冷轧过程中润滑油膜理论与影响因素研究.docVIP

轧制过程中润滑油膜理论与影响因素的研究 摘 要:本文在考虑前滑不为零的情况下，结合流体力学及塑性变形理论基础上将轧制润滑区域分为入口区，塑性变形区和出口区,并分别进行分析，对各个区域分别建立了油膜厚度数学模型，并对润滑油膜厚度变化进行了定量分析, 最后对影响轧制润滑油膜厚度的影响因素进行了分析。 关键词: 轧制 润滑 油膜厚度 影响因素 Research of lubricating oil film theory and influencing factor on rolling process Abstract：This paper take forward slip non-vanishing into consideration ,the rolling lubricate region is divided into entry zone，plastic zone and delta region base on the hydromechanics and deformation theory of plasticity, these region are analysesed respectively. Each region is founded mathematical model of oil film thickness. it analyses the variation of the Oil film thickness and the influencing factor on rolling process about the lubrication oil film thickness. Key words： Rolling Lubrication Oil film thickness Influencing factor 1 前言 在轧制过程中应用流体润滑理论时，流体油膜内通常采用雷诺方程，而在金属区内采用卡尔曼或奥罗万的力学平衡方程式。自从1966年，Wilson W R D和Walowit J A在比较了弹性流体动力学入口区和塑性流体动力学入口区的差异后，建立了带有前后张力的厚膜润滑轧制变形区入口油膜厚度模型。随后Atkins A G,Dow T A,Chung Y S和Wilson W R D等也从不同角度对变形区油膜厚度进行了修正，国内许多学者对其进行了相关的研究。 由于在求解油膜厚度时，通常假定前滑为零，再由体积不变求出，这影响了计算油膜厚度的准确性。因此，在考虑前滑值不为零和流体力学及塑性变形基础上，对轧制变形区进行分段分析和建立不同段的油膜厚度数学模型。 2润滑剂进入变形区机理 在变形区入口，轧辊和轧件表面形成楔形缝隙，润滑剂填充其间。结果建立具有一定承载能力的所谓油楔。 根据流体动力学基本原理，当固体表面运动时，与其连接的液体层被带动以相同的速度运动，即固体和液体接触层之间不产生滑动。因此，旋转的轧辊表面和轧制带钢表面应使润滑剂增压进入楔形的“前区”缝隙K内(如图1)。越接近楔顶(即越接近变形区入口平面)，润滑楔内产生的压力也越大。此压力能够平衡外部载荷。假如在润滑楔顶的压力达到塑性变形压力，则一定厚度的润滑层将进入变形区。 图1 轧制润滑入口区示意图 Fig.1 Diagrammatic sketch of rolling lubrication in entrance region 因此，在前区内形成了特殊形式的流体动力泵，使润滑剂增压进入变形区。 此外，咬入时带钢和轧辊表面的不平度有利于润滑剂进入变形区。实际上，金属表面都有凹凸交错的显微起伏，润滑剂充填此显微起伏部分，当表面接触时，部分润滑剂保留在显微起伏的凹凸内而被带入变形区。 3. 入口区润滑油膜厚度的计算 3.1入口处润滑油膜厚度的计算 国内外对入口处润滑油膜厚度的研究比较多，理论比较成熟，该公式一直到目前仍在广泛应用，而且求解润滑油膜厚度具有相当的精度，因此本文引用此公式来计算入口处润滑油膜厚度。 (3-1) 式中 ?—粘度压缩系数，?—在大气压力的粘度，它随着油温在很大的范围内变化， 根据文献[1]，可以用下式表示： 或（a，b，c均为常数，T为温度） —轧辊圆周速度 —带材的入口速度 —必须考虑轧辊弹性压扁，近似可以用下式计算： (3-2) —总轧制压力，可由连氏公式求出， EMBED Equation.3 —带材宽度， EMBED Equation.3 —工作辊半径， EMBED Equation.3 —工作辊的弹性模量，—泊松比，—带材的屈服极限—带材绝对压下量，，为带材入口厚度，带材出口