金属轧制变形理论答案.ppt

金属轧制变形理论;金属的塑性成形方法： 轧制(Rolling)、锻造(Forging)、挤压(Extrusion)、拉拔(Drawing)和深冲(Deep Drawing) 轧材: 将金属坯料(Billet, Bloom, Slab)通过两个转动的轧辊(Roller)，受连续轧制力而压伸为长形。 轧制法生产效率高，金属消耗少，加工容易，生产成本低，适合大批量生产， 轧制是生产钢材最主要的方法，轧制钢材占全部钢成品的98％以上。 ;1、轧制过程的基本概念 ;1.1 轧制变形区的几何参数 ;;1.1.1 轧制变形区 轧制时轧件在轧辊作用下发生变形的部分。;简单理想轧制过程示意图;简单轧制时变形区参数间的关系 1）咬入角 轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。 ;;2）变形区长度 l 轧件和轧辊接触圆弧的水平投影长度 ;3）接触面积 接触面水平投影面积。 ;考虑轧辊和轧件弹性变形时;2）变形区长度 l 弹性压扁造成的接触弧长增加量可达30－100％ ; △1和△2的值可由弹性理论中关于两个圆柱体压缩时的计算公式来确定。考虑轧件厚度与轧辊直径相比非常小 ，忽略轧件弹性变形：;迭代法求解时变形区长度 l ‘公式 ;1.1.2 金属在轧制变形区内的流动规律 沿轧面高向上的变形分布 均匀变形理论 不均匀变形理论;沿轧件断面高向上变形分布 1-表面层；2-中心层；3-均匀变形 A-A-入辊平面；B-B-出辊平面;带钢表面粗晶区的形成和轧制状态有关： 1）轧制时，由于摩擦力的存在，在轧件和轧辊接触部位存在难变形区，当轧制时润滑条件不好时，容易在表面层产生粗晶区，可以通过开启机架间冷却水来改善润滑。 2）沿轧件高向上变形分布是不均匀的，表面层变形小。压下量分配不合理时，使得轧件表面层变形量小，从而产生粗晶。 粗晶区的存在会降低带钢的延伸率，冷弯性能变差。;1-表面层金属流动速度 2-中心层金属流动速度 3-平均流动速度;“+”－拉应力；“-” －压应力； 1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端;轧制变形区 I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区 ;不均匀变形理论： 1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。 2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，在粘着区轧件与轧辊之间无相对滑动。 3）变形不但发生在几何变形区内，也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的，轧制变形区分为变形过渡区，前滑区，后滑区和粘着区。 4）在粘着区有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，且等于该处轧辊的水平速度。;变形不均匀性与变形区形状系数的关系 变形区形状参数：;沿轧件宽度方向上的流动规律 纵向受摩擦阻力σ3 横向受摩擦阻力σ2 根据最小阻力定律可把轧制变形区分成4部分：;2、 咬入条件和轧制过程的建立 知识点： 咬入条件 稳定轧制条件 改善咬入条件的途径 ;2.1 平辊轧制的咬入条件 咬入：依靠回转的轧辊和轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之间 ;接触瞬间轧辊对轧件的作用力： 径向反作用力N： 水平分力Nx，垂直分力Ny 切线摩擦力T: 水平分力Tx，垂直分力Ty ;上轧辊对轧件作用力分解;上轧辊对轧件作用力分解;上轧辊对轧件作用力分解;上轧辊对轧件作用力分解;2.2 稳定轧制条件;稳定轧制阶段中心角φ为最小值;稳定轧制阶段当沿接触弧应力均匀分布时，在这种情况下，合力作用点在接触弧的中点，合力作用点系数Kx约为2，则 ;2.3 咬入阶段和稳定轧制阶段咬入条件的比较 ;2.4 改善咬入条件的方法 凡是能增加β角的一切因素和减小α角的一切因素都有利于咬入 ;（1）降低α角途径 1)增加轧辊直径D 2)减小压下量;优点：保证顺利的自然咬入和进行稳定轧制，并对产品质量亦无不良影响。 2)强迫咬入 ;（2）提高?的方法 1)改变轧件或轧辊的表面状态，以提高摩 擦角。 2)合理的调节轧制速度，轧制速度提高， 摩擦系数降低。 （3）增加轧件与轧辊的接触面积或采用合 适的孔型侧壁倾角（在孔型轧制情况下）。;3 轧制过程中金属的变形 本节应掌握的知识点： 1. 宽展的分类 2. 影响宽展的因素 3. 简单轧制时宽展量的计算 ;3.1 轧制时金属变形的基本概念及变形系 数 1)基本概念 压下：高度方向变形 宽展：宽度方向变形 延伸：长度方向变形;2） 工程变形系数 (1)压下：?h=h0-h 相对压下：?h=?h/h0 (2)宽展： ?b=?b0-b? 相