金屬塑性加工學(xué)—軋制理論與工藝王廷溥 齊克敏 主編

1、趙鴻金趙鴻金 教授教授材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院2012年年9月月金屬塑性加工學(xué)金屬塑性加工學(xué)-軋制理論與工藝軋制理論與工藝目錄目錄n 緒論緒論n 第一篇第一篇 軋制理論軋制理論n 第二篇第二篇 軋制工藝基礎(chǔ)軋制工藝基礎(chǔ)n 第三篇第三篇 型材和棒線材生產(chǎn)型材和棒線材生產(chǎn) n 第四篇第四篇 板、帶材生產(chǎn)板、帶材生產(chǎn)n 第五篇第五篇 管材生產(chǎn)工藝和理論管材生產(chǎn)工藝和理論 第一第一 篇篇 軋制理論軋制理論n 1 軋制過程基本概念軋制過程基本概念n 2 實(shí)現(xiàn)軋制過程的條件實(shí)現(xiàn)軋制過程的條件n 3 軋制過程中的橫變形軋制過程中的橫變形寬展寬展n 4 軋制過程中的縱變形軋制過程中的縱變形前滑和后

2、滑前滑和后滑n 5 軋制壓力及力矩的計(jì)算軋制壓力及力矩的計(jì)算n 6 不對(duì)稱軋制理論不對(duì)稱軋制理論1 軋制過程基本概念軋制過程基本概念n 1.0 基本概念基本概念n 1.1 變形區(qū)主要參數(shù)變形區(qū)主要參數(shù)n 1.2 金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律1.0 基本概念基本概念n 軋制過程軋制過程：靠旋轉(zhuǎn)的軋輥與軋件之間形成的摩擦力：靠旋轉(zhuǎn)的軋輥與軋件之間形成的摩擦力將軋件拖進(jìn)輥縫之間，并使之受到壓縮產(chǎn)生塑性變將軋件拖進(jìn)輥縫之間，并使之受到壓縮產(chǎn)生塑性變形的過程。形的過程。n 軋制過程的作用：軋制過程的作用：u外部：使軋件獲得一定的形狀和尺寸；外部：使軋件獲得一定的形狀和尺寸；u內(nèi)部：使

3、組織和性能得到一定程度的改善。內(nèi)部：使組織和性能得到一定程度的改善。n 為了了解和控制軋制過程，須對(duì)軋制過程形成的為了了解和控制軋制過程，須對(duì)軋制過程形成的變變形區(qū)形區(qū)及變形區(qū)內(nèi)的及變形區(qū)內(nèi)的金屬流動(dòng)規(guī)律金屬流動(dòng)規(guī)律有一概括了解。有一概括了解。1.1 變形區(qū)主要參數(shù)變形區(qū)主要參數(shù)n 1.1.0 簡(jiǎn)單軋制過程簡(jiǎn)單軋制過程n 1.1.1 軋制變形區(qū)及其主要參數(shù)軋制變形區(qū)及其主要參數(shù)n 1.1.2 軋制變形的表示方法軋制變形的表示方法1.1.0 簡(jiǎn)單軋制過程簡(jiǎn)單軋制過程n 簡(jiǎn)單軋制過程簡(jiǎn)單軋制過程：是指：是指：u1)上下軋輥直徑相等，轉(zhuǎn)速相同，且均為主動(dòng)輥；上下軋輥直徑相等，轉(zhuǎn)速相同，且均為主動(dòng)輥；

4、u2)軋制過程對(duì)兩個(gè)軋輥完全對(duì)稱；軋制過程對(duì)兩個(gè)軋輥完全對(duì)稱；u3)軋輥為剛性；軋輥為剛性；u4)軋件除受軋輥?zhàn)饔猛?，不受其他任何外力作用；軋件除受軋輥?zhàn)饔猛猓皇芷渌魏瓮饬ψ饔?；u5)軋件在入輥處和出輥處速度均勻；軋件在入輥處和出輥處速度均勻；u6)軋件的機(jī)械性質(zhì)均勻軋件的機(jī)械性質(zhì)均勻n 的軋制過程。的軋制過程。n 研究簡(jiǎn)單軋制過程可以搞清楚軋制過程的共性問題。研究簡(jiǎn)單軋制過程可以搞清楚軋制過程的共性問題。n 由于生產(chǎn)實(shí)踐中所使用的軋機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣，理想由于生產(chǎn)實(shí)踐中所使用的軋機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣，理想的簡(jiǎn)單軋制過程很難找到。的簡(jiǎn)單軋制過程很難找到。1.1.1 軋制變形區(qū)及其主要參數(shù)軋制變形區(qū)及

5、其主要參數(shù)n 軋制變形區(qū)軋制變形區(qū)：軋件承受軋輥?zhàn)饔枚l(fā)生變形的部分，：軋件承受軋輥?zhàn)饔枚l(fā)生變形的部分，即實(shí)際變形區(qū)。即實(shí)際變形區(qū)。n 幾何變形區(qū)幾何變形區(qū)：從軋件入輥的垂直平面到軋件出輥的：從軋件入輥的垂直平面到軋件出輥的垂直平面所圍成的區(qū)域。垂直平面所圍成的區(qū)域。n 軋制變形區(qū)的主要參數(shù)：軋制變形區(qū)的主要參數(shù)：u咬入角咬入角u接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度1.1.1.1 咬入角咬入角()n 咬入角咬入角：軋件與軋輥相接觸的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。：軋件與軋輥相接觸的圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角。n 壓下量與軋輥直徑及咬入角之間存在如下的關(guān)系：壓下量與軋輥直徑及咬入角之間存在如下的關(guān)系：2cos1 cos1cos

6、1sin220sin22hRRDhhDRhR 1.1.1.1 咬入角咬入角()n h，D和和三者關(guān)系計(jì)算圖：三者關(guān)系計(jì)算圖：n 已知已知h，D和和三個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，便可用計(jì)三個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，便可用計(jì)算圖很快地求出第三個(gè)參數(shù)。算圖很快地求出第三個(gè)參數(shù)。1.1.1.1 咬入角咬入角()n 變形區(qū)內(nèi)任一斷面高度變形區(qū)內(nèi)任一斷面高度hx求法：求法：1 cos1 cos1 coscoscosxxxxxxxhhhDhOrhHhhHDDHD 1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)n 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度：軋件與軋輥相接觸的圓弧的水平投影：軋件與軋輥相接觸的圓弧的水平投影長(zhǎng)度，也叫長(zhǎng)度，也叫咬入弧

7、長(zhǎng)度咬入弧長(zhǎng)度、變形區(qū)長(zhǎng)度變形區(qū)長(zhǎng)度。n 接觸弧長(zhǎng)度隨軋制條件不同而異：接觸弧長(zhǎng)度隨軋制條件不同而異：u兩軋輥直徑相等時(shí)；兩軋輥直徑相等時(shí)；u兩軋輥直徑不等時(shí)；兩軋輥直徑不等時(shí)；u軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)。軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)。1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(1)兩軋輥直徑相等時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度兩軋輥直徑相等時(shí)的接觸弧長(zhǎng)度n 所求的接觸弧長(zhǎng)度實(shí)際上是該弧弦的長(zhǎng)度。所求的接觸弧長(zhǎng)度實(shí)際上是該弧弦的長(zhǎng)度。22222244hlRRhlR hhR hlR h 1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(2)兩軋輥直徑不相等時(shí)接觸弧長(zhǎng)度兩軋輥直徑不相等時(shí)接觸弧長(zhǎng)度n 設(shè)兩個(gè)軋輥的接觸孤長(zhǎng)度相

