《軋制過程基本概念》課件

軋制過程基本概念軋制是一種重要的金屬加工工藝，涉及到將金屬材料通過軋輥施加壓力，使其發(fā)生塑性變形，從而改變金屬的形狀、尺寸和性能。1.軋制的定義和特點定義軋制是一種金屬塑性加工方法，通過一對或多對軋輥之間的壓力，使金屬材料發(fā)生塑性變形，從而改變金屬材料的形狀和尺寸。特點軋制過程具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、尺寸精度高、材料利用率高等特點。軋機的組成部分軋輥軋輥是軋機的主要工作部件，對金屬材料進行塑性變形。機架機架是軋機的骨架，支撐軋輥并承受軋制力。傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)為軋輥提供動力，使軋輥轉(zhuǎn)動并對金屬材料施加壓力。軋機的分類1按軋制材料分類可以分為熱軋機和冷軋機。2按軋制產(chǎn)品分類可以分為薄板軋機、厚板軋機、帶材軋機等。3按軋制工藝分類可以分為連續(xù)軋制和逐級軋制。冷軋和熱軋的區(qū)別冷軋冷軋是指在常溫下進行的軋制，軋件強度高，表面光潔度好。熱軋熱軋是指在高溫下進行的軋制，軋件強度低，表面粗糙度高。軋輥的材料和作用高強度材料軋輥需要承受巨大的壓力和摩擦，因此必須使用高強度材料制造，例如合金鋼。耐磨性軋輥表面會受到頻繁的磨損，因此需要具有良好的耐磨性，以延長使用壽命。耐熱性在熱軋過程中，軋輥會暴露在高溫環(huán)境中，因此需要具有良好的耐熱性，以防止變形或損壞。尺寸穩(wěn)定性軋輥的尺寸需要保持穩(wěn)定，以確保軋制產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。軋輥的表面加工表面光潔度軋輥表面光潔度影響軋件表面質(zhì)量表面硬度表面硬度影響軋輥使用壽命表面粗糙度表面粗糙度影響軋件尺寸精度軋件的幾何尺寸參數(shù)厚度軋件的厚度是影響其性能的重要參數(shù)。厚度通常用毫米（mm）表示。寬度軋件的寬度是指其橫向尺寸。寬度也用毫米（mm）表示。長度軋件的長度是指其縱向尺寸。長度通常用米（m）表示。形狀軋件可以是各種形狀，如板材、型材、管材等。單一軋制過程的應(yīng)力分析1壓縮應(yīng)力軋制過程中，軋輥對軋件施加壓力，產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，導(dǎo)致軋件變形。2剪切應(yīng)力軋輥與軋件之間的摩擦力產(chǎn)生剪切應(yīng)力，影響軋件的流動和變形。3拉伸應(yīng)力軋件在變形過程中，由于軋輥的拉力，在軋件內(nèi)部產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。軋件的塑性變形機理晶粒變形金屬材料在軋制過程中，晶粒發(fā)生形變，導(dǎo)致晶粒尺寸變小，晶粒形狀變得不規(guī)則。位錯運動軋制過程中，金屬材料內(nèi)部的位錯發(fā)生移動和增殖，導(dǎo)致金屬材料的強度和硬度增加。孿晶在軋制過程中，金屬材料內(nèi)部的晶粒發(fā)生孿晶，導(dǎo)致金屬材料的塑性變形增加。再結(jié)晶軋制過程中的熱變形會導(dǎo)致金屬材料發(fā)生再結(jié)晶，形成新的晶粒，提高金屬材料的塑性和韌性。軋制溫度對軋件性能的影響1強度和硬度溫度越高，軋件強度和硬度越低。2塑性溫度越高，軋件塑性越好。3晶粒尺寸溫度越高，晶粒尺寸越大。軋制速度對軋件性能的影響軋制速度影響變形程度和溫度性能影響強度、硬度、韌性軋制力和軋制扭矩的計算軋制力軋制力是指軋輥對軋件施加的壓力，它是軋制過程中最重要的參數(shù)之一。軋制力的大小取決于軋件的尺寸、材料的性質(zhì)、軋制速度、軋制溫度等因素。