第三章軋制過程中的橫變形寬展

金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.1寬展及其分類3.1.1寬展的實際意義寬展的概念：高向壓縮下來的金屬沿著橫向移動引起的軋件寬度的變化成為寬展意義：正確的估計寬展在實際生產中有重要的意義，尤其是在孔型設計中更是如此。正確地估計寬展對提高產品質量，改善生產技術經濟指標有著重要的作用。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.1寬展及其分類3.1.2寬展的分類自由寬展

限制寬展

強迫寬展在橫向變形過程中，除受接觸摩擦影響外，不受任何其它任何阻礙和限制。在橫向變形過程中，除受接觸摩擦影響外，還受到孔型側壁的阻礙作用，破壞了自用流動條件，此時寬展稱為限制寬展。在橫向變形過程中，質點橫向移動時，不僅不受任何阻礙，還受到強烈的推動作用，使軋件寬展產生附加增長，此時的寬展稱為強迫寬展。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.1寬展及其分類3.1.3寬展的組成3.1.3.1寬展沿軋件斷面高度上的分布滑動寬展翻平寬展鼓型寬展滑動寬展是變形金屬在與軋輥的接觸面產生相對滑動所增加的寬展量。翻平寬展是由于接觸摩擦阻力的作用，使軋件側面的金屬，在變形過程中翻轉到接觸表面上，使軋件的寬度增加。鼓形寬展是軋件側面變成鼓形而造成的展寬量。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.1寬展及其分類3.1.3寬展的組成3.1.3.1寬展沿軋件斷面高度上的分布摩擦系數越大，滑動寬展越小，翻平寬展和鼓型寬展越大。當越小，滑動寬展越小，翻平和鼓型寬展越大。(如圖)金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.1寬展及其分類3.1.3寬展的組成3.1.3.2寬展沿軋件寬度上的分布均勻分布假說變形區(qū)分區(qū)假說剛端機理四個區(qū)域變形區(qū)分金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素實質性因素:(1)高向移動的體積(2)變形區(qū)內軋件變形縱橫阻力比3.2.1影響軋件變形的基本因素分析近似將變形區(qū)的寬度用均值表示，即這樣變形區(qū)的水平投影形狀近似為矩形。按照最小阻力定律分三種狀態(tài)討論寬展的規(guī)律3.2.1.1有接觸摩擦時金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關系金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展（1）當＜1時寬展的變化規(guī)律當變形區(qū)長度不變，隨著變形區(qū)寬度增加，寬展區(qū)域增加（梯形增為A′E′F′D′、BE′F′C）,即隨著寬度增加，寬展增加。當變形區(qū)寬度不變，隨著變形區(qū)長度增加，寬展區(qū)域增加（梯形增為AEF″D″、BEF″C′），即隨著變形區(qū)長度增加，寬展增加。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展（2）當>1時寬展的變化規(guī)律當變形區(qū)寬度不變時，隨著變形區(qū)長度的增加，寬展區(qū)域（三角形AE″D″和BF′C′）增加，故寬展增加；當變形長度不變時，隨著寬度增加，寬展區(qū)域（三角形A′E′D′和BFC）不變，即隨著變形區(qū)寬度增加，寬展量不變。

金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展（3）當=1時寬展的變化規(guī)律變形區(qū)寬度等于變形區(qū)長度，此時寬展區(qū)域（三角形AED和BEC）與延伸區(qū)（三角形AEB和CED）相等，但此時寬展與延伸并不相等，而是延伸大于寬展，其原因是由于軋輥形狀的影響。

金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響工具形狀系數

——代表縱向延伸阻力；——代表橫向寬展阻力。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響假設條件：1.忽略前滑區(qū)2.接觸弧上壓力均勻分布金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1影響軋件變形的基本因素分析3.2.1.2軋輥形狀的影響金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.1.2軋輥形狀的影響3.2.1影響軋件變形的基本因素分析由于軋輥形狀的影響，使縱向阻力一般小于橫向阻力，而極限情況是二者相等，即金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.2各種因素對軋件寬展的影響1.相對壓下量的影響相對壓下量越大，寬展越大。(1)壓下量增加時，變形區(qū)長度增加，變形區(qū)水平投影形狀l/b

