余應力。圖中，也繪出了圖中，也繪出了有加工硬化材料的有加工硬化材料的軋件彈塑性彎曲時斷面上各層軋件彈塑性彎曲時斷面上各層纖維的應力狀態(tài)。纖維的應力狀態(tài)。3)3)全塑性彎曲狀態(tài)全塑性彎曲狀態(tài)( (假想的假想的彈塑性彎曲極限狀態(tài)彈塑性彎曲極限狀態(tài)) )：

7、對理想彈塑性材料，這是對理想彈塑性材料，這是外力矩增大至使整個斷面外力矩增大至使整個斷面上各層纖維的應力都達到上各層纖維的應力都達到屈服極限時的假想狀態(tài)。屈服極限時的假想狀態(tài)。此時，外力矩達到了最大此時，外力矩達到了最大值。外力矩消除后，各層值。外力矩消除后，各層纖維的變形只能部分地彈纖維的變形只能部分地彈性恢復。性恢復。 由上可知：由上可知：1)在彈塑性彎曲階段，隨著外力在彈塑性彎曲階段，隨著外力矩的增大，軋件可出現矩的增大，軋件可出現三種彎曲變形狀態(tài)；三種彎曲變形狀態(tài)；2)軋件彈塑性彎曲變形過程由兩個階段組成：在軋件彈塑性彎曲變形過程由兩個階段組成：在外力矩作用下的彎曲階段和外力矩去除后的

8、外力矩作用下的彎曲階段和外力矩去除后的彈彈性恢復階段性恢復階段(軋件產生彈性恢復變形軋件產生彈性恢復變形)。 9.1.2 軋件彈塑性彎曲過程的軋件彈塑性彎曲過程的曲率曲率 1軋件彈塑性彎曲過程中的曲軋件彈塑性彎曲過程中的曲率變化率變化 軋件的彎曲過程可以用其曲軋件的彎曲過程可以用其曲率變化來說明。率變化來說明。 (1)原始曲率原始曲率1/r0 軋件初始狀態(tài)下的曲率稱為原始軋件初始狀態(tài)下的曲率稱為原始曲率曲率，用，用1/r0表示。表示。r0是軋件的是軋件的原始曲率半徑。曲率的方向用原始曲率半徑。曲率的方向用正、負號表示。當軋件需反彎正、負號表示。當軋件需反彎時，原始曲率的正、負號與反時，原始曲率

9、的正、負號與反彎曲率的正、負號有關。彎曲率的正、負號有關。與反與反彎曲率方向相同時符號相反；彎曲率方向相同時符號相反；方向相反時，符號相同。方向相反時，符號相同。1/r0 = 0時，表示軋件原始狀態(tài)是平直時，表示軋件原始狀態(tài)是平直的。的。 (2)反彎曲率反彎曲率1/ 在外力矩在外力矩M的作用下，軋件強的作用下，軋件強制彎曲后的曲率稱為反彎曲制彎曲后的曲率稱為反彎曲率率1/。在壓力矯直機和輥式。在壓力矯直機和輥式矯直機上，反彎曲率是通過矯直機上，反彎曲率是通過矯直機的壓頭或輥子的壓下矯直機的壓頭或輥子的壓下來獲得的。來獲得的。 (3)總變形曲率總變形曲率1/ rc 它是軋件它是軋件彎曲變形的曲率

10、變化量，是彎曲變形的曲率變化量，是原始曲率與反彎曲率的代數原始曲率與反彎曲率的代數和，即和，即 1/rc= 1/r0 + 1/ 使用該式時，應將曲率的正、使用該式時，應將曲率的正、負號代入。負號代入。 (4)彈復曲率彈復曲率1/y y 它是軋件彈復階段的曲率變化量，其數值它是軋件彈復階段的曲率變化量，其數值取決于彈復力矩取決于彈復力矩My 。(5)殘余曲率殘余曲率1/r 它是軋件彈復后的曲率。它是軋件彈復后的曲率。如果軋件被矯平，如果軋件被矯平，則則1/r =0；若軋件未被矯平，則在連續(xù)彎曲過程中，這一若軋件未被矯平，則在連續(xù)彎曲過程中，這一殘余曲率將是下一次反彎時的原始曲率，即殘余曲率將是下

11、一次反彎時的原始曲率，即 1/ ri = （1/ r0）i+1 下標下標i是指第是指第i次彎曲。次彎曲。 殘余曲率殘余曲率1/r是反彎曲率與彈復曲率的代數差，即是反彎曲率與彈復曲率的代數差，即 1/ r = 1/ - - 1/y y 顯然，為使殘余曲率1/ r = 0(即將軋件矯平)，應是 1/ = = 1/y y 式是一次反彎矯正(壓力矯正)時，選擇反彎曲率1/的基本原則。 2彈塑性彎曲階段應變與曲率的關系彈塑性彎曲階段應變與曲率的關系 czczzrhrzhzrzrzzrzll12112/111,r001000010時，則：當則：前后是不變的，即中性層纖維長度在彎曲201/1000000hz