8、等，則：設(shè)兩個(gè)軋輥的接觸孤長(zhǎng)度相等，則：1122121212222lRhRhhhhR RlhRR 1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(3)軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度n 軋輥的彈性壓扁軋輥的彈性壓扁u軋輥的彈性壓縮變形稱為軋輥的彈性壓縮變形稱為軋輥的彈性壓扁軋輥的彈性壓扁。u由于軋件與軋輥間的壓力作用，軋輥會(huì)產(chǎn)生局部彈性壓縮變由于軋件與軋輥間的壓力作用，軋輥會(huì)產(chǎn)生局部彈性壓縮變形。此變形可能很大，尤其在冷軋薄板時(shí)更為顯著。形。此變形可能很大，尤其在冷軋薄板時(shí)更為顯著。u軋輥彈性壓扁的結(jié)果使接觸弧長(zhǎng)度增加。軋輥彈性壓扁的結(jié)果使接觸弧長(zhǎng)度增加。n

9、 軋件的彈性壓扁軋件的彈性壓扁u軋件在軋輥間產(chǎn)生塑性變形時(shí)，也伴隨產(chǎn)生彈性壓縮變形，軋件在軋輥間產(chǎn)生塑性變形時(shí)，也伴隨產(chǎn)生彈性壓縮變形，稱為稱為軋件的彈性壓扁軋件的彈性壓扁。u此變形在軋件出輥后即開始恢復(fù)，這也會(huì)增大接觸弧長(zhǎng)度。此變形在軋件出輥后即開始恢復(fù)，這也會(huì)增大接觸弧長(zhǎng)度。n 在熱軋薄板和冷軋板過程中，必須考慮軋輥和軋件的在熱軋薄板和冷軋板過程中，必須考慮軋輥和軋件的彈性壓縮變形對(duì)接觸弧長(zhǎng)度的影響。彈性壓縮變形對(duì)接觸弧長(zhǎng)度的影響。1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(3)軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度n 設(shè)軋輥與軋件的彈性壓設(shè)軋輥與軋件的彈

10、性壓縮量分別為縮量分別為1 1和和2 2，為使軋件獲得為使軋件獲得h h的壓下的壓下量，必須把每個(gè)軋輥再量，必須把每個(gè)軋輥再壓下壓下1 1+2 2，此時(shí)軋件，此時(shí)軋件與軋輥的接觸線為與軋輥的接觸線為A A2 2B B2 2C C曲線。曲線。1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(3)軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度n 此時(shí)接觸弧長(zhǎng)度為：此時(shí)接觸弧長(zhǎng)度為：222210313313121212122002212012122212121202222222112811222lxxRRDBRRB BRDBRB BhRRR hRRR hxxxRRpEEqqEEq

11、x p 1.1.1.2 接觸弧長(zhǎng)度接觸弧長(zhǎng)度(l)(3)軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度軋輥和軋件產(chǎn)生彈性壓縮時(shí)接觸弧的長(zhǎng)度n 金屬的彈性壓縮變形很小時(shí)，金屬的彈性壓縮變形很小時(shí)，2可忽略不計(jì)，則得可忽略不計(jì)，則得西齊柯克公式：西齊柯克公式：22211111188lR hRpRpEE 1.1.2 軋制變形的表示方法軋制變形的表示方法n 1.1.2.1 用絕對(duì)變形量表示用絕對(duì)變形量表示n 1.1.2.2 用相對(duì)變形量表示用相對(duì)變形量表示n 1.1.2.3 用變形系數(shù)表示用變形系數(shù)表示n 1.1.2.4 用真應(yīng)變表示用真應(yīng)變表示1.1.2.1 用絕對(duì)變形量表示用絕對(duì)變形量表示n 絕對(duì)變形量絕對(duì)

12、變形量：用軋制前、后軋件絕對(duì)尺寸之差表示：用軋制前、后軋件絕對(duì)尺寸之差表示的變形量。的變形量。n 絕對(duì)壓下量絕對(duì)壓下量：為軋制前后軋件厚度：為軋制前后軋件厚度H、h之差，即：之差，即：n 絕對(duì)寬展量絕對(duì)寬展量：為軋制前后軋件寬度：為軋制前后軋件寬度B、b之差，即：之差，即：n 絕對(duì)延伸量絕對(duì)延伸量：為軋制前后軋件長(zhǎng)度：為軋制前后軋件長(zhǎng)度L、l之差，即：之差，即：n 絕對(duì)變形不能正確地表達(dá)變形量的大小，但由于習(xí)絕對(duì)變形不能正確地表達(dá)變形量的大小，但由于習(xí)慣而常被使用，特別是壓下量與寬展量。慣而常被使用，特別是壓下量與寬展量。hHh bbB llL 1.1.2.2 用相對(duì)變形量表示用相對(duì)變形量表示

13、n 相對(duì)變形量相對(duì)變形量：用軋制前、后軋件尺寸的相對(duì)變化表：用軋制前、后軋件尺寸的相對(duì)變化表示的變形量。示的變形量。n 相對(duì)壓下量相對(duì)壓下量(壓下率壓下率)：n 相對(duì)寬展量相對(duì)寬展量(寬展率寬展率)：n 相對(duì)延伸量相對(duì)延伸量(延伸率延伸率)：n 相對(duì)變形只能近似地反映變形的大小，不能反映變相對(duì)變形只能近似地反映變形的大小，不能反映變形的過程積累。形的過程積累。100%HhH100%bBB100%lLL100%Hhh100%bBb100%lLl1.1.2.3 用變形系數(shù)表示用變形系數(shù)表示n 變形系數(shù)變形系數(shù)：用軋制前、后軋件尺寸的比值表示的變形：用軋制前、后軋件尺寸的比值表示的變形程度。程度。n

14、 壓下系數(shù)壓下系數(shù)：n 寬展系數(shù)寬展系數(shù)：n 延伸系數(shù)延伸系數(shù)：n 變形系數(shù)能夠簡(jiǎn)單而正確地反映變形的大小，因此在變形系數(shù)能夠簡(jiǎn)單而正確地反映變形的大小，因此在軋制變形方面得到了極為廣泛的應(yīng)用。軋制變形方面得到了極為廣泛的應(yīng)用。n 根據(jù)體積不變?cè)?，三者之間存在如下關(guān)系：根據(jù)體積不變?cè)?，三者之間存在如下關(guān)系：HhbBlL= 1.1.2.3 用變形系數(shù)表示用變形系數(shù)表示n 實(shí)際上型材軋制時(shí)寬展系數(shù)常用如下習(xí)慣表示：實(shí)際上型材軋制時(shí)寬展系數(shù)常用如下習(xí)慣表示：bh1.1.2.4 用真應(yīng)變表示用真應(yīng)變表示n 真應(yīng)變真應(yīng)變：用軋制后、前軋件尺寸之比的自然對(duì)數(shù)表：用軋制后、前軋件尺寸之比的自然對(duì)數(shù)表示的

15、變形量。示的變形量。n 相對(duì)壓下量相對(duì)壓下量(壓下率壓下率)：n 相對(duì)寬展量相對(duì)寬展量(寬展率寬展率)：n 相對(duì)延伸量相對(duì)延伸量(延伸率延伸率)：n 導(dǎo)自移動(dòng)體積的概念，能夠正確地反映變形的大小。導(dǎo)自移動(dòng)體積的概念，能夠正確地反映變形的大小。lnhHlnbBlnlL1.2 金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律金屬在變形區(qū)內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律n 1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 1.2.2 沿軋件寬度方向上的流動(dòng)規(guī)律沿軋件寬度方向上的流動(dòng)規(guī)律1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 關(guān)于軋制時(shí)變形的分布有兩種不同理論：關(guān)于軋制時(shí)變形的分布有兩種不同理論：u

