金属塑性加工学.doc

金属塑性加工学Ⅰ 1 简单轧制过程的基本概念 教学目的：通过本章学习使学生掌握轧制过程的基本概念、轧制过程建立的条件和轧制过程的基本特点。 教学重点：咬入条件的建立以及改善措施 教学难点：稳定轧制的力学条件及动态平衡 教学方法：板书+多媒体 轧制过程是轧辊与轧件（金属）相互作用时，轧件被摩擦力拉入旋转的轧辊间，受到压缩发生塑性变形的过程。通过轧制使金属具有一定的形状、尺寸和性能。轧制方式按金属温度可分为热轧和冷轧；按轧机排列方式可分为单机架轧制、半连续轧制和连续轧制。 如果轧辊辊身为均匀的圆柱体，这种轧辊称为平辊轧制，用平辊进行的轧制，称为平辊轧制。平辊轧制时生产板、带、箔材最主要的压力加工方法。 图1-1 平辊 图1-2 二辊轧机 图1-3 六辊轧机简图 图1-4 型辊 1.1 简单轧制过程及变形参数 1.1.1 简单轧制过程(理想状态) 为了研究方便，常常把复杂的轧制过程简化为理想的简单轧制过程。简单轧制过程是轧制理论研究的基本对象，所谓简单轧制过程应具备下列条件： （1）两个轧辊均为主传动辊，辊径相同，转速相等，且轧辊为刚性； （2）轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力（张力或推力）作用； （3）轧件的性能均匀； （4）轧件的变形与金属质点的流动速度沿断面高度和宽度带是均匀的。 总之，简单轧制过程对两个轧辊是完全对称的。但在实际生产中理想的简单轧制过程是不存在的。 1.1.2 变形参数的表示方法 轧件通过旋转的轧辊之间时产生塑性变形，并且在高向、横向和纵向上发生相应尺寸的变化，把这种变化的大小叫做变形程度。 （1）高向变形的表示 轧制前厚度和轧制后厚度之差，称为绝对压下量，简称压下量。以表示为 压下量与轧前厚度的百分比，称为相对压下量，简称加工率。以表示为 板材轧制时，轧件宽度在变形后稍有增加，轧件厚度的减薄是主要的，通常以加工率来表示变形程度。 轧制时，轧件从进入轧辊至离开轧辊，承受一次压缩塑性变形，称为一个轧制道次。加工率分道次加工率和总加工率两种。道次加工率是指某一个轧制道次，轧制前后轧件厚度变化的计算值。总加工率有两种：一种是一个轧程（两次退火间）的总加工率，它反映轧件加工硬化的情况；另一种是一个轧程中某轧制道次后的总加工率。 轧前高度与轧后高度之比，称压下系数，通常用表示。 （2）横向变形的表示 轧前的宽度为，轧后的宽度为，则把轧前和轧后的差称为绝对宽展，简称为宽展（横向流动），以表示为 轧后宽度与轧前宽度之比，称宽展系数，通常用表示。 （3）纵向的变形 轧后长与轧前长之差比称为延伸（纵向流动），以表示为 =- 轧后长与轧前长之比称为延伸系数，以λ或表示为 根据体积不变条件，延伸系数也可用轧前的断面积和轧后的断面积之比来表示，即 如果在轧制时宽展忽略不计，则延伸系数可写成如下形式： （4）体积不变定律 铸锭在头几道轧制中因其缩孔、疏松、气体、裂纹等缺陷受压缩而致密，体积有所减少，此后各轧制道次的金属体积，就不在发生变化。这种轧制前后体积不变的客观事实叫做体积不变定律。 =λ 1.2 变形区及其参数 1.2.1 轧制变形区 轧制时金属在轧辊间产生塑性变形的区域称为轧制变形区。轧制变形区包括几何变形区（理想变形区）和非接触变形区。 1.2.2 变形区的主要参数 几何变形区的主要参数有：接触角α；变形区长度；变形区几何形状系数和，其中 （1）接触角α 轧件与轧辊的接触弧所对应的圆心角α，称为接触角。由图1-5可求得： 由于 则有 或 在接触角比较小的情况下（α10°~15°），由于， 所以 可简化为： 图1-5 几何变形区图示 ① 接触角α是一个与接触弧长短有关的几何量；即与轧辊直径和压下量有关的量。 ② 接触角α由开始接触为零，到充满辊缝逐渐增大； ③ 随的增大，α增加，到轧辊与轧件出现打滑，α达到最大值。 （2）变形区长度 与角相对应的接触弧称为咬入弧，把该弧的水平投影称为变形区的长度。由图1-5的几何关系可以求出： 当角较小时，一般用下式计算： （3）变形区几何形状系数 （对轧制时纵向有影响） （对轧制时横向有影响） 变形区形状系数对轧制时轧件的应力状态有影响。对研究轧制时金属流动、变形及应力分布有重要意义。 1.3 轧制过程的建立条件 1.3.1 轧制的过程 在一个道次里，轧件的轧制过程可以分为开始咬入、拽入、稳定轧制和轧制终了（抛出）4各阶段。如图1-6所示。 图1-6 轧制过程图示 1.3.2 咬入条件 如图1-7所示，轧件与轧辊刚接触时，轧辊给轧件的作用力的水平力与轧件进入轧辊的方向相反，轧件被此力力图推出辊缝，而轧辊给轧件的摩擦力的水平力，则力图把轧件拖入辊缝。在没有外力强行推入时，轧件被咬入称为