材料課件材料成型工程學(xué)軋制理論第二講

1軋制變形區(qū)的概念及軋制變形基本理論1.1軋制過程及分類:1)軋制過程:軋件由摩擦力拉進(jìn)旋轉(zhuǎn)軋輥之間，受到壓縮進(jìn)行塑性變形的過程，通過軋制使金屬具有一定尺寸、形狀和性能。2)分類軋制方式按軋件運(yùn)動(dòng)分：有縱軋、橫軋、斜軋?？v軋過程就是金屬在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的軋輥之間通過，并在其間產(chǎn)生塑性變形的過程。橫軋:軋件變形后運(yùn)動(dòng)方向與軋輥軸線方向一致斜軋：軋件作螺旋運(yùn)動(dòng)，軋件與軋輥軸線非特角根據(jù)金屬狀態(tài)分:熱軋冷軋.其他分類根據(jù)外部介質(zhì)分類:空氣,真空,惰性氣體軋機(jī)工作制度:可逆連軋等2）軋制過程中發(fā)生的基本現(xiàn)象和建立軋制過程的條件在生產(chǎn)實(shí)踐中遇到不同的軋輥組合方式，但實(shí)際上金屬承受壓下而產(chǎn)生塑性變形是在一對(duì)工作軋輥中進(jìn)行的。除了一些特殊輥系結(jié)構(gòu)（如行星軋機(jī)，Y型軋機(jī)）外，均在一對(duì)軋輥間軋制的簡單情況。一般都以二輥?zhàn)鳛檠芯寇堉七^程的開端。3)簡單軋制過程圖示簡單軋制過程：（1）上下軋輥直徑相同（2）轉(zhuǎn)速相等（3）軋輥無切槽（3）均為傳動(dòng)輥（4）無外力或推力（5）軋輥為剛性的4)軋制時(shí)絕對(duì)變形量（壓下，延伸，寬展）表示Δh＝H－h(huán)ΔL＝Lh－LHΔB＝Bh－BH式中h，H——軋件軋后、軋前高度；Lh，LH——軋件軋后、軋前長度；Bh，BH——軋件軋后、軋前寬度；軋制時(shí)表示各向變形系數(shù)的關(guān)系式

相對(duì)變形量的表示法5)變形區(qū)參數(shù)（1）咬入角：α是指軋件開始軋入軋輥時(shí),軋件和軋輥?zhàn)钕冉佑|的點(diǎn)和軋輥中心連線與軋輥中心線所構(gòu)成的圓心角。咬入角α與軋輥直徑D和壓下量Δh之間的關(guān)系

(2)接觸弧長與變形區(qū)長根據(jù)幾何關(guān)系，接觸弧長s為：s＝Rα接觸弧之水平投影叫做變形區(qū)長度變形區(qū)長度的確定(接觸弧長與軋制條件有關(guān)可分為三種情況)②不等徑徑③軋輥與與軋件產(chǎn)生生彈性壓縮縮時(shí)接觸弧弧長自學(xué)參見見教材要求;1)理解彈彈性壓扁組組成是軋輥輥與軋件兩兩部分2)看明明白公式推推導(dǎo)3)彈彈性壓扁扁產(chǎn)生的的條件1.2實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軋制過過程的條條件軋制過程程是否能能建立，，決定于于軋件能能否被旋旋轉(zhuǎn)的軋軋輥咬入入．因此此，研究究分析軋軋輥咬入入軋件的的條件，，具有非非常重要要的實(shí)際際意義．1.2.1咬咬入條件件1)咬咬入:依依靠回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的軋輥輥與軋件件之間的的摩擦力力,軋輥輥將軋件件拖入軋軋輥之間間的現(xiàn)象象.2)咬咬入條件件的確定定(分析金金屬剛被被咬入時(shí)時(shí)的受力力)受力分析析結(jié)論物理概念念根據(jù)物理理概念:摩擦系數(shù)數(shù)可用摩摩擦角表表示.