16、均勻變形理論均勻變形理論u不均勻變形理論。不均勻變形理論。n 后者比較客觀地反映了軋制時(shí)金屬變形規(guī)律。后者比較客觀地反映了軋制時(shí)金屬變形規(guī)律。n 均勻變形理論均勻變形理論：u該理論認(rèn)為，沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和金該理論認(rèn)為，沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和金屬流動(dòng)的分布都是均勻的。屬流動(dòng)的分布都是均勻的。u造成這種均勻性的主要原因是由于未發(fā)生塑性變形的前造成這種均勻性的主要原因是由于未發(fā)生塑性變形的前后外端的強(qiáng)制作用，因此又把這種理論稱為后外端的強(qiáng)制作用，因此又把這種理論稱為剛端理論剛端理論。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 不均勻變形理論不均勻變

17、形理論：該理論認(rèn)為，沿軋件斷面高度方：該理論認(rèn)為，沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和金屬流動(dòng)分布都是不均勻的。向上的變形、應(yīng)力和金屬流動(dòng)分布都是不均勻的。n 其主要內(nèi)容為：其主要內(nèi)容為：u(1)沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和流動(dòng)速度分布沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和流動(dòng)速度分布都不均勻；都不均勻；u(2)幾何變形區(qū)內(nèi)，幾何變形區(qū)內(nèi)，在軋件與軋輥接在軋件與軋輥接觸表面上，不但觸表面上，不但有相對(duì)滑動(dòng)，而有相對(duì)滑動(dòng)，而且還有粘著，所且還有粘著，所謂粘著系指軋件謂粘著系指軋件與軋輥間無相對(duì)與軋輥間無相對(duì)滑動(dòng)；滑動(dòng)；1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布u(3)變形不

18、但發(fā)生在幾何變形區(qū)內(nèi)，而且也產(chǎn)生在幾何變變形不但發(fā)生在幾何變形區(qū)內(nèi)，而且也產(chǎn)生在幾何變形區(qū)以外，且變形分布都不均勻。形區(qū)以外，且變形分布都不均勻。l軋制變形區(qū)可分成軋制變形區(qū)可分成變形過渡區(qū)變形過渡區(qū)、前滑區(qū)前滑區(qū)、后滑區(qū)后滑區(qū)和和粘粘著區(qū)著區(qū)。u(4)在粘著區(qū)內(nèi)有一個(gè)臨界面，在這個(gè)面上金屬的流動(dòng)速在粘著區(qū)內(nèi)有一個(gè)臨界面，在這個(gè)面上金屬的流動(dòng)速度分布均勻，并且等于該處軋輥的水平速度。度分布均勻，并且等于該處軋輥的水平速度。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 大量實(shí)驗(yàn)證明，不均勻變形理論比較正確，其中以大量實(shí)驗(yàn)證明，不均勻變形理論比較正確，其中以. (塔爾諾夫斯基

19、塔爾諾夫斯基)實(shí)驗(yàn)最具代表。實(shí)驗(yàn)最具代表。n .研究了沿軋件對(duì)稱軸縱斷面上的研究了沿軋件對(duì)稱軸縱斷面上的坐標(biāo)網(wǎng)格的變化，證明了沿軋件斷面高度方向上的坐標(biāo)網(wǎng)格的變化，證明了沿軋件斷面高度方向上的變形分布是不均勻的。變形分布是不均勻的。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 由圖可見：由圖可見：n 1)在接觸弧開始處靠近接觸在接觸弧開始處靠近接觸表面的變形比軋件中心層大，表面的變形比軋件中心層大，且表面層金屬流動(dòng)速度比中且表面層金屬流動(dòng)速度比中心層快。心層快。n 2)曲線曲線1與與2的交點(diǎn)是臨界面的交點(diǎn)是臨界面的位置，在這個(gè)面上金屬變的位置，在這個(gè)面上金屬變形和流動(dòng)速度

20、是均勻的。形和流動(dòng)速度是均勻的。n 3)在臨界面的右邊，即出輥在臨界面的右邊，即出輥方向，出現(xiàn)了相反現(xiàn)象。軋方向，出現(xiàn)了相反現(xiàn)象。軋件中心層的變形比表面層大，件中心層的變形比表面層大，中心層金屬流動(dòng)速度比表面中心層金屬流動(dòng)速度比表面層快。層快。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 4)在接觸弧的中間部分，在接觸弧的中間部分，曲線上有一段很長(zhǎng)的平行曲線上有一段很長(zhǎng)的平行于橫坐標(biāo)軸的線段，說明于橫坐標(biāo)軸的線段，說明在軋件與軋輥相接觸的表在軋件與軋輥相接觸的表面上存在著粘著區(qū)。面上存在著粘著區(qū)。n 5)在入輥前和出輥后軋件在入輥前和出輥后軋件表面層和中心層都發(fā)生有表面層

21、和中心層都發(fā)生有變形，說明在外端和幾何變形，說明在外端和幾何變形區(qū)之間有變形過渡區(qū)，變形區(qū)之間有變形過渡區(qū)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)變形和流動(dòng)在這個(gè)區(qū)域內(nèi)變形和流動(dòng)速度也是不均勻的。速度也是不均勻的。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n . 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究把軋制變形區(qū)繪成根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究把軋制變形區(qū)繪成下圖，用以描述軋制時(shí)整個(gè)變形的情況。下圖，用以描述軋制時(shí)整個(gè)變形的情況。1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 實(shí)驗(yàn)研究還表明，沿軋件斷面高度方向上的變形不實(shí)驗(yàn)研究還表明，沿軋件斷面高度方向上的變形不均勻分布與均勻分布與變形區(qū)形狀系數(shù)變形區(qū)形狀系數(shù)(l/h

22、)有很大關(guān)系。有很大關(guān)系。n 1)當(dāng)當(dāng)l/h 0.51.0時(shí)，即軋件斷面高度相對(duì)于接觸弧時(shí)，即軋件斷面高度相對(duì)于接觸弧長(zhǎng)度不太大時(shí)，壓縮變形完全深入到軋件內(nèi)部，形長(zhǎng)度不太大時(shí)，壓縮變形完全深入到軋件內(nèi)部，形成中心層變形比表面層變形大的現(xiàn)象；成中心層變形比表面層變形大的現(xiàn)象；1.2.1 沿軋件斷面高向上變形的分布沿軋件斷面高向上變形的分布n 2)當(dāng)當(dāng)l/h Nsinuftgu因因f=tan，為摩擦角為摩擦角u故故2.1 咬入條件咬入條件n 咬入力咬入力Tx與咬入阻力與咬入阻力Nx之間的關(guān)系有以下之間的關(guān)系有以下3種情況：種情況：uTx。uTxNx，可以實(shí)現(xiàn)自然咬入，此時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自然咬入，此時(shí)N

23、x，Tx=Tcos=Nfycos，Nx=Nsinn 此即此即穩(wěn)定軋制條件穩(wěn)定軋制條件xK1xxKK=tantantanyyyyxyyxfKK2.2 穩(wěn)定軋制條件穩(wěn)定軋制條件n 一般達(dá)到穩(wěn)定軋制階段時(shí)，一般達(dá)到穩(wěn)定軋制階段時(shí)，=y/2，即，即Kx2，故可，故可近似寫成近似寫成yy/2或或2yy。n 即：若由咬入階段過渡到穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)即：若由咬入階段過渡到穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)不變且其他條件均相同時(shí)，穩(wěn)定軋制階段的允許的不變且其他條件均相同時(shí)，穩(wěn)定軋制階段的允許的咬入角比咬入階段的咬入角可大咬入角比咬入階段的咬入角可大Kx倍或近似大倍或近似大2倍。倍。n 可得：可得：極限穩(wěn)定軋制條件極限