計算軋制力可以使用各種公式，例如西蒙斯公式和卡拉西公式。軋制扭矩軋制扭矩是指軋輥旋轉(zhuǎn)所需的力矩，它是衡量軋機功率的重要指標。軋制扭矩的大小取決于軋制力的大小和軋輥的半徑。計算軋制扭矩可以使用公式：T=F*R，其中T為軋制扭矩，F(xiàn)為軋制力，R為軋輥半徑。軋制功率的計算1功率計算軋制功率是軋制過程中克服變形阻力所消耗的功率2變形阻力變形阻力包括軋制力、軋制扭矩和摩擦力3公式軋制功率等于軋制力乘以軋制速度軋制變形的幾何關(guān)系軋制前軋制前，金屬材料的橫截面為矩形。軋制過程軋制過程中，金屬材料在軋輥的作用下發(fā)生塑性變形，橫截面形狀發(fā)生變化。軋制后軋制后，金屬材料的橫截面形狀根據(jù)軋輥的形狀和軋制參數(shù)而變化。軋制工藝參數(shù)的優(yōu)化軋制溫度優(yōu)化軋制溫度可提高軋制效率并改善軋件性能。軋制速度控制軋制速度可影響軋件的表面質(zhì)量和尺寸精度。軋制壓力適當?shù)能堉茐毫纱_保軋件的形狀和尺寸符合要求。軋制缺陷及其防治措施裂紋軋制過程中，由于材料的拉伸應(yīng)力過大，可能會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^控制軋制速度、溫度和壓力來防止裂紋。折迭折迭是軋制過程中常見的缺陷之一，主要是由于軋輥與坯料之間的摩擦力不足導(dǎo)致的。可以通過增加軋制壓力、提高軋輥表面粗糙度等方法來防止折迭。形狀偏差軋制過程中，由于軋輥的磨損、軋制力的不均勻等因素，可能會導(dǎo)致軋件的形狀發(fā)生偏差?？梢酝ㄟ^定期檢查和更換軋輥、調(diào)整軋制力等方法來控制形狀偏差。軋制工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響厚度偏差軋制速度、軋輥溫度和軋制壓力等參數(shù)會直接影響軋件的厚度，進而影響產(chǎn)品質(zhì)量。表面質(zhì)量軋制速度、軋輥表面狀況和潤滑條件等因素會影響軋件的表面光潔度和表面缺陷。力學(xué)性能軋制溫度、軋制速度和軋制變形量等參數(shù)會影響軋件的強度、硬度和塑性等力學(xué)性能。薄板和厚板軋制工藝特點薄板軋制薄板軋制通常采用**冷軋工藝**，以獲得更高的精度和表面質(zhì)量。薄板的厚度通常在0.5-5.0毫米之間，主要用于汽車、家電、建筑等行業(yè)。厚板軋制厚板軋制通常采用**熱軋工藝**，以獲得更高的強度和韌性。厚板的厚度通常在5.0-200.0毫米之間，主要用于橋梁、船舶、建筑等行業(yè)。不同材料的軋制工藝特點1鋼鋼材的軋制工藝通常需要更高的溫度和壓力，以確保金屬的塑性變形。軋制過程也會影響鋼材的機械性能，如強度、韌性和硬度。2鋁鋁的軋制溫度相對較低，并且在軋制過程中需要控制溫度和壓力，以避免鋁的過早硬化。3銅銅的軋制工藝需要考慮銅的易氧化性和導(dǎo)電性，因此需要采取特殊的工藝措施，以防止銅在軋制過程中發(fā)生氧化或產(chǎn)生裂紋。熱軋和冷軋的工藝特點熱軋高溫下進行，材料韌性高，變形容易，軋制力小，生產(chǎn)效率高，但尺寸精度低，表面質(zhì)量差。冷軋常溫下進行，材料硬度高，變形困難，軋制力大，生產(chǎn)效率低，但尺寸精度高，表面質(zhì)量好。連續(xù)軋制和逐級軋制的區(qū)別連續(xù)軋制軋件在軋機上連續(xù)不斷地通過，并在每個機架上進行軋制，以實現(xiàn)最終的尺寸和形狀。逐級軋制軋件在每個機架上經(jīng)過一次軋制，然后從一個機架轉(zhuǎn)移到下一個機架，以實現(xiàn)最終的尺寸和形狀。軋制工藝參數(shù)的控制方法傳感器監(jiān)測軋制過程中的關(guān)鍵參數(shù)，例如溫度、壓力、速度等。