12、zrEzrzEcscszssz的變化范圍是即9.1.3 軋件彈塑性彎曲階段的外力矩軋件彈塑性彎曲階段的外力矩1外力矩計算式的一般形式外力矩計算式的一般形式 軋件彈塑性彎曲時的外力矩是與軋件斷面上各層纖維應力引起的內力軋件彈塑性彎曲時的外力矩是與軋件斷面上各層纖維應力引起的內力矩相平衡的。按照靜力矩平衡條件，可寫出關于矩相平衡的。按照靜力矩平衡條件，可寫出關于中性層對稱中性層對稱的理想彈的理想彈塑性材料軋件外力矩塑性材料軋件外力矩M的計算式的計算式00000002/012002/202/z011222222zhzzzsszhzzzszhzszdzzbzzEEdzbzzMSWdzzbdzbzzdz

13、bzdzbzM則：對線性加工硬化材料，2 屈服力矩屈服力矩Mw與屈服曲率與屈服曲率1/w軋件斷面的慣性矩。IEIMWdzbzhMwwszhsw142/023理想彈塑性材料軋件的塑性彎曲力矩理想彈塑性材料軋件的塑性彎曲力矩Ms與斷面形與斷面形狀系數狀系數e 當軋件彎曲至全塑性彎曲狀態(tài)時，整個斷面上纖當軋件彎曲至全塑性彎曲狀態(tài)時，整個斷面上纖維的應力均達到維的應力均達到s，這時，外力矩達到最大值，稱，這時，外力矩達到最大值，稱為塑性彎曲力矩為塑性彎曲力矩Ms。WSWSMMeSdzzbMsswsshzss斷面形狀系數：2/024軋件彈塑性彎曲階段外力矩軋件彈塑性彎曲階段外力矩M與曲率的與曲率的關系式

14、關系式(力矩方程力矩方程) 2222222202/20)1/2(2123)1/2(2123622362200cswcssszhzsrhMrhbhMhzbhzdzdzzzbM矩形斷面軋件時，9.1.4 軋件的彈復以及軋件彈復軋件的彈復以及軋件彈復階段的曲率方程階段的曲率方程 在彈塑性彎曲階段，由于在彈塑性彎曲階段，由于外力矩外力矩M的作用，軋件內各的作用，軋件內各層纖維產生變形，形成抵抗層纖維產生變形，形成抵抗外力矩外力矩M的彈性內力矩的彈性內力矩My，其數值與外力矩相等而方向其數值與外力矩相等而方向相反，即相反，即My = -M 。當外力。當外力矩消失時，軋件在彈性內力矩消失時，軋件在彈性內力

15、矩鳩矩鳩My的作用下，產生彈復的作用下，產生彈復變形。這時是彈塑性彎曲的變形。這時是彈塑性彎曲的第二階段，即彈復階段第二階段，即彈復階段。1彈復階段軋件斷面上各層纖彈復階段軋件斷面上各層纖維應力、應變的變化維應力、應變的變化 2彈復曲率的確定彈復曲率的確定 軋件的彈復變形是軋件彎曲時各層纖維貯存的彈性勢能的釋軋件的彈復變形是軋件彎曲時各層纖維貯存的彈性勢能的釋放，是一個純彈性恢復過程，其應力與應變呈直線關系。因放，是一個純彈性恢復過程，其應力與應變呈直線關系。因此，可以用彈性彎曲時曲率與力矩的關系式來計算彈復曲率，此，可以用彈性彎曲時曲率與力矩的關系式來計算彈復曲率，y = My / EI 。

16、考慮到彈復力矩?？紤]到彈復力矩My與外力矩與外力矩M相等，因此，相等，因此，1/y的數值應是的數值應是 y = M / EI3、反彎曲率、反彎曲率1/ 該式為1/的三次方程式，為應用方便起見，可采用做圖法表示。對于一定的軋件選取若干1/、 1/r值，按上式做得1/與與1/r關系曲線。當1/w和1/r為已知時，可從圖中查得所對應的1/值，這就是矯直該軋件所需要的反向彎曲曲率。9.2 軋件的反彎矯正原理軋件的反彎矯正原理9.2.1 具有單值原始曲率軋件的反彎矯正具有單值原始曲率軋件的反彎矯正 具有單值原始曲率的軋件具有單值原始曲率的軋件(如如大斷面型材、軌梁大斷面型材、軌梁等等)，在，在壓力矯直壓

17、力矯直機機上由壓頭給以適量的反彎曲率反向彎曲后，可以變得平直上由壓頭給以適量的反彎曲率反向彎曲后，可以變得平直(1/r = 0)。其矯直原則如上所述，其矯直原則如上所述，1/ = = 1/y y 。 在已知在已知1/r0的數值和軋件的曲率方程情況下，這一反彎曲率的數值和軋件的曲率方程情況下，這一反彎曲率1/是可以是可以定量計算。定量計算。以理想彈塑性材料矩形斷面軋件為例以理想彈塑性材料矩形斷面軋件為例 2011/221231rhEIMsw9.2.2具有多值原始曲率軋件的矯正具有多值原始曲率軋件的矯正 在軋制產品中，除一些大斷面軋件具有單值原在軋制產品中，除一些大斷面軋件具有單值原始曲率的形狀缺

18、陷外，多數軋件上的形狀缺陷其原始曲率的形狀缺陷外，多數軋件上的形狀缺陷其原始曲率的數值和方向均是不定的始曲率的數值和方向均是不定的在在0 士士1/（r0）min之間之間。對這類軋件的矯正，大多是先。對這類軋件的矯正，大多是先采用交變彎采用交變彎曲變形以消除其原始曲率的不均勻度，再逐漸將軋曲變形以消除其原始曲率的不均勻度，再逐漸將軋件矯平。件矯平。 軋件上不同方向、不同數值的原始曲率，經過軋件上不同方向、不同數值的原始曲率，經過同一個反彎曲率的彈塑性反彎后，其殘余曲率有趨同一個反彎曲率的彈塑性反彎后，其殘余曲率有趨向一致的特性。可稱之為向一致的特性?？煞Q之為殘余曲率差值的收斂特性。殘余曲率差值的