24、穩(wěn)定軋制條件：yyxKyxyKtanyyxfK2.3 咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較n 2.3.1 合力作用點(diǎn)位置或系數(shù)合力作用點(diǎn)位置或系數(shù)Kx的影響的影響n 2.3.2 摩擦系數(shù)變化的影響摩擦系數(shù)變化的影響2.3 咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較n 為比較從咬入階段向穩(wěn)定軋制階段過渡時(shí)咬入條件為比較從咬入階段向穩(wěn)定軋制階段過渡時(shí)咬入條件的變化，現(xiàn)比較其極限條件。的變化，現(xiàn)比較其極限條件。n 極限咬入條件：極限咬入條件： =n 極限穩(wěn)定軋制條件：極限穩(wěn)定軋制條件： y=Kxyn 其比值：其比值：n 可見，其差異取

25、決于可見，其差異取決于Kx與與y/兩個(gè)因素，即合力作兩個(gè)因素，即合力作用點(diǎn)位置與摩擦系數(shù)的變化。用點(diǎn)位置與摩擦系數(shù)的變化。yyxyyxKKK2.3.1 合力作用點(diǎn)位置或系數(shù)合力作用點(diǎn)位置或系數(shù)Kx的影響的影響n 其他條件不變時(shí)，其他條件不變時(shí)，Kx愈高，則愈高，則y愈高，即在穩(wěn)定軋愈高，即在穩(wěn)定軋制階段允許實(shí)現(xiàn)較大的咬入角。制階段允許實(shí)現(xiàn)較大的咬入角。n 在填充輥縫階段，隨軋件前端在輥縫中前進(jìn)，軋件在填充輥縫階段，隨軋件前端在輥縫中前進(jìn)，軋件與軋輥的接觸面積增大，合力作用點(diǎn)向出口方向移與軋輥的接觸面積增大，合力作用點(diǎn)向出口方向移動(dòng)，由于合力作用點(diǎn)一定在咬入弧上，所以動(dòng)，由于合力作用點(diǎn)一定在咬入

26、弧上，所以Kx恒大恒大于于1。n 在軋制過程中，產(chǎn)生的寬展愈大，則變形區(qū)的寬度在軋制過程中，產(chǎn)生的寬展愈大，則變形區(qū)的寬度向出口逐漸擴(kuò)張，合力作用點(diǎn)愈向出口移動(dòng)，即向出口逐漸擴(kuò)張，合力作用點(diǎn)愈向出口移動(dòng)，即角愈小，則角愈小，則Kx值就愈高。值就愈高。yyxK2.3.2 摩擦系數(shù)變化的影響摩擦系數(shù)變化的影響n 冷軋及熱軋時(shí)摩擦系數(shù)變化不同冷軋及熱軋時(shí)摩擦系數(shù)變化不同u冷軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響甚小，可近似地取冷軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響甚小，可近似地取y/1。u熱軋時(shí)，熱軋時(shí)，y/1，即從咬入過渡到穩(wěn)定軋制階段摩擦系，即從咬入過渡到穩(wěn)定軋制階段摩擦系數(shù)在降低。數(shù)在降低。n 熱軋時(shí)產(chǎn)生摩

27、擦系數(shù)變化的原因?yàn)椋簾彳垥r(shí)產(chǎn)生摩擦系數(shù)變化的原因?yàn)椋簎(1) 軋件端部溫度較其他部分低，使咬入時(shí)的摩擦系數(shù)大軋件端部溫度較其他部分低，使咬入時(shí)的摩擦系數(shù)大于穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)。于穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)。u(2) 咬入時(shí)軋件與軋輥接觸和沖擊，易使軋件端部的氧化咬入時(shí)軋件與軋輥接觸和沖擊，易使軋件端部的氧化鐵皮脫落，所以摩擦系數(shù)較高。鐵皮脫落，所以摩擦系數(shù)較高。n 影響摩擦系數(shù)降低最主要的因素是軋件表面上的氧影響摩擦系數(shù)降低最主要的因素是軋件表面上的氧化鐵皮。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往因此造成在自然咬入化鐵皮。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往因此造成在自然咬入后過渡到穩(wěn)定軋制階段發(fā)生打滑現(xiàn)象。后過渡到穩(wěn)定軋制階段發(fā)

28、生打滑現(xiàn)象。2.3.2 摩擦系數(shù)變化的影響摩擦系數(shù)變化的影響n 可見，可見，K值變化較復(fù)雜，隨軋制條件不同而異。值變化較復(fù)雜，隨軋制條件不同而異。u冷軋時(shí)，可近似地認(rèn)為摩擦系數(shù)無變化。由于冷軋時(shí)，可近似地認(rèn)為摩擦系數(shù)無變化。由于Kx值較高，所值較高，所以以K值也較高，說明咬入條件與穩(wěn)定軋制條件間的差異較大。值也較高，說明咬入條件與穩(wěn)定軋制條件間的差異較大。一般是：一般是：u熱軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響，使摩擦系數(shù)顯著的降熱軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響，使摩擦系數(shù)顯著的降低，所以低，所以K值較冷軋時(shí)為小，一般是：值較冷軋時(shí)為小，一般是：n 以上說明以上說明u穩(wěn)定軋制階段的最大允許咬入角比開

29、始咬入時(shí)的最大允許咬穩(wěn)定軋制階段的最大允許咬入角比開始咬入時(shí)的最大允許咬入角大；入角大；u相應(yīng)地，穩(wěn)定軋制階段的最大允許的壓下量比咬入時(shí)的最大相應(yīng)地，穩(wěn)定軋制階段的最大允許的壓下量比咬入時(shí)的最大允許壓下量大數(shù)倍。允許壓下量大數(shù)倍。n 在生產(chǎn)實(shí)踐中有的采用在生產(chǎn)實(shí)踐中有的采用“帶鋼壓下帶鋼壓下”的技術(shù)措施，就的技術(shù)措施，就是利用穩(wěn)定軋制階段咬入角的潛力。是利用穩(wěn)定軋制階段咬入角的潛力。2 2.42 2.4xyKK1.5 1.71.5 1.7yK2.4 改善咬入條件的途徑改善咬入條件的途徑n 改善咬入條件是進(jìn)行順利操作、增加壓下量、提高改善咬入條件是進(jìn)行順利操作、增加壓下量、提高生產(chǎn)率的有力措施，

30、也是軋制生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的實(shí)生產(chǎn)率的有力措施，也是軋制生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的實(shí)際問題。際問題。n 根據(jù)咬入條件根據(jù)咬入條件，可以得出：凡是能提高，可以得出：凡是能提高角的角的一切因素和降低一切因素和降低角的一切因素都有利于咬入。角的一切因素都有利于咬入。2.4.1 降低降低角的方法角的方法n 由由 n 可知，若降低可知，若降低角，必須：角，必須：n (1) 增加軋輥直徑增加軋輥直徑Du當(dāng)當(dāng)h等于常數(shù)時(shí)，軋輥直徑等于常數(shù)時(shí)，軋輥直徑D增加，增加，可降低?？山档汀 (2) 減小壓下量減小壓下量hu由由h=H-h可知，可通過降低軋件開始高度可知，可通過降低軋件開始高度H或提高軋后或提高軋后的高度的高度h，