即即摩擦角角的正切切就是摩摩擦系數(shù)數(shù)f.tgβ=f則tgβ≥tgαβ≥α軋制過程程中的咬咬入條件件為摩擦擦角大于于咬入角角,ΒΒ=α為為臨界條條件咬入的幾幾何意義義當(dāng)R方向向向軋制制方向傾傾斜,實(shí)實(shí)現(xiàn)自然然咬入;反之不不能咬入入.1.2.2穩(wěn)穩(wěn)定軋制制條件在軋件被被咬入后后,軋輥輥給軋件件壓力P合力作作用點(diǎn)與與摩擦力力T已不不作用于于開始接接觸點(diǎn)處處,而是是向變形形區(qū)出口口方向移移動(dòng).1)咬入入過程中中ψδ變變化2)穩(wěn)定定軋制條條件實(shí)現(xiàn)軋制制要求:PX<TXPX=PsinψψTX=Tcosψψ=Pfycosψψfy≥tgψψ(tgββy=fy)將ψ=αy/kx代入上式式得:fy≥tg(αy/kx)為穩(wěn)定軋軋制條件件.(βy=αy/kx)fyβy—穩(wěn)定軋制制階段摩摩擦系數(shù)數(shù)和摩擦擦角αy—穩(wěn)定軋制制階段咬咬入角(根據(jù)此此角可以以預(yù)測(cè)可可能的最最大壓下下量)1.2.3咬咬入階段段與穩(wěn)定定軋制階階段的咬咬入條件件比較極限咬入入條件αα=ββ極限穩(wěn)定定咬入條條件αy=βykx令K=ααy/α=kxβy/βαy=αkxβy/β上式說明明αy與α差別別取決于于kx及βy/β1)合力力作用點(diǎn)點(diǎn)的位置置kx對(duì)αy的影響合力作用用點(diǎn)一定定在咬入入弧上kx>1在其他條條件不變變的情況況下:Kx大βy也大,穩(wěn)定軋制制階段的的咬入角角也大初軋帶帶鋼軋制制等均利利用此特特性.2)冷熱熱軋條條件摩擦擦系數(shù)變變化(1)冷冷軋溫度變化化小,氧化鐵鐵皮性質(zhì)質(zhì)不變.Βy≈βααy=kx*α=(2—2.4)α(2)熱熱軋軋件端部部在軋制制中溫度度氧化鐵鐵皮對(duì)摩摩擦影響響:端部部溫度溫溫降快,溫度低低使摩擦擦系數(shù)增增大,其其他部分分溫度較較高摩擦擦系數(shù)小小.氧化鐵皮皮在咬入入時(shí)端部部與軋輥輥沖擊易易脫落,露出金金屬表面面使摩擦擦系數(shù)增增大,而而其他部部分摩擦擦系數(shù)較較低.二者作用用的結(jié)果果使kx項(xiàng)數(shù)值較較小αy=kx*α=(1.5—1.7)αα實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)中端部部咬入出出現(xiàn)打滑滑現(xiàn)象不不能建立立穩(wěn)定軋軋制原因因是氧化化鐵皮溫溫度變變化所致致.1.2.4改善善咬入的的途徑1)重要要性改善咬入入條件是是順利操操作增加加壓下提提高生產(chǎn)產(chǎn)效率的的有效措措施.2)具體體辦法由咬入條條件αα≤β可可知:凡是使αα降低及及β增加加的因素素,均有有利于咬咬入(1)降降低αα實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)中以帶帶有楔形形端咬入入后利用用穩(wěn)定軋軋制階段段剩余摩摩擦力,實(shí)現(xiàn)咬咬入.利用外推推力將軋軋件強(qiáng)制制推入軋軋輥中,外力作作用使軋軋件前端端被壓扁扁,相當(dāng)當(dāng)于楔形形外端降降低壓下下量,有有利于咬咬入.2)提高高β的方方法(1)改改善軋軋輥或軋軋件表面面狀態(tài),以使ββ升高初軋粗軋軋?jiān)谲堓佪伩滩酆负更c(diǎn)滾花花等目的的均使f升,ββ升.精軋通過過立軋高高壓水去去除氧化化皮等辦辦法改善善軋件表表面狀態(tài)態(tài),使f升,ββ升.(2)合合理調(diào)調(diào)節(jié)軋制制速度利用穩(wěn)定定軋制條條件下的的剩余摩摩擦力,采用低低速咬入入,高速速軋制.計(jì)算舉例例已知D=850鋼鋼錠尺寸寸550*550/480*480/1200采用熱軋軋?jiān)噯枂?1)當(dāng)咬咬入角為為30°°,采用用小頭進(jìn)進(jìn)鋼軋制制,能否否實(shí)現(xiàn)軋軋制過程程.2)當(dāng)壓壓下量為為120時(shí),能能否實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自然咬咬入(假假定咬入入條件于于前面一一致)3)求求壓下量量為50時(shí)的αα及L.