19、收斂特性。有加工硬化材料的軋件，其殘余曲率差值也具有這有加工硬化材料的軋件，其殘余曲率差值也具有這種收斂特性，只是收斂的幅度要小些。種收斂特性，只是收斂的幅度要小些。 正是軋件的這一特性，使得軋件經多次交變的正是軋件的這一特性，使得軋件經多次交變的彈塑性彎曲后，其彈塑性彎曲后，其殘余曲率逐漸趨向一致，形成單殘余曲率逐漸趨向一致，形成單值殘余曲率，進而矯平值殘余曲率，進而矯平。 軋件經交變彈塑性反彎后殘余曲率差值明顯減小的現象，軋件經交變彈塑性反彎后殘余曲率差值明顯減小的現象，輥式矯直機輥式矯直機就是利用這一原理矯平軋件的。就是利用這一原理矯平軋件的。 9.2.3 9.2.3 斜輥彎曲矯直原理斜

20、輥彎曲矯直原理 斜輥矯直機用于矯直園斷面的軋件，在矯直輥的傳動下，斜輥矯直機用于矯直園斷面的軋件，在矯直輥的傳動下，軋件既轉動又軸向移動，近于軋件既轉動又軸向移動，近于螺旋前進運動螺旋前進運動。軋件通過由交錯。軋件通過由交錯布置的矯直輥所構成的幾個彈塑性彎曲矯直單元，各個斷面得布置的矯直輥所構成的幾個彈塑性彎曲矯直單元，各個斷面得到多次彎曲，達到一定程度的矯直。同時，軋件得到不同方向到多次彎曲，達到一定程度的矯直。同時，軋件得到不同方向的彎曲，也就能夠矯直多方向的彎曲曲率。的彎曲，也就能夠矯直多方向的彎曲曲率。9.3 9.3 矯直機的分類和適用性矯直機的分類和適用性 根據結構特點，矯直機可以分

21、為壓力矯直機、輥式矯直機、壓力矯直機、輥式矯直機、管棒材矯直機、拉伸矯直機和拉伸彎曲矯直機管棒材矯直機、拉伸矯直機和拉伸彎曲矯直機等幾種類型。 1壓力矯直機壓力矯直機 1）工作原理：）工作原理：型材型材安放于活動壓頭和兩安放于活動壓頭和兩固定支點之間，利用固定支點之間，利用一次反彎的方法進行一次反彎的方法進行矯正；矯正； 2）特點：）特點：設備結構設備結構簡單，效率低，只能簡單，效率低，只能矯正簡單彎曲，主要矯正簡單彎曲，主要用于大型型材補充矯用于大型型材補充矯直。直。 2輥式矯直機輥式矯直機 1）工作原理：）工作原理：型型材通過上下兩排軸材通過上下兩排軸線平行、排列相互線平行、排列相互交錯矯

22、正輥，經過交錯矯正輥，經過多次反復彎曲得到多次反復彎曲得到矯正；矯正； 2）特點：）特點：設備結設備結構較復雜，連續(xù)工構較復雜，連續(xù)工作，生產效率高，作，生產效率高，主要用于板材和型主要用于板材和型材矯直材矯直。 型材輥式矯直機結構圖型材輥式矯直機結構圖型材輥式矯直示意圖型材輥式矯直示意圖3管棒材矯直機管棒材矯直機 工作原理：工作原理：圓柱形管圓柱形管棒材邊前進邊旋轉，通棒材邊前進邊旋轉，通過上下兩排具有特殊形過上下兩排具有特殊形狀、軸線相互交叉矯正狀、軸線相互交叉矯正輥，獲得與其軸線對稱輥，獲得與其軸線對稱的平、直管棒材；的平、直管棒材； 特點特點：矯正輥多采用矯正輥多采用懸臂式布置，調整和

23、維懸臂式布置，調整和維修方便，連續(xù)工作，生修方便，連續(xù)工作，生產效率高，矯正質量好。產效率高，矯正質量好。 （1 1）二斜輥矯直機）二斜輥矯直機 特點特點：（1 1）輥子輥子軸線對被矯圓材軸線軸線對被矯圓材軸線傾斜傾斜放置，（放置，（2 2）兩個輥在）兩個輥在同一段圓材周圍同一段圓材周圍工作。工作。 原理原理：靠輥子本身的：靠輥子本身的凹凸輥形凹凸輥形彎曲曲率變化使圓材產生反彎達到彎曲曲率變化使圓材產生反彎達到矯直目的。矯直目的。 應用應用：用于矯直：用于矯直棒材棒材、厚壁管材厚壁管材。 優(yōu)點優(yōu)點：使工件得到：使工件得到全長矯直全長矯直，解決了工件頭尾兩端的矯直難點。，解決了工件頭尾兩端的矯直