31、來降低，來降低，以改善咬入條件。，以改善咬入條件。arccos 1hD2.4.1 降低降低角的方法角的方法n 在實(shí)際生產(chǎn)中常見的降低在實(shí)際生產(chǎn)中常見的降低的方法有：的方法有：n (1) 鋼錠小頭進(jìn)鋼鋼錠小頭進(jìn)鋼n (2) 強(qiáng)迫咬入強(qiáng)迫咬入2.4.2 提高提高角的方法角的方法n (1) 改變軋件或軋輥的表面狀態(tài)，以提高摩擦角改變軋件或軋輥的表面狀態(tài)，以提高摩擦角u清除爐生氧化鐵皮。清除爐生氧化鐵皮。n (2) 合理地調(diào)節(jié)軋制速度合理地調(diào)節(jié)軋制速度u低速咬入，高速軋制。低速咬入，高速軋制。復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題3 軋制過程中的橫變形軋制過程中的橫變形寬展寬展n 3.1 寬展及其分類寬展及其分類n 3

32、.2 影響寬展的因素影響寬展的因素n 3.3 寬展計(jì)算公式寬展計(jì)算公式n 3.4 在孔型中軋制時(shí)寬展特點(diǎn)及其簡(jiǎn)化計(jì)算方法在孔型中軋制時(shí)寬展特點(diǎn)及其簡(jiǎn)化計(jì)算方法3.1 寬展及其分類寬展及其分類n 3.1.1 寬展及其實(shí)際意義寬展及其實(shí)際意義n 3.1.2 寬展分類寬展分類n 3.1.3 寬展的組成寬展的組成3.1.1 寬展及其實(shí)際意義寬展及其實(shí)際意義n 寬展寬展：在軋制過程中，軋件沿橫向移動(dòng)的體積所引起：在軋制過程中，軋件沿橫向移動(dòng)的體積所引起的軋件寬度的變化稱為寬展。的軋件寬度的變化稱為寬展。n 習(xí)慣上用軋件在寬度方向線尺寸的變化即習(xí)慣上用軋件在寬度方向線尺寸的變化即絕對(duì)寬展量絕對(duì)寬展量表示。

33、表示。n 軋制中的寬展可能是希望的，也可能是不希望的。軋制中的寬展可能是希望的，也可能是不希望的。u當(dāng)從窄的坯軋成寬成品時(shí)希望有寬展，如用寬度較小的鋼坯當(dāng)從窄的坯軋成寬成品時(shí)希望有寬展，如用寬度較小的鋼坯軋成寬度較大的成品，則必須設(shè)法增大寬展。軋成寬度較大的成品，則必須設(shè)法增大寬展。u若是從大斷面坯軋成小斷面成品時(shí)，則不希望有寬展，因消若是從大斷面坯軋成小斷面成品時(shí)，則不希望有寬展，因消耗于橫變形的功是多余的，在這種情況下，應(yīng)該力求以最小耗于橫變形的功是多余的，在這種情況下，應(yīng)該力求以最小的寬展軋制。的寬展軋制。u縱軋的目的是為了得到延伸，除特殊情況外，應(yīng)該盡量減小縱軋的目的是為了得到延伸，除

34、特殊情況外，應(yīng)該盡量減小寬展，降低軋制功能消耗，提高軋機(jī)生產(chǎn)率。寬展，降低軋制功能消耗，提高軋機(jī)生產(chǎn)率。n 不論在哪種情況下，希望或不希望有寬展，都必須掌不論在哪種情況下，希望或不希望有寬展，都必須掌握寬展變化規(guī)律以及正確計(jì)算它，在孔型中軋制則寬握寬展變化規(guī)律以及正確計(jì)算它，在孔型中軋制則寬展計(jì)算更為重要。展計(jì)算更為重要。3.1.1 寬展及其實(shí)際意義寬展及其實(shí)際意義n 正確估計(jì)軋制中的寬展是保證斷面質(zhì)量的重要一環(huán)。正確估計(jì)軋制中的寬展是保證斷面質(zhì)量的重要一環(huán)。n 計(jì)算寬展計(jì)算寬展：用各種模型公式計(jì)算估計(jì)的寬展。：用各種模型公式計(jì)算估計(jì)的寬展。n 實(shí)際寬展實(shí)際寬展：在實(shí)際軋制過程中產(chǎn)生的真實(shí)寬展

35、。：在實(shí)際軋制過程中產(chǎn)生的真實(shí)寬展。n 欠充滿欠充滿：計(jì)算寬展大于實(shí)際寬展，孔型充填不滿，：計(jì)算寬展大于實(shí)際寬展，孔型充填不滿，造成很大的橢圓度。造成很大的橢圓度。n 過充滿過充滿：計(jì)算寬展小于實(shí)際寬展，孔型充填過滿，：計(jì)算寬展小于實(shí)際寬展，孔型充填過滿，形成耳子。形成耳子。n 以上兩種情況均造成軋件報(bào)廢。以上兩種情況均造成軋件報(bào)廢。3.1.2 寬展分類寬展分類n 3.1.2.1 自由寬展自由寬展n 3.1.2.2 限制寬展限制寬展n 3.1.2.3 強(qiáng)迫寬展強(qiáng)迫寬展3.1.2.1 自由寬展自由寬展n 坯料在軋制過程中，被壓下的金屬體積其金屬質(zhì)點(diǎn)坯料在軋制過程中，被壓下的金屬體積其金屬質(zhì)點(diǎn)在橫

36、向移動(dòng)時(shí)，具有沿垂直于軋制方向朝兩側(cè)自由在橫向移動(dòng)時(shí)，具有沿垂直于軋制方向朝兩側(cè)自由移動(dòng)的可能性，此時(shí)金屬流動(dòng)除受接觸摩擦的影響移動(dòng)的可能性，此時(shí)金屬流動(dòng)除受接觸摩擦的影響外，不受其他任何的阻礙和限制，如孔型側(cè)壁、立外，不受其他任何的阻礙和限制，如孔型側(cè)壁、立輥等，結(jié)果明確地表現(xiàn)出軋件寬度上線尺寸的增加，輥等，結(jié)果明確地表現(xiàn)出軋件寬度上線尺寸的增加，這種情況稱為這種情況稱為自由寬展自由寬展。n 自由寬展發(fā)生于變形比較均勻的條件下，如平輥上自由寬展發(fā)生于變形比較均勻的條件下，如平輥上軋制矩形斷面軋件，以及寬度有很大富裕的扁平孔軋制矩形斷面軋件，以及寬度有很大富裕的扁平孔型內(nèi)軋制。型內(nèi)軋制。n 自

37、由寬展軋制是最簡(jiǎn)單的軋制情況。自由寬展軋制是最簡(jiǎn)單的軋制情況。3.1.2.2 限制寬展限制寬展n 坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，除受接坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，除受接觸摩擦的影響外，還承受孔型側(cè)壁的限制作用，因觸摩擦的影響外，還承受孔型側(cè)壁的限制作用，因而破壞了自由流動(dòng)條件，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為而破壞了自由流動(dòng)條件，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為限制限制寬展寬展。n 在孔型側(cè)壁起作用的凹型孔型中軋制時(shí)即屬于此類在孔型側(cè)壁起作用的凹型孔型中軋制時(shí)即屬于此類寬展。由于孔型側(cè)壁的限制作用，使橫向移動(dòng)體積寬展。由于孔型側(cè)壁的限制作用，使橫向移動(dòng)體積減小，故所形成的寬展小于自由寬展。減小，故所形成