計(jì)算舉例例解;1)△△h=D(1-Cosα)=850(1-Cos30°°)=114則小頭軋軋制后高高h(yuǎn)=480-114=366小頭軋制制后壓下下△h=550-366=184又知熱軋軋αy=(1.5-1.7)α=45°°-51°°△hmax=850(1-COSαY)=850(1-COS51°°)=315因△h小于△△hmax故可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)軋制,說明穩(wěn)穩(wěn)定軋制制咬入時(shí)時(shí)最大壓壓下大數(shù)數(shù)倍.2)△△h=120時(shí)時(shí)不能能實(shí)現(xiàn)自自然咬入入3)△△h=50時(shí)作業(yè)已知某某1150軋機(jī)機(jī)鋼錠尺尺寸880*880/635*635*1400熱熱軋,該條件件下允許許咬入角角28°°問:1)從理理論講,改鋼錠錠如何軋軋制可使使軋件軋軋一道次次厚度最最小,軋軋后厚度度為多大大.2)求求該該軋軋制制條條件件下下的的最最大大咬咬入入角角和和接接觸觸弧弧長長.1.3軋軋制制變變形形的的基基本本理理論論1.3.1外外端端理理論論1)外端端是是指指在在變變形形過過程程中中某某一一瞬瞬間間不不直直接接承承受受工工具具作作用用而而處處于于變變形形區(qū)區(qū)以以外外的的部部分分.(外外端端主主要要限限制制橫橫向向變變形形)2)外外端端作作用用變形形區(qū)區(qū)極極長長時(shí)時(shí),外外端端對(duì)對(duì)延延伸伸寬寬展展無無重重大大影影響響.如如線線棒棒材材生生產(chǎn)產(chǎn),變變形形區(qū)區(qū)長長與與寬寬的的比比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于于1寬與與變變形形區(qū)區(qū)長長的的比比增增加加;外外端端使使延延伸伸增增加加,寬寬展展減減小小.如如板板帶帶生生產(chǎn)產(chǎn).寬與與變變形形區(qū)區(qū)長長的的比比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于于1:外外端端使使寬寬展展不不存存在在,外端端使使變變形形區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)壓壓應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)增增,單單位位軋軋制制壓壓力力增增加加.1.3.2軋軋制制過過程程三三階階段段理理論論該理理論論認(rèn)認(rèn)為為軋軋制制過過程程可可分分為為三三個(gè)個(gè)階階段段:咬咬入入、、形形成成、、拋拋出出.此此三三階階段段有有各各自自特特點(diǎn)點(diǎn)又又相相互互聯(lián)聯(lián)系系構(gòu)構(gòu)成成一一個(gè)個(gè)完完整整軋軋制制過過程程.本章章主主要要內(nèi)內(nèi)容容1基基本本概概念念軋制制過過程程變變形形區(qū)區(qū)不不均均勻勻變變形形理理論論咬咬入入角角接觸觸弧弧長長2會(huì)會(huì)推推導(dǎo)導(dǎo)咬咬入入角角及及接接觸觸弧弧長長公公式式.3咬咬入入條條件件分分析析,會(huì)會(huì)分分析析咬咬入入階階段段和和穩(wěn)穩(wěn)定定軋軋制制階階段段的的區(qū)區(qū)別別與與共共同同點(diǎn)點(diǎn).4改改善善咬咬入入的的理理論論方方法法,實(shí)實(shí)際際可