24、難點。 類型類型：臥式臥式、立式立式（2）轉轂矯直機）轉轂矯直機-旋轉反彎式矯直機旋轉反彎式矯直機通過轉轂內設備的矯直工具繞工件旋轉，使工件（工件不轉）在前通過轉轂內設備的矯直工具繞工件旋轉，使工件（工件不轉）在前進中得到矯直。旋轉矯直工具有多種結構形式，常見的有三種：進中得到矯直。旋轉矯直工具有多種結構形式，常見的有三種： 1 1）滑動模轉轂矯直機）滑動模轉轂矯直機 原理原理：在轉筒內設置若干個孔模，交錯布置在工件軸線上，使工：在轉筒內設置若干個孔模，交錯布置在工件軸線上，使工件在通過孔模時，產生反復彎曲被矯直?？啄？勺龀煞忾]式或開口件在通過孔模時，產生反復彎曲被矯直。孔?？勺龀煞忾]式或開口

25、式。式。 應用應用：多與剪切機一同組成矯直剪切聯合機組，矯直盤條或盤管。：多與剪切機一同組成矯直剪切聯合機組，矯直盤條或盤管。 缺點缺點：由于孔模與工件之間相對滑動，產生很大摩擦力，磨損嚴：由于孔模與工件之間相對滑動，產生很大摩擦力，磨損嚴重，工具壽命低。重，工具壽命低。2 2）滾動模轉轂矯直機）滾動模轉轂矯直機 滾動模：在孔模外部裝上滾動模：在孔模外部裝上滾動軸承滾動軸承，并使孔模的，并使孔模的傾角可調傾角可調（華（華滑動模垂直放置，滾動模傾斜放置）。孔模與工件基本處于完全滑動模垂直放置，滾動模傾斜放置）。孔模與工件基本處于完全滾滾動狀態(tài)動狀態(tài)，消耗于摩擦的能耗明顯減小。，消耗于摩擦的能耗明

26、顯減小。 3 3）多斜輥轉轂矯直機）多斜輥轉轂矯直機 該矯直機把孔模換成斜輥（該矯直機把孔模換成斜輥（4-84-8個），并按傾斜交錯配置。個），并按傾斜交錯配置。（3 3）平動式（振動式、萬能式）矯直機）平動式（振動式、萬能式）矯直機 通過每個輥組（矯直頭）之間進行通過每個輥組（矯直頭）之間進行平動（平移旋轉平動（平移旋轉）使工件斷）使工件斷面在前進中沿斷面形心軌跡平移旋轉而反復彎曲而變直。面在前進中沿斷面形心軌跡平移旋轉而反復彎曲而變直。 運動實質運動實質：水平振動和垂直振動的：水平振動和垂直振動的合成振動合成振動，并形成一種平移的，并形成一種平移的圓形或橢圓形中心軌跡。當互相垂直振動的振幅

27、相等時，形心軌跡圓形或橢圓形中心軌跡。當互相垂直振動的振幅相等時，形心軌跡為為圓形圓形，不相等時為，不相等時為橢圓形橢圓形。 矯直輥系每個輥組由矯直輥系每個輥組由4 4個輥子構成個輥子構成封閉孔型封閉孔型（常見（常見方形、六角形方形、六角形、其他異型），又稱矯直頭。最少其他異型），又稱矯直頭。最少3 3組，兩側固定，中間平動。組，兩側固定，中間平動。 應用應用：各種斷面型材。：各種斷面型材。四、拉伸矯直機（張力矯直機）四、拉伸矯直機（張力矯直機） （1）鉗式拉伸矯直機）鉗式拉伸矯直機原理原理：利用楔形夾鉗咬住金屬軋件的兩端，并施以足夠的拉力，使其產生：利用楔形夾鉗咬住金屬軋件的兩端，并施以足夠

28、的拉力，使其產生塑性變形，達到矯直的目的。塑性變形，達到矯直的目的。優(yōu)點優(yōu)點：拉伸力是工件斷面產生塑性變形之后，各條縱向纖維受力會迅速達：拉伸力是工件斷面產生塑性變形之后，各條縱向纖維受力會迅速達到均勻化，所以在卸掉外力之后各條纖維會進行同步彈回，形成平行收縮，到均勻化，所以在卸掉外力之后各條纖維會進行同步彈回，形成平行收縮，內應力無從存在。因此，內應力無從存在。因此，拉伸矯直的殘余應力最小，直度的穩(wěn)定性最好拉伸矯直的殘余應力最小，直度的穩(wěn)定性最好。缺點缺點（1）只適用于）只適用于單只工件的矯直單只工件的矯直，間歇工作，間歇工作，效率較低效率較低； （2）拉伸變形很容易）拉伸變形很容易向局部缺

29、陷處集中向局部缺陷處集中，形成邊裂；向金屬晶界的薄，形成邊裂；向金屬晶界的薄弱處集中形成滑移線，使工藝操作的難度加大。弱處集中形成滑移線，使工藝操作的難度加大。（2 2）輥式拉伸矯直機（連續(xù)拉伸矯直機）輥式拉伸矯直機（連續(xù)拉伸矯直機） 隨著世界帶材生產技術發(fā)展及產量的提高，要求矯直工藝隨著世界帶材生產技術發(fā)展及產量的提高，要求矯直工藝實行實行連續(xù)化連續(xù)化，因而出現了，因而出現了輥式連續(xù)拉伸矯直機輥式連續(xù)拉伸矯直機。用于連續(xù)矯直用于連續(xù)矯直薄板帶，生產效率高，軋件損失??；薄板帶，生產效率高，軋件損失小；拉伸彎曲矯直機拉伸彎曲矯直機 五、拉伸彎曲矯直機五、拉伸彎曲矯直機 拉伸矯直與輥式矯直聯合作用