38、的寬展小于自由寬展。3.1.2.3 強(qiáng)迫寬展強(qiáng)迫寬展n 坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，不僅不坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，不僅不受任何阻礙，且受有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用，使軋件寬度受任何阻礙，且受有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用，使軋件寬度產(chǎn)生附加的增長(zhǎng)，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為產(chǎn)生附加的增長(zhǎng)，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為強(qiáng)迫寬展強(qiáng)迫寬展。n 由于出現(xiàn)有利于金屬質(zhì)點(diǎn)橫向流動(dòng)的條件，所以強(qiáng)由于出現(xiàn)有利于金屬質(zhì)點(diǎn)橫向流動(dòng)的條件，所以強(qiáng)迫寬展大于自由寬展。迫寬展大于自由寬展。n 凸型孔型中軋制及有強(qiáng)烈局部壓縮的軋制條件是強(qiáng)凸型孔型中軋制及有強(qiáng)烈局部壓縮的軋制條件是強(qiáng)迫寬展的典型例子。迫寬展的典型例子。3.1.3 寬展的組成

39、寬展的組成n 3.1.3.1 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布寬展沿軋件橫斷面高度上的分布n 3.1.3.2 寬展沿軋件寬度上的分布寬展沿軋件寬度上的分布3.1.3.1 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布寬展沿軋件橫斷面高度上的分布n 由于軋輥與軋件的接觸表面上存在著摩擦，以及變由于軋輥與軋件的接觸表面上存在著摩擦，以及變形區(qū)幾何形狀和尺寸的不同，因此沿按觸表面上金形區(qū)幾何形狀和尺寸的不同，因此沿按觸表面上金屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡與接觸面附近的區(qū)域和遠(yuǎn)離的區(qū)屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡與接觸面附近的區(qū)域和遠(yuǎn)離的區(qū)域是不同的。域是不同的。n 因此寬展可由以下幾個(gè)部分組成：因此寬展可由以下幾個(gè)部分組成：u滑動(dòng)寬展滑動(dòng)寬展u翻

40、平寬展翻平寬展u鼓形寬展鼓形寬展3.1.3.1 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布寬展沿軋件橫斷面高度上的分布n 滑動(dòng)寬展滑動(dòng)寬展：變形金屬在與軋輥的接觸面產(chǎn)生相對(duì)滑：變形金屬在與軋輥的接觸面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)所增加的寬展量。動(dòng)所增加的寬展量。n 翻平寬展翻平寬展：由于接觸摩擦阻力的作用，使軋件側(cè)面：由于接觸摩擦阻力的作用，使軋件側(cè)面的金屬，在變形過程中翻轉(zhuǎn)到接觸表面上，使軋件的金屬，在變形過程中翻轉(zhuǎn)到接觸表面上，使軋件增加的寬展量。增加的寬展量。n 鼓形寬展鼓形寬展：軋件側(cè)面變成鼓形而造成的展寬量。：軋件側(cè)面變成鼓形而造成的展寬量。n 軋件總展寬量軋件總展寬量11HBBB21212HBBBBBB3231

41、23HbBBBBBBB123BBBB 3.1.3.1 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布寬展沿軋件橫斷面高度上的分布n 通常通常理論寬展理論寬展及及計(jì)算寬展計(jì)算寬展是指將軋制后軋件的橫斷是指將軋制后軋件的橫斷面化為同厚度的矩形之后，其寬度與軋制前軋坯寬面化為同厚度的矩形之后，其寬度與軋制前軋坯寬度之差，即：度之差，即：n 軋后寬度軋后寬度Bh，是一個(gè)為便于工程計(jì)算而采用的理想，是一個(gè)為便于工程計(jì)算而采用的理想值。值。hHBBB3.1.3.1 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布寬展沿軋件橫斷面高度上的分布n 寬展的各組成部分的數(shù)值，隨摩擦系數(shù)和變形區(qū)幾寬展的各組成部分的數(shù)值，隨摩擦系數(shù)和變形區(qū)幾何參數(shù)的變化

42、而不同。它們有一定的變化規(guī)律，但何參數(shù)的變化而不同。它們有一定的變化規(guī)律，但至今定量的規(guī)律尚未掌握。至今定量的規(guī)律尚未掌握。n 根據(jù)實(shí)驗(yàn)和初步的理論分析，它們之間有一些定性根據(jù)實(shí)驗(yàn)和初步的理論分析，它們之間有一些定性關(guān)系。關(guān)系。u摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f值越大，不均勻變形就越嚴(yán)重，翻平寬展和鼓值越大，不均勻變形就越嚴(yán)重，翻平寬展和鼓形寬展的值就越大，滑動(dòng)寬展越小。形寬展的值就越大，滑動(dòng)寬展越小。u各種寬展與變形區(qū)幾何參數(shù)之間有如圖所示的關(guān)系，當(dāng)各種寬展與變形區(qū)幾何參數(shù)之間有如圖所示的關(guān)系，當(dāng) 寬厚比越小時(shí)，則滑動(dòng)寬展越小，而翻平和鼓形寬展占寬厚比越小時(shí)，則滑動(dòng)寬展越小，而翻平和鼓形寬展占主導(dǎo)地位。這

43、是因?yàn)閷捄癖仍叫?，粘著區(qū)越大。主導(dǎo)地位。這是因?yàn)閷捄癖仍叫。持鴧^(qū)越大。3.1.3.2 寬展沿軋件寬度上的分布寬展沿軋件寬度上的分布n 關(guān)于寬展沿軋件寬度分布的理論，基本上有兩種假關(guān)于寬展沿軋件寬度分布的理論，基本上有兩種假說：說：n 均勻分布假說：寬展沿軋件寬度均勻分布。這種假均勻分布假說：寬展沿軋件寬度均勻分布。這種假說主要以均勻變形和外區(qū)作用作為理論的基礎(chǔ)。說主要以均勻變形和外區(qū)作用作為理論的基礎(chǔ)。n 不均勻分布假說：變形區(qū)可分為四個(gè)區(qū)域，即在兩不均勻分布假說：變形區(qū)可分為四個(gè)區(qū)域，即在兩邊的區(qū)域?yàn)閷捳箙^(qū)，中間分為前后兩個(gè)延伸區(qū)。邊的區(qū)域?yàn)閷捳箙^(qū)，中間分為前后兩個(gè)延伸區(qū)。3.1.3.2

44、寬展沿軋件寬度上的分布寬展沿軋件寬度上的分布n 寬展沿寬度均勻分布的假說，對(duì)于軋制寬而薄的薄寬展沿寬度均勻分布的假說，對(duì)于軋制寬而薄的薄板，寬展很小甚至可以忽略時(shí)的變形可以認(rèn)為是均板，寬展很小甚至可以忽略時(shí)的變形可以認(rèn)為是均勻的。但在其他情況下，均勻假說與許多實(shí)際情況勻的。但在其他情況下，均勻假說與許多實(shí)際情況是不相符合的，尤其是對(duì)于窄而厚的軋件更不適應(yīng)。是不相符合的，尤其是對(duì)于窄而厚的軋件更不適應(yīng)。因此這種假說是有局限性的。因此這種假說是有局限性的。n 變形區(qū)分區(qū)假說，也不完全準(zhǔn)確，許多實(shí)驗(yàn)證明變變形區(qū)分區(qū)假說，也不完全準(zhǔn)確，許多實(shí)驗(yàn)證明變形區(qū)中金屬表面質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的軌跡，并非嚴(yán)格地按所形區(qū)中金