反饋控制將傳感器數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，進行實時調(diào)整和優(yōu)化。自動化控制利用計算機系統(tǒng)自動控制軋制過程，提高效率和精度。軋制工藝的數(shù)學(xué)模型軋制工藝的數(shù)學(xué)模型是通過數(shù)學(xué)方法描述軋制過程的物理現(xiàn)象和規(guī)律，它可以用來預(yù)測和分析軋制過程中的各種參數(shù)，如軋制力、軋制扭矩、軋制變形等。數(shù)學(xué)模型的建立需要考慮各種因素，包括材料特性、軋機參數(shù)、軋制工藝參數(shù)等。常見的軋制工藝數(shù)學(xué)模型包括：塑性變形模型熱傳導(dǎo)模型軋制力模型軋制扭矩模型軋制變形模型通過建立數(shù)學(xué)模型，可以對軋制過程進行仿真和優(yōu)化，提高軋制效率和產(chǎn)品質(zhì)量。軋制工藝模擬分析軋制工藝模擬分析是利用計算機技術(shù)對軋制過程進行仿真，預(yù)測軋制過程中的各種參數(shù)，并評估工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，從而優(yōu)化軋制工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。常見的軋制工藝模擬軟件包括：Deform、QForm、Simufact、Marc等。這些軟件可以模擬軋制過程中的各種物理現(xiàn)象，例如金屬塑性變形、熱傳導(dǎo)、應(yīng)力應(yīng)變分析等。軋制工藝優(yōu)化設(shè)計工藝參數(shù)軋制溫度、速度、軋制力等參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有重大影響，需要進行優(yōu)化調(diào)整。設(shè)備維護定期維護和保養(yǎng)軋機設(shè)備，確保其穩(wěn)定運行和最佳性能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量?？刂葡到y(tǒng)采用先進的控制系統(tǒng)，對軋制過程進行實時監(jiān)控和優(yōu)化，實現(xiàn)精準控制和高效生產(chǎn)。軋制工藝的發(fā)展趨勢1自動化自動化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量2數(shù)字化數(shù)字孿生技術(shù)，優(yōu)化軋制參數(shù)，提高生產(chǎn)效率3綠色化節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染軋制工藝的應(yīng)用實例1汽車制造軋制工藝用于生產(chǎn)汽車車身、底盤、輪轂等部件。2航空航天制造飛機機身、機翼、發(fā)動機部件等。3鐵路運輸生產(chǎn)鐵路軌道、車廂、車輪等部件。軋制工藝的行業(yè)應(yīng)用金屬制品從汽車、飛機到電子產(chǎn)品和建筑材料，軋制工藝在各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。能源軋制工藝用于制造管道、壓力容器、渦輪機葉片等，為能源產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵材料。機械制造軋制工藝生產(chǎn)的金屬板材和型材，是機械制造和裝備制造的基礎(chǔ)材料。軋制工藝的研究現(xiàn)狀材料與工藝對不同材料的軋制工藝進行研究，優(yōu)化工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。模擬與優(yōu)化利用有限