30、的矯直方法。拉伸矯直與輥式矯直聯合作用的矯直方法。9.4 輥式矯直機 9.4.1 9.4.1 軋件在輥式矯直機上的矯正方案軋件在輥式矯直機上的矯正方案 1 1輥式矯直機的輥數輥式矯直機的輥數 由于軋件的材質、規(guī)格和尺寸不相同，需要反復由于軋件的材質、規(guī)格和尺寸不相同，需要反復彎曲的次數也不同，因而輥式矯直機）的輥數有很大彎曲的次數也不同，因而輥式矯直機）的輥數有很大差別。輥數最少的是差別。輥數最少的是五輥五輥矯直機。輥數最多的是矯直機。輥數最多的是2929輥輥矯直機，用以矯正極薄帶材矯直機，用以矯正極薄帶材 2 2、矯正方案、矯正方案 在輥式矯直機上，按照每個輥子使軋件產生的變在輥式矯直機上，

31、按照每個輥子使軋件產生的變形程度和最終消除殘余曲率的方法，可以有形程度和最終消除殘余曲率的方法，可以有多種矯正多種矯正方案方案。為了說明輥式矯直機的矯正過程，只分析兩種。為了說明輥式矯直機的矯正過程，只分析兩種矯正方案：小變形矯正方案和大變形矯正方案。矯正方案：小變形矯正方案和大變形矯正方案。 (1)(1)小變形矯正方案小變形矯正方案 這是矯直機上這是矯直機上每個輥子每個輥子的壓下量都可以的壓下量都可以單獨調整單獨調整的假想的假想矯正方案。矯直機上各個輥子的反彎曲率的選擇原則是：矯正方案。矯直機上各個輥子的反彎曲率的選擇原則是：只只消除軋件在前一輥上產生的最大殘余曲率消除軋件在前一輥上產生的最

32、大殘余曲率( (即進入本輥時的即進入本輥時的最大原始曲率最大原始曲率) )，使之變平。，使之變平。 (2)(2)大變形矯正方案大變形矯正方案 這是使具有不同原始曲率的軋件經過幾次這是使具有不同原始曲率的軋件經過幾次劇烈的反彎劇烈的反彎( (大變形大變形) )以消除其原始曲率的不均勻度，形成以消除其原始曲率的不均勻度，形成單值曲率單值曲率，然，然后按照矯正單值曲率軋件的方法加以矯平的方案。后按照矯正單值曲率軋件的方法加以矯平的方案。 9.4.2 9.4.2 輥式矯直機壓力的計算輥式矯直機壓力的計算 輥式矯直機的力能參數包括作用在矯正輥上的壓力輥式矯直機的力能參數包括作用在矯正輥上的壓力( (矯正

33、矯正力力) )、矯正扭矩和矯直機的驅動功率。、矯正扭矩和矯直機的驅動功率。 作用在矯正輥上的壓力可按照軋件作用在矯正輥上的壓力可按照軋件彎曲彎曲時所需的時所需的力矩力矩來計來計算。此時，將軋件看成是受很多算。此時，將軋件看成是受很多集中載荷的連續(xù)梁集中載荷的連續(xù)梁，這些集中，這些集中載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數值上等于軋件對輥子載荷就是各個輥對軋件的壓力。它們在數值上等于軋件對輥子的壓力的壓力( (矯正力矯正力) )。根據軋件斷面的根據軋件斷面的力矩平衡條件力矩平衡條件P1 = 2M2 / t P2 = 2（2M2 + M3）/ t P3 = 2（M2 +2 M3 + M4）/ t P

34、4 = 2（M3 + 2M4 + M5）/ t . Pi = 2（Mi-1 + 2Mi + Mi+1）/ t Pn-3 = 2（Mn-4 + 2Mn-3 + Mn-2）/ t Pn-2 = 2（Mn-3 + 2Mn-2 + Mn-1）/ t Pn-1 = 2（2Mn-1 + Mn-2）/ t Pn = 2Mn-1 / t 式中式中t 矯正輥輥距。矯正輥輥距。 作用在上、下排輥子上的壓力總和為作用在上、下排輥子上的壓力總和為niniMtPP2189.4.3 9.4.3 輥式矯直機的基本參數輥式矯直機的基本參數 輥徑輥徑D D、輥距輥距t t、輥數輥數n n、輥身長度輥身長度L L和和矯正速度矯正

35、速度v v。其中最。其中最主要的是主要的是D D與與t t。矯直機基本參數的正確選擇對軋件的矯正質。矯直機基本參數的正確選擇對軋件的矯正質量、設備的結構尺寸和功率消耗等都有重要的影響。量、設備的結構尺寸和功率消耗等都有重要的影響。 1. 1. 基本參數的選擇和確定基本參數的選擇和確定 (1) (1) 輥距輥距t t的確定的確定 輥距輥距t t是矯直機最基本的參數，是矯直機最基本的參數， 確定輥距確定輥距t t時，應該既考慮滿足時，應該既考慮滿足最小厚度軋件最小厚度軋件的矯正質量的矯正質量要求，又考慮滿足矯正要求，又考慮滿足矯正最大斷面軋件最大斷面軋件時矯正輥的強度要求。時矯正輥的強度要求。為此