45、屬表面質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的軌跡，并非嚴(yán)格地按所畫的區(qū)間進(jìn)行流動(dòng)。但是它能定性地描述寬展發(fā)生畫的區(qū)間進(jìn)行流動(dòng)。但是它能定性地描述寬展發(fā)生時(shí)變形區(qū)內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的總趨勢(shì)，便于說明寬展時(shí)變形區(qū)內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的總趨勢(shì)，便于說明寬展現(xiàn)象的性質(zhì)和作為計(jì)算寬展的根據(jù)。現(xiàn)象的性質(zhì)和作為計(jì)算寬展的根據(jù)。n 總之，寬展是一個(gè)極其復(fù)雜的軋制現(xiàn)象，它受許多總之，寬展是一個(gè)極其復(fù)雜的軋制現(xiàn)象，它受許多因素的影響。因素的影響。3.2 影響寬展的因素影響寬展的因素n 基本原理：基本原理：u最小阻力定律最小阻力定律u體積不變條件體積不變條件n 影響寬展的因素可以歸納為：影響寬展的因素可以歸納為：u高向移動(dòng)體積高向移動(dòng)體積u變形的縱橫阻

46、力比變形的縱橫阻力比n 3.2.1 影響軋件變形的基本因素分析影響軋件變形的基本因素分析n 3.2.2 具體工藝因素對(duì)軋件寬展的影響具體工藝因素對(duì)軋件寬展的影響3.2.1 影響軋件變形的基本因素分析影響軋件變形的基本因素分析n 3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系的幾何尺寸的關(guān)系n 3.2.1.2 軋輥形狀的影響軋輥形狀的影響3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系投影的幾何尺寸的關(guān)系n 有接觸摩擦存在時(shí)，金屬流動(dòng)受到阻礙，由于軋制有接觸摩擦存在時(shí)，金屬流動(dòng)受

47、到阻礙，由于軋制變形區(qū)長(zhǎng)寬不等，故阻力不同，縱橫變形也不同。變形區(qū)長(zhǎng)寬不等，故阻力不同，縱橫變形也不同。n 現(xiàn)以平錘頭鐓粗矩形六面體模擬討論平輥軋制。現(xiàn)以平錘頭鐓粗矩形六面體模擬討論平輥軋制。n (1) 當(dāng)無接觸摩擦存在時(shí)，六面體產(chǎn)生均勻變形。當(dāng)無接觸摩擦存在時(shí)，六面體產(chǎn)生均勻變形。1lnlnln2lnlnlnln22ln2blBLBLblbB 3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系投影的幾何尺寸的關(guān)系n (2) 當(dāng)有接觸摩擦存在時(shí)當(dāng)有接觸摩擦存在時(shí)n 摩擦系數(shù)足夠大時(shí)，可根據(jù)最小阻力定律將變形區(qū)摩擦系數(shù)足夠大時(shí)，可根據(jù)最小阻力

48、定律將變形區(qū)分區(qū)。分區(qū)。n 分以下兩種情況討論：分以下兩種情況討論：u當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系投影的幾何尺寸的關(guān)系n 當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)222/ 222lnlnlnlnln0ln2lnln1ln22lnlnln22LBBbLLlbBBLlLLBBBbBLLBBlL 3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系投影的幾何尺寸的關(guān)系n 當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)n 可見：可見：u1) 與無摩擦相比，與無摩擦相比，b和和ln增大，增大，l和和ln減小。減小。u2) B=

49、常值時(shí)，對(duì)一定常值時(shí)，對(duì)一定ln，b隨隨L增大而增大。增大而增大。u3) L=常值時(shí)，對(duì)一定常值時(shí)，對(duì)一定ln，b隨隨B增大而增大。增大而增大。u4) B/L增大時(shí)，增大時(shí)，ln減小，減小，ln增大。增大。2lnln1ln22lnlnln22BBbBLLBBlL 3.2.1.1 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系投影的幾何尺寸的關(guān)系n 當(dāng)當(dāng)BL時(shí)時(shí)n 將上述將上述B與與L對(duì)換，對(duì)換，ln與與ln對(duì)換對(duì)換n 可見：可見：u1) 與無摩擦相比，與無摩擦相比，b和和ln減小，而減小，而l和和ln增大。增大。u2) b與與L成正比，成正比，L=常值

50、時(shí)，常值時(shí)，b不變不變.u3) 隨隨B/L增大，增大，ln減小而減小而ln增大。增大。2lnlnln22lnln1ln22LLbBLLlLBB 3.2.1.2 軋輥形狀的影響軋輥形狀的影響n 軋制時(shí)變形區(qū)縱斷面上，軋輥為一圓弧，故作用在軋軋制時(shí)變形區(qū)縱斷面上，軋輥為一圓弧，故作用在軋件上的徑向壓力件上的徑向壓力P的水平分量不為零，此力將對(duì)縱向流的水平分量不為零，此力將對(duì)縱向流動(dòng)阻力產(chǎn)生影響。動(dòng)阻力產(chǎn)生影響。n 在前滑區(qū)在前滑區(qū)(II區(qū)區(qū))，中心角較小，且區(qū)域較小，故該水平，中心角較小，且區(qū)域較小，故該水平分量較小，影響不大。分量較小，影響不大。n 在后滑區(qū)在后滑區(qū)(I區(qū)區(qū))，影響較大。，影響較

51、大。n 該影響可用工具形狀系數(shù)予以考慮：該影響可用工具形狀系數(shù)予以考慮：n 式中：式中：uWx代表縱向延伸阻力；代表縱向延伸阻力；uWy代表橫向?qū)捳棺枇?。代表橫向?qū)捳棺枇ΑGyWKW3.2.1.2 軋輥形狀的影響軋輥形狀的影響n 設(shè)在設(shè)在I區(qū)壓力分布均勻，其合力將作用于區(qū)壓力分布均勻，其合力將作用于1222sinsincoscos22cossin122cossin22,IIIxxxyIIxIxGIIIIIIIxxIIIGIIGWTPWTTPKTPPPTTP fP fPKP ffhhfDDKfD3.2.1.2 軋輥形狀的影響軋輥形狀的影響n 將此函數(shù)關(guān)系繪成圖。將此函數(shù)關(guān)系繪成圖。n 可見：可

52、見：n 說明：說明：u由于軋輥形狀的影響，縱向阻力小于橫向阻力，延伸由于軋輥形狀的影響，縱向阻力小于橫向阻力，延伸大于寬展，極限時(shí)大于寬展，極限時(shí)KGI=1，此時(shí)，此時(shí)D無限大。無限大。uKG愈小，延伸越大，寬展越小。愈小，延伸越大，寬展越小。l增大，增大， KG減?。粶p??；lf減小，減小， KG減小。減小。,IGKfD10IGK3.2.2 具體工藝因素對(duì)軋件寬展的影響具體工藝因素對(duì)軋件寬展的影響n 3.2.2.1 相對(duì)壓下量的影響相對(duì)壓下量的影響n 3.2.2.2 軋制道次的影響軋制道次的影響n 3.2.2.3 軋輥直徑對(duì)寬展的影響軋輥直徑對(duì)寬展的影響n 3.2.2.4 摩擦系數(shù)的影響摩擦系

53、數(shù)的影響n 3.2.2.5 軋件寬度對(duì)寬展的影響軋件寬度對(duì)寬展的影響3.2.2.1 相對(duì)壓下量的影響相對(duì)壓下量的影響n 壓下是形成變形的源泉，壓下越大，延伸與寬展均壓下是形成變形的源泉，壓下越大，延伸與寬展均增大。增大。n h，b。uh，l，l/b，Wx，KG，故，故b。n h/H，b。uh/H，壓下體積增加，故，壓下體積增加，故b。3.2.2.1 相對(duì)壓下量的影響相對(duì)壓下量的影響n H=C和和h=C時(shí)，隨時(shí)，隨h/H， b速度快。而速度快。而h=C時(shí)，隨時(shí)，隨h/H， b速度慢。速度慢。u當(dāng)當(dāng)H=C或或h=C時(shí)，欲增加時(shí)，欲增加h/H，需增加，需增加h，使，使l增加，增加，因而因而Wx增加，