增大，因而使縱向塑性流動阻力增加，縱向壓縮主應力值加大。根據最小阻力定律，金屬沿橫向運動的趨勢增大，因而使寬展加大。(2)Δh/H增加高向壓下的金屬體積也增加，所以Δb也增加增加壓下率有不同的方式，使Δb的變化方式也不同。壓下體積增加L增加,縱向阻力增加H=ch=cΔh增加Δh=C寬展指數金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素2.軋制道次的影響3.2.2各種因素對軋件寬展的影響道次越多,寬展越小單道次較大,寬展大多道次較小,寬展小金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.2各種因素對軋件寬展的影響3.軋輥軋件的影響軋輥直徑增加,寬展增加輥徑增加，變形區(qū)長度增加，縱向延伸阻力增大，更易產生寬展金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.2各種因素對軋件寬展的影響4.摩擦系數的影響隨著摩擦系數的增加，寬展增加

隨著摩擦系數的增加，軋輥的工具形狀系數增加，使σ3/σ2比值增加

,所以延伸減少,寬展增加金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.2各種因素對軋件寬展的影響4.摩擦系數的影響軋制溫度、軋制速度、軋輥材質和表面狀態(tài)，軋件的化學成分）

f(Δb)先升后降

f(Δb)先升后降粗糙使f(Δb)增加通常合金鋼寬展大于普通碳鋼鋼軋輥大于鑄鐵軋輥金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.2影響寬展的因素3.2.2各種因素對軋件寬展的影響5.軋件寬度的影響假設變形區(qū)長度l一定:隨軋件寬度增加,寬展先增加后逐漸減小，最后趨于不變。越大，寬展越大。軋制時，認為時，縱橫變形相等。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.3寬展的計算3.3.1Α.и.采里柯夫公式

適用條件：ε<0.9基本原理：最小阻力定律和體積不變定律，忽略前滑區(qū)寬展金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.3寬展的計算3.3.2B.П.巴赫契諾夫公式基本原理：根據移動體積與其消耗功成正比

適用條件：計算平輥軋制和箱形孔型中的自由寬展

金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.3寬展的計算3.3.3S.愛克倫得公式基本原理：假設在接觸面范圍內，寬展決定于縱橫阻力的大小。橫向及縱向的單位面積上的單位功是相同的，滑動區(qū)為接觸弧長的2/3，粘著區(qū)為接觸弧長的1/3。體積不變條件定律。適用條件：計算熱軋時的寬展，孔型軋制時。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.3寬展的計算3.3.3S.愛克倫得公式鋼軋輥取1.0鑄鐵軋輥取0.8軋制速度影響系數軋件化學成分對摩擦系數的影響系數金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.3寬展的計算3.3.4C.N.古布金公式導出條件：實驗為基礎的公式金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.4在孔型中軋制時寬展特點及其簡化計算方法3.4.1在孔型中軋制時寬展特點

沿軋件的寬度上壓縮不均勻：

平面變形，寬展為零產生正值寬展，即形成強迫寬展產生負值寬展，呈現橫向收縮金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.4在孔型中軋制時寬展特點及其簡化計算方法3.4.1在孔型中軋制時寬展特點

孔型側壁斜度的影響作用

凹形孔型中的橫向阻力寬展減小，延伸增加。凸形孔型中的橫向阻力寬展增加，延伸減小。軋輥軋輥金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.4在孔型中軋制時寬展特點及其簡化計算方法3.4.1在孔型中軋制時寬展特點

軋件與軋輥接觸的非同時性使變形區(qū)長度沿軋件寬度是變化的

軋件與軋輥接觸由A點到B點，由于被壓縮部分較小，縱向延伸困難，金屬在此處可能得到局部寬展。當接觸到C點，壓縮面積已比未壓縮面積大了若干倍，此時，未受壓縮部分金屬受壓縮部分金屬的作用而延伸。相反，壓縮部分延伸受未壓縮部分的抑制。但是寬展增加得不太明顯。當接近D點，由于兩側部分高度很小，可得到大的延伸。金屬塑性加工學——軋制原理3軋制過程中的橫變形－寬展3.4在孔型中軋制時寬展特點及其簡化計算方法3.4.1在孔型中軋