36、，應分別計算最大允許輥距為此，應分別計算最大允許輥距t tmaxmax和最小允許輥距和最小允許輥距t tminmin。最。最后確定的輥距后確定的輥距t t應是應是 t tminmin t t t tmaxmax ( (盡量取小值盡量取小值) )，而且應，而且應圓整至矯直機參數系列中的相應數值。圓整至矯直機參數系列中的相應數值。 1)1)最大允許輥距最大允許輥距t tmaxmax的確定的確定 t tmaxmax決定軋件的矯正質量決定軋件的矯正質量。t tmaxmax值過大，軋件難以產生必要值過大，軋件難以產生必要的彈塑性彎曲變形。的彈塑性彎曲變形。 t tmax max = 0.35 h = 0

37、.35 hminmin E / E / s s 通常，只對板帶厚度小通常，只對板帶厚度小4mm4mm的矯正機才校核的矯正機才校核t tmaxmax的條件。的條件。因為計算結果表明，當因為計算結果表明，當h hminmin大于大于4mm4mm時，時，t tmaxmax值遠遠大于強度值遠遠大于強度條件計算出的條件計算出的t tminmin值，而值，而t t值是應靠近值是應靠近t tminmin值的選取。值的選取。 2)2)最小允許輥距最小允許輥距t tminmin的確定的確定 輥距越小，對軋件可能產生的反彎曲率越大，矯正質量輥距越小，對軋件可能產生的反彎曲率越大，矯正質量越高。但越高。但t t越小

38、，矯正力越小，矯正力P P越大。故最小允許輥距越大。故最小允許輥距t tminmin受工作受工作輥扭轉強度和輥身表面接觸應力限制。輥扭轉強度和輥身表面接觸應力限制。 t tmin min = 0.43 h = 0.43 hmaxmax（E / E / s s ）1/21/2（2 2）輥徑）輥徑D D的確定的確定 D D與輥距與輥距t t有一定的比例關系有一定的比例關系，在輥距，在輥距t t確定后，按比例關確定后，按比例關系可以確定輥徑系可以確定輥徑D D并圓整至矯直機參數系列中的數值。并圓整至矯直機參數系列中的數值。 輥徑輥徑D D確定后，輥子軸頸及與萬向接軸連接處軸頸的強度確定后，輥子軸頸及

39、與萬向接軸連接處軸頸的強度可按一般強度計算公式校核。輥子上的矯正扭矩按第三輥的可按一般強度計算公式校核。輥子上的矯正扭矩按第三輥的計算扭矩計算扭矩( (包括摩擦因素包括摩擦因素) )考慮。考慮。因第三輥的矯正力因第三輥的矯正力P P最大最大。 (3)(3)輥數輥數n n的確定的確定 增加輥數增加輥數即是增加軋件的反彎次數，這可以提高矯正質即是增加軋件的反彎次數，這可以提高矯正質量，但也會增加軋件的量，但也會增加軋件的加工硬化和矯直機的功率加工硬化和矯直機的功率。為此，選。為此，選擇輥數擇輥數n n的原則是在保證矯正質量的前提下，使輥數盡量少。的原則是在保證矯正質量的前提下，使輥數盡量少。 對于

40、薄板矯直機，對于薄板矯直機，b/hb/h比值越大，則瓢曲和浪形的缺陷越比值越大，則瓢曲和浪形的缺陷越嚴重。應該減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形。但是往嚴重。應該減小輥距以增加板材的彈塑性彎曲變形。但是往往因為往因為t tminmin的限制，輥距不能選得過小。為此，常以增加輥數的限制，輥距不能選得過小。為此，常以增加輥數來改善矯正質量。故薄板矯直機的輥數較多。來改善矯正質量。故薄板矯直機的輥數較多。 (4)(4)輥身長度輥身長度L L的確定的確定 輥身長度輥身長度L L與軋件最大寬度有關，通常與軋件最大寬度有關，通常 L = b L = bmaxmax + a + a 當當b bmaxmax

41、200mm 200mm 200mm時，時，a =100a =100300mm300mm。 對對型鋼矯直機型鋼矯直機，在確定輥身長度時，還應該考慮輥身上的，在確定輥身長度時，還應該考慮輥身上的孔型數目孔型數目。 (5)(5)矯正速度矯正速度v v的確定的確定 矯直機的矯正速度主要由生產率確矯直機的矯正速度主要由生產率確定，要與軋機生產能力和所在機組的速度相協(xié)調。定，要與軋機生產能力和所在機組的速度相協(xié)調。2 2輥式矯直機基本參數的系列化輥式矯直機基本參數的系列化標準中規(guī)定：標準中規(guī)定：輥式輥式板材矯直機板材矯直機的標注方法是的標注方法是 輥數輥數- -輥徑輥徑 / / 輥距輥距輥身有效長度輥身有

42、效長度 輥式輥式型鋼矯直機型鋼矯直機的標注方法是的標注方法是 輥數輥數輥距輥距9.4.4 9.4.4 輥式板材矯直機支承輥結構輥式板材矯直機支承輥結構 從用途上區(qū)分，輥式板材矯直機可分為厚板材矯直機與薄從用途上區(qū)分，輥式板材矯直機可分為厚板材矯直機與薄板、帶材矯直機。板、帶材矯直機。 當輥式矯直機的輥徑與輥身長度的比值很小時，如板帶矯當輥式矯直機的輥徑與輥身長度的比值很小時，如板帶矯直機。為提高輥子的直機。為提高輥子的強度和剛度強度和剛度，大多設置，大多設置支承輥支承輥。支承輥。支承輥的布置形式，常見有以下幾種：的布置形式，常見有以下幾種： （1)1)垂直布置垂直布置 支承輥僅承受工作支承輥僅