54、延伸減小，寬展增加，延伸減小，寬展b增加。增加。u同時(shí)同時(shí)h增加，使金屬壓下體積增加，也促使增加，使金屬壓下體積增加，也促使b增加，二增加，二者綜合作用的結(jié)果，將使者綜合作用的結(jié)果，將使b增加得較快。增加得較快。uh=C時(shí)，增加時(shí)，增加h/H需減少需減少H，l不變，故不變，故b的增加慢。的增加慢。3.2.2.1 相對(duì)壓下量的影響相對(duì)壓下量的影響n h/H與與b/h(寬展指數(shù)寬展指數(shù))之關(guān)系也可說明上述結(jié)之關(guān)系也可說明上述結(jié)論：論：uh/H，b，故，故b/h直線增加。直線增加。u當(dāng)當(dāng)H=C或或h=C時(shí)，增加時(shí)，增加h/H，需增加，需增加h，故，故b/h 增加增加的慢。的慢。u且到一定程度后且到一

55、定程度后h增加超過增加超過b/增加，增加， b/h反而會(huì)下降。反而會(huì)下降。3.2.2.2 軋制道次的影響軋制道次的影響n 在在h總總一定時(shí)，軋制道次愈多，寬展愈小。一定時(shí)，軋制道次愈多，寬展愈小。u因?yàn)樵谄渌麠l件及總壓下量相同時(shí)，一道軋制時(shí)因?yàn)樵谄渌麠l件及總壓下量相同時(shí)，一道軋制時(shí)l/b較大，較大，所以寬展較大；而當(dāng)多道次軋制時(shí)，所以寬展較大；而當(dāng)多道次軋制時(shí)， l/b較小，所以寬展較小，所以寬展也較小。也較小。3.2.2.3 軋輥直徑對(duì)寬展的影響軋輥直徑對(duì)寬展的影響n 其他條件不變時(shí)，其他條件不變時(shí)，D，b。u當(dāng)當(dāng)D時(shí)，時(shí)，l加大，縱向的阻力加大，縱向的阻力。3.2.2.4 摩擦系數(shù)的影響摩

56、擦系數(shù)的影響n 其他條件相同時(shí)，隨其他條件相同時(shí)，隨f， b。u隨隨f，KG， b。n 摩擦系數(shù)是軋制條件的復(fù)雜函數(shù)，可寫成：摩擦系數(shù)是軋制條件的復(fù)雜函數(shù)，可寫成：n 式中：式中：ut軋制溫度；軋制溫度；uv軋制速度；軋制速度；uKl軋輥材質(zhì)及表面狀態(tài)；軋輥材質(zhì)及表面狀態(tài)；uK3軋件的化學(xué)成分。軋件的化學(xué)成分。13, ,ft v K K3.2.2.4 摩擦系數(shù)的影響摩擦系數(shù)的影響n 凡影響摩擦系數(shù)的因素，都將通過摩擦系數(shù)引起寬凡影響摩擦系數(shù)的因素，都將通過摩擦系數(shù)引起寬展的變化，這主要有：展的變化，這主要有：n (1) 軋制溫度的影響軋制溫度的影響ut通過影響氧化鐵皮的性質(zhì)影響通過影響氧化鐵皮

57、的性質(zhì)影響f，從而影響，從而影響b。ut較低時(shí)，較低時(shí)， t，氧化鐵皮形成，氧化鐵皮形成，f，b；ut較低時(shí)，較低時(shí)， t，氧化鐵皮熔化，氧化鐵皮熔化，f，b。n (2) 軋制速度的影響軋制速度的影響uv，f， b。3.2.2.4 摩擦系數(shù)的影響摩擦系數(shù)的影響n (3) 軋輥表面狀態(tài)的影響軋輥表面狀態(tài)的影響u軋輥表面粗糙度軋輥表面粗糙度， f，b。u舊輥比新輥舊輥比新輥b大；軋輥表面潤(rùn)滑后，大；軋輥表面潤(rùn)滑后， b減小。減小。n (4) 軋件的化學(xué)成分的影響軋件的化學(xué)成分的影響u不同鋼種硬度不同，氧化皮性質(zhì)不同，故不同鋼種硬度不同，氧化皮性質(zhì)不同，故f不同。不同。u一般合金鋼比碳素鋼一般合金鋼

58、比碳素鋼b大。大。u用化學(xué)成分影響系數(shù)用化學(xué)成分影響系數(shù)m考慮?？紤]。n (5) 軋輥的化學(xué)成分對(duì)的影響軋輥的化學(xué)成分對(duì)的影響u鋼軋輥比鑄鐵輥鋼軋輥比鑄鐵輥b大。大。bmb計(jì)合3.2.2.5 軋件寬度對(duì)寬展的影響軋件寬度對(duì)寬展的影響n 據(jù)最小阻力定律：據(jù)最小阻力定律：u(1) l一定時(shí)，隨一定時(shí)，隨B， b先增加，后趨于不變；先增加，后趨于不變；u(2) 隨隨FB/FL， b/B；u(3) B一定時(shí)，隨一定時(shí)，隨l，b；u(4) 隨隨FB/FL， b/B。n 故一般故一般，b 。/ l B/ 2R hl BBb3.3 寬展計(jì)算公式寬展計(jì)算公式n 3.3.1 .采里柯夫公式采里柯夫公式n 3.3

59、.2 .巴赫契諾夫公式巴赫契諾夫公式n 3.3.3 S.愛克倫得公式愛克倫得公式n 3.3.4 .古布金公式古布金公式n 3.3.5 西斯公式西斯公式n 3.3.6 謝別爾公式謝別爾公式3.3.1 .采里柯夫公式采里柯夫公式n 略去前滑區(qū)的寬展，且當(dāng)略去前滑區(qū)的寬展，且當(dāng)h/Hv2n 但金屬是一整體，但金屬是一整體，v出出相等，中部受拉，邊部受壓。相等，中部受拉，邊部受壓。n 中部金屬體積大時(shí)，邊部金屬拉不動(dòng)中部，導(dǎo)致寬中部金屬體積大時(shí)，邊部金屬拉不動(dòng)中部，導(dǎo)致寬度增加。度增加。n 可見，在孔型中軋制時(shí)不再是自由寬展，非常復(fù)雜?？梢?，在孔型中軋制時(shí)不再是自由寬展，非常復(fù)雜。1212DDhsDD

60、3.4.2 在孔型中軋制時(shí)計(jì)算寬展的簡(jiǎn)化方法在孔型中軋制時(shí)計(jì)算寬展的簡(jiǎn)化方法n 平均高度法：將孔型內(nèi)軋制條件簡(jiǎn)化成平板軋制，即平均高度法：將孔型內(nèi)軋制條件簡(jiǎn)化成平板軋制，即用同面積、同寬度的矩形代替曲線邊的軋件。用同面積、同寬度的矩形代替曲線邊的軋件。n 軋前：軋前：n 軋后：軋后：n 平均壓下量：平均壓下量：n 軋輥工作直徑：軋輥工作直徑：n 然后用任一自由寬展公式計(jì)算。然后用任一自由寬展公式計(jì)算。0FHBFhbhHh 00pFDDhDb復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題4 軋制過程中的縱變形軋制過程中的縱變形前滑和后滑前滑和后滑n 4.1 軋制過程中的前滑和后滑現(xiàn)象軋制過程中的前滑和后滑現(xiàn)象n 4.2