《塑性加工学(轧制).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑性加工学(轧制).（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 轧制轧制是最主要的加工方法。 许多有色金属与合金材料也都是靠轧制方法进行生产。 在钢 的生产总量中，除少部分采用铸造和锻造等方法直接制成器件以外，其余占90以上的钢都须经过轧制成材。由此可见，金属材料的轧制生产在国民经济中占有极其重要的地位。上世纪六十年代以来，随着冶金和机械电气工业的进步，电子计算机自动控制技术的 应用以及社会总体科学技术水平的提高，金属材料的轧制技术，在工艺、设备和理论上也都有 着飞跃的发展。总的看来，金属轧制工业技术发展的主要特点和趋势为：轧制理论由于与实际结合更加紧密而得到迅速发展：板形控制、不对称轧制生产过程日趋连续化，作业速度不断提高连铸一连轧技术生产过程自
2、动化日益完善生产过程日趋大型化、专业化的同时，又转向发展中、小型灵活生产系统，亦即柔 性生产系统节约能源和金属消耗以降低生产成本、提高经济效益的新工艺新技术得到大力发展热轧 中温轧制 冷轧 采用自动控制及新技术以大大提高产品的尺寸精度及成型质量 采用计算机自动控制、板型控制、不对称轧制等新技术和新轧机，都可大大提高板材 尺寸、形状和表面质量的控制精度。发展合金材料与控制轧制工艺以提高材料性能质量 生产合金材料，配合控制轧制、控制冷却新工艺，可以显著提高材料使用性能，延长 使用寿命。不断扩大材料品种规格及增加板带材的产品比重第一节 简单轧制过程的基本概念轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件形成的摩擦力，
3、将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压 缩产生塑性变形的过程。平辊轧制：轧件通过两个旋转方向相反的辊身均匀的圆柱体轧辊之间，发生塑性变形 的过程，它是生产板、带、条、箔材的主要加工方法。轧制目的： 使轧件获得一定的形状和尺寸 使轧件具有一定的组织和性能：Y、M、丫2,细晶粒一、简单轧制过程及变形参数简单轧制过程 轧制过程中，轧件的变形和力的变化是很复杂的，为了讨论问题方便，常把复杂的轧 制过程简化成理想的简单轧制过程，简单轧制过程的假设条件： 两轧辊均为主传动辊，辊径相同，转速相等，轧辊为刚性，上下轧辊完全对称； 轧件只受轧辊作用，不受其他外力作用（张力或推力）； 轧件的性能均匀（各部分的（T S、
4、b b、3等相同）； 轧件的变形与金属质点的流动速度沿断面高度和宽度是均匀的。 变形参数的表示方法轧件通过轧制以后，据体积不变原理，高向受到压缩，金属朝纵向和横向流动。轧制 时，金属沿纵向流动多（延伸） ，沿横向流动少（宽展） 。1高向变形参数：绝对压下量h :轧前厚度与轧后厚度之差。h=H-h，“ h精确，直观，但不能反映变形程度的大小。相对压下量& （加工率）：压下量与轧前厚度的百分比。& = h/H X 100 % = （ H-h ） /H x 100% , &能反映变形程度的大小。加工率分道次加工率 S n和总加工率道次加工率S n：是指某一个轧制道次，轧制前后轧件厚度变化，S n=
5、（ hn-1-hn）/九-1X 100 %；总加工率S :为总压下量 S =（H-h） / H X 100% ; 一个轧制过程的总加工率（热轧、冷轧常用） 一个轧制过程中某轧制道次前后的总加工率，可反映轧件硬化的程度（冷轧时常用），s 2 T，加工硬化f,d b To2.横向变形参数绝对宽展量B :轧后宽度与轧前宽度之差：B=Bh-BH3纵向变形参数绝对延伸量L :轧后长度与轧前长度之差L = Lh Lh延伸系数入：轧后长度与轧前长度之比（或轧前截面积与轧后截面积之比） 入=Lh/ Lh = Fh/ Fh 当忽略宽展变化时,延伸系数的大小, 反映了金属纵向变形的程度, 或金属的横断面积在轧制过
6、程中减小的程度。即：其他条件不变，S T,入仁二、变形区及其参数轧制变形区（简称变形区）：轧制变形区：轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域。或轧件承受轧辊作用发生塑 性变形的区域。见图1-1 , P2,图中的区域，图中的阴影部分又称几何变形区。变形区： 塑性变形发生区：非接触变形区 几何变形区：接触变形区理想变形区：分为前滑区、后滑区、中性面 塑性变形衰减区：非接触变形区 变形区的主要参数1.咬入角a与接触角a j咬入角a :轧制开始时，轧件和轧辊的接触点与轧辊中心的连线和轧辊的中心线所组成的圆心角，刚咬入时才有。或：开始咬入时轧件的正压力与两轧辊中心连线的夹角。（P4）a 的精确计算公式：根