43、承受工作輥的垂直方向的彎曲。輥的垂直方向的彎曲。這種布置形式這種布置形式用于輥徑用于輥徑與輥身長度之比值較大與輥身長度之比值較大的矯直機。的矯直機。 （2)2)交錯布置交錯布置 支承輥承受工作輥的垂支承輥承受工作輥的垂直方向和水平方向的彎曲，直方向和水平方向的彎曲，矯正過程中工作輥比較穩(wěn)定。矯正過程中工作輥比較穩(wěn)定。與垂直布置的相反，多用于與垂直布置的相反，多用于工作輥輥徑與輥身長度比值工作輥輥徑與輥身長度比值較小較小的矯直機。的矯直機。 （3)3)垂直和交錯混合布置垂直和交錯混合布置 下排支承輥采用垂直布置下排支承輥采用垂直布置形式，此方案可減輕輥間形式，此方案可減輕輥間氧化氧化皮對輥面的磨

44、損皮對輥面的磨損，從而有利于，從而有利于提高輥子壽命的提高。這種布提高輥子壽命的提高。這種布置形式多用于矯正帶氧化皮的置形式多用于矯正帶氧化皮的熱軋鋼板熱軋鋼板。 (4)(4)雙層支承輥雙層支承輥 隨著板材厚度的減小，矯直機工作輥輥徑和輥距相應減隨著板材厚度的減小，矯直機工作輥輥徑和輥距相應減小，小，支承輥直徑受到限制支承輥直徑受到限制，為加強支承作用和傳動能力，增，為加強支承作用和傳動能力，增設大直徑的外層支承輥并改為內層支承輥設大直徑的外層支承輥并改為內層支承輥( (中間輥中間輥) )傳動。傳動。 (5)(5)多段支承輥多段支承輥 薄板矯直機有時設置多段支承輥，用以薄板矯直機有時設置多段支

45、承輥，用以調整工作輥的撓調整工作輥的撓度度，消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。，消除板帶的局部瓢曲或單、雙邊浪形。 圖示為三段式支承輥矯正方案，其各段支承輥可單獨調圖示為三段式支承輥矯正方案，其各段支承輥可單獨調整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產生不同的變形，以消整壓下，沿工作輥長度方向可使帶材產生不同的變形，以消除板帶邊緣或中部的板形缺陷。除板帶邊緣或中部的板形缺陷。 9.4.5 9.4.5 輥式型鋼矯直機結構特點輥式型鋼矯直機結構特點 (1)(1)無支承輥無支承輥 與鋼板矯直機相比，型鋼矯直機的輥距和輥徑都較大，與鋼板矯直機相比，型鋼矯直機的輥距和輥徑都較大，因此不需要支承輥。因此不需要支

46、承輥。 （2 2）軸向調整裝置）軸向調整裝置 每個輥都需要有軸向調整裝置，以對正孔型。每個輥都需要有軸向調整裝置，以對正孔型。 （3 3）組合輥）組合輥 輥式型鋼矯直機的用途是矯正各種規(guī)格的工字鋼、角鋼、輥式型鋼矯直機的用途是矯正各種規(guī)格的工字鋼、角鋼、槽鋼和鋼軌。型鋼矯直機的輥子上加工了與被矯軋件斷面相槽鋼和鋼軌。型鋼矯直機的輥子上加工了與被矯軋件斷面相對應的孔型。為對應的孔型。為減少矯正輥消耗量減少矯正輥消耗量，常采用，常采用組合式輥子組合式輥子( (由心由心軸和可更換的輥圈組成軸和可更換的輥圈組成) )。（4）開式機架居多 閉式型鋼矯直機的軸承座裝在輥子兩側，其最大優(yōu)點是能承受較大的負荷

47、。為減少更換軋件品種時的換輥次數，在同一根輥子心軸上常配置有34組輥圈。閉式矯直機的主要缺點是換輥很不方便，一般在較熟練的情況下，換一次輥也需要68h。此外，這種結構使得操作人員很難觀察軋件運行情況。目前，新設計的矯直機已很少采用閉式結構。 開式矯直機的輥子在機架的一側懸臂布置。它的主要特點是操作時易于觀察，而且換輥方便。圖示是一臺8輥1300mm開式型鋼矯直機的工作機座。 9.5 9.5 拉伸彎曲矯直機拉伸彎曲矯直機 9.5.1 9.5.1 矯直機基本結構矯直機基本結構 拉伸彎曲矯直機組由拉伸彎曲矯直機組由張力輥組張力輥組和和拉伸彎曲機座拉伸彎曲機座兩大部分兩大部分組成。組成。有很多種布置型

48、式，但最基本的型式是在有很多種布置型式，但最基本的型式是在兩組張力輥兩組張力輥間裝有分開布置的、數量較少的間裝有分開布置的、數量較少的彎曲輥彎曲輥和和矯平輥矯平輥。9.5.2 9.5.2 工作原理工作原理 需求：需求：隨著工業(yè)的發(fā)展，對高強度隨著工業(yè)的發(fā)展，對高強度極薄帶材極薄帶材和和不銹鋼不銹鋼帶材的需帶材的需要量日益增加，同時，對板材平直度的要求也逐年提高。要量日益增加，同時，對板材平直度的要求也逐年提高。 輥式矯直機的局限性：輥式矯直機的局限性： 幾乎無法矯正幾乎無法矯正高強度合金鋼帶材高強度合金鋼帶材的三的三維形狀缺陷維形狀缺陷( (邊緣浪形和中間瓢曲等邊緣浪形和中間瓢曲等) )。 連

49、續(xù)拉伸機組局限性：連續(xù)拉伸機組局限性：1)1)連續(xù)拉伸矯正時，需要使帶材產生超連續(xù)拉伸矯正時，需要使帶材產生超過材料屈服限的應力，對較厚較寬的過材料屈服限的應力，對較厚較寬的某些合金鋼帶材某些合金鋼帶材，必須施加必須施加很大的張力，很大的張力，這要消耗很大的能量；這要消耗很大的能量；2)2)矯正矯正脆性材料脆性材料( (屈服限和強屈服限和強度限很接近的材料度限很接近的材料) )時，時，容易斷帶容易斷帶，這會造成設備事故。，這會造成設備事故。 拉彎矯直機工作原理：拉彎矯直機工作原理：在張力作用下在張力作用下的帶材，經過的帶材，經過彎曲輥彎曲輥劇烈劇烈彎曲時，產生彎曲時，產生彈塑性延伸彈塑性延伸，

50、三維形狀缺陷被消除三維形狀缺陷被消除，再經過，再經過矯平輥矯平輥將將殘余曲率矯平殘余曲率矯平。 拉伸彎曲矯正工藝的矯正原理與拉伸矯直機及輥式矯直機的矯拉伸彎曲矯正工藝的矯正原理與拉伸矯直機及輥式矯直機的矯正原理都不相同，它在拉伸帶材時所使用的正原理都不相同，它在拉伸帶材時所使用的張應力僅是材料屈服張應力僅是材料屈服限的限的1/10-1/31/10-1/3，這就克服了連續(xù)拉伸機組矯正工藝的缺點。這就克服了連續(xù)拉伸機組矯正工藝的缺點。9.5.3 9.5.3 拉伸彎曲矯直機的特點拉伸彎曲矯直機的特點 1)1)退火后的帶鋼經過拉伸彎曲矯正后，機械性能有明顯退火后的帶鋼經過拉伸彎曲矯正后，機械性能有明顯

51、改善，某些性能的改善超過冷平整的效果。改善，某些性能的改善超過冷平整的效果。 2)2)能消除帶材的瓢曲、邊緣浪形和鐮刀彎等三維缺陷。能消除帶材的瓢曲、邊緣浪形和鐮刀彎等三維缺陷。 3)3)彎曲輥組和矯平輥組彎曲輥組和矯平輥組均是從動輥，均是從動輥，沒有驅動裝置沒有驅動裝置，因，因而可與帶材而可與帶材同步運動同步運動，不會因打滑而擦傷帶材表面。，不會因打滑而擦傷帶材表面。 4)4)與輥式矯直機相比，其結構簡單，重量輕，維修方便，與輥式矯直機相比，其結構簡單，重量輕，維修方便，操作容易。操作容易。 5)5)與張力矯直機相比，拉伸彎曲機組中帶材的張應力小與張力矯直機相比，拉伸彎曲機組中帶材的張應力小

52、得多，得多，不會斷帶不會斷帶，也不影響帶材質量。，也不影響帶材質量。 6)6)適用于幾乎所有的帶材加工作業(yè)線和各種金屬材料適用于幾乎所有的帶材加工作業(yè)線和各種金屬材料( (從從屈服限為屈服限為700MPa700MPa的鐵鎳合金到鋁合金和黃銅等的鐵鎳合金到鋁合金和黃銅等) )。帶材最大厚。帶材最大厚度已達到度已達到10mm10mm，最大寬度達，最大寬度達3000mm3000mm，矯正速度，矯正速度700m/min700m/min，最，最高可達高可達1000m/min1000m/min。 7)7)可在可在酸洗機組酸洗機組中作為中作為機械破鱗裝置機械破鱗裝置。對氧化鐵皮結合。對氧化鐵皮結合牢固的帶材

53、，也可取得良好破鱗效果，從而能降低酸液消耗牢固的帶材，也可取得良好破鱗效果，從而能降低酸液消耗并顯著提高機組速度。用于并顯著提高機組速度。用于鍍鋅機組鍍鋅機組，可使鋅花更細致，鍍，可使鋅花更細致，鍍層更均勻。層更均勻。 但是，應該指出，拉伸彎曲矯直機組只能矯正連續(xù)帶材，但是，應該指出，拉伸彎曲矯直機組只能矯正連續(xù)帶材，不能矯正單張板材不能矯正單張板材，因而尚無法代替矯平單張鋼板的夾鉗式，因而尚無法代替矯平單張鋼板的夾鉗式拉伸矯直機。拉伸矯直機。 在彈塑性彎曲狀態(tài)中，不論彎曲如何劇烈，帶材上半斷在彈塑性彎曲狀態(tài)中，不論彎曲如何劇烈，帶材上半斷面纖維的拉伸變形總是與下半斷面纖維的壓縮變形面纖維的拉伸變形總是與下半斷面纖維的壓縮變形對稱發(fā)生對稱發(fā)生的，帶材的中性層與斷面的幾何軸線的，帶材的中性層與斷面的幾何