7、据轧制过程建立的条件,可得：cos a =CO/AO=（R- h/2） / R =1- h/2R=1- h/D或：h=D（1-cos a ）（精确计算公式）a的简单计算公式：使用条件：a V 1015,从 cos a =1- h/2R=1- h/D ,得：h/2R=1-cos a , 得：， 因为：，所以：当角很小时（ a V100150 ），a = cos a , a / 2 = COS （ a / 2 ）,所以：，得：（度）。接触角aj :轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。 轧制过程建立之后才有， a j 的求法与 a 同。a j与a的关系：当H、h、D不变时，a j= a ;当H、h
8、、D有变时，a ja；如斜形件、h有变化、轧辊有椭圆度等。 在没有特别注明的情况下， ，两者可以互用。2变形区长度I （几何变形区长度 I） 变形区长度：轧件与轧辊相接触圆弧的水平投影长度。 变形区长度的计算： 认为两辊径相等精确公式：l=AC=R -sin a近似公式：所以：因为： ，忽略所以：如用接触弧的弦长 AB作为变形区长度（以弦代弧），可根据直角 ABC 和直角 ABD相似，求出I。 ABC ABD , 对应斜边成比例：（弦的精确计算公式）如用弧长计算公式： （弧的近似公式） ，所以又称 I 为接触弧长度。3变形区几何形状系数：反映对轧制过程金属纵向的影响，常用。 ：反映对轧制过程金
9、属横向的影响，不常用。可表示为： 变形区形状系数对轧制时轧件的应力状态有影响，在研究轧制时的金属流动、变形、 应力分布具有重要意义。三、轧制过程建立的条件 轧制的过程我们观察轧制过程，发现一个轧制道次可分为四个阶段，见图1-2， P4图 1-2 轧制过程图示开始咬入；（b）拽入；（c）稳定轧制；（d）抛出 开始咬入阶段：轧件接触轧辊的一瞬间。这一阶段很短。这个阶段中，由于轧辊对 轧件的接触摩擦力的作用，轧件被咬入辊缝。这一阶段主要是研究轧件的咬入条件。 拽入阶段：从轧件前端面进入轧辊间开始，到轧件前端面到达轧辊中心连线位置时 为止，这一阶段很短。其变形和力学参数不断发生变化，也是研究轧件的咬入
10、条件。 稳定轧制阶段：从轧件前端面通过轧辊中心连线开始，到轧件后端面进辊时为止， 这一阶段轧制稳定进行。此阶段主要是研究变形和力学问题，是轧制过程的主要阶段。 轧制终了阶段 （抛出阶段） ：从轧件后端面进辊到离开轧辊中心连线为止。 此阶段很 短，其变形和力学参数均发生变化。到此轧制即将结束，研究意义不大。轧制的四个阶段组成一个完整的轧制过程，以后各章节主要研究第一、二、三阶段。 咬入条件1咬入时轧辊对轧件的作用力：轧件受正压力 N 和切向摩擦力 T 的作用轧件被轧辊咬入的条件：必要条件 （先决条件 ）：作用在垂直方向上的分力 Ny和Ty,使轧件从上、下两个方向同时受到压缩，产生塑 性变形，即N
11、y和Ty引起的垂直应力（T y,必须大于金属的变形抗力（T S：b y T s,轧件才能产生塑性变形，这时轧件被咬入的必要条件（先决条件）。充分条件：分析 Nx和Tx对咬入的影响：Nx是阻止轧件咬入的力，Tx是将轧件咬入的力，只有当Tx Nx时，轧件才能被咬入，这是轧件被咬入的充分条件。所以：即：得出结论： Tx Nx, f tg a，能咬入； Tx= Nx, f = tg a ,临界条件； TxV Nx, f tga贝tg 3 tg a所以：3 a 可见：a 3 , R3与轧制方向相反，不能自然咬入，只能强迫咬入； 结论：在无其他外力作用下，要使轧件能自然咬入,必须使摩擦角大于咬入角：a N
12、x结论：或能稳定轧制或临界条件或不能继续轧制，轧件在辊间打滑2自然咬入条件与稳定轧制条件的比较自然咬入条件： 3 a稳定轧制条件： 3 a /2，或 23 a当 3 a ，能自然咬入，更能稳定轧制当 23 a 3 ，能稳定轧制，但不能自然咬入，可实行强迫咬入当23 a，应有：hmaxa )咬入后减小辊缝，大压下量轧制，h f ， a f， ( 2 3 a )2增加摩擦系数 f，改善咬入的措施：在粗轧机轧辊上打砂或粗磨 增大摩擦系数(热轧机的辊面光洁度低) 低速咬入，高速轧制，低速抛出 咬入时： VJ， f f， 3 f( 3 a )，对咬入有利。 轧制时： Vf， f J， 3 J( 23 a )，也能满足。 抛出时：V J，轧件抛出较近，也便于电机反转。 要求轧机能变速：直流电机，能变速，能反转。咬入时不润滑或少润滑， f f ,3f ,咬入后再润滑。 热轧温度适当温度过高：轧件表面氧化皮近乎熔化，对咬入不利； 温度过低：轧件表面硬度大，对咬入不利。四、轧制过程的基本变化变形特点不同压缩工具的加工现象 平行板作用：以中性线对称
