[数学]第9章 轧制时的宽展.ppt

第十章 轧制过程中的宽展（The spread in rolling process） 主要内容 宽展与研究宽展的意义 宽展的种类和组成 宽展的组成 宽展的影响因素 基本知识点：宽展的定义，种类以及组成；影响宽展的因素；孔型轧制时宽展的特点。 重点内容：影响宽展的因素；孔型轧制时宽展的特点。 难点内容：影响宽展的因素；宽展的计算公式；孔型轧制时宽展的特点。 §9.1 宽展与研究宽展的意义 当轧件受到压下后，金属除沿纵向延伸外，横向也产生变形，称之为横变形。轧制前、后轧件沿横向尺寸的绝对差值，称为绝对宽展简称为宽展，以ΔB表示。即 式中 BH、Bh——分别为轧前与轧后轧件的宽度。 在孔型设计中，必须正确地确定宽展的大小，否则不是孔型充不满，就是过充满 §9.2 宽展的种类和组成 宽展的种类 自由宽展 坯料在轧制过程中，被压下的金属体积可以自由展宽的量。 金属流动除来自轧辊的摩擦阻力外，不受任何其它的阻碍和限制。 带自由宽展的轧制是轧制变形中的最简单的情况。在平辊上或者是沿宽度上有很大富余的扁平孔型内轧制时，就属于这种情况。 限制宽展 坯料在轧制过程中，被压下的金属与具有变化辊径的孔型两侧壁接触，孔型的侧壁限制着金属沿横向自由流动，而是被迫取得孔型侧边轮廓的形状。 在这样的条件下，轧件得到的宽展是不自由的，而是受到孔型的限制，如图2－2所示。此外，在斜配孔型内轧制时，宽展可能为负值，如图2－3所示。 强制宽展 坯料在轧制过程中，被压下的金属体积受轧辊孔型凸峰的切展而强制金属沿横向流动，使轧件的宽度增加，这种变形叫做强制宽展。 在立轧孔内轧制钢轨时是强制宽展的最好例子，如图2－4(a)所示。轧制宽扁钢时采用的‘切展’孔型也是说明强制宽展的实例，如图2－4(b)所示。 确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的，在限制或强制宽展孔型内金属流动的规律还不十分清楚。 宽展的组成 宽展沿横断面高度上的分布 由于轧辊与轧件的接触表面上存在着摩擦，以及变形区几何形状和尺寸的不同，因此沿接触表面上金属质点的流动轨迹与接触面附近的区域和远离的区域是不同的。它一般由以下几个部分组成：滑动宽展ΔB1、翻平宽展ΔB2和鼓形宽展ΔB3，如图2－5。 （1） 滑动宽展是被变形金属在轧辊的接触面上，由于产生相对滑动使轧件宽度增加的量以ΔB1表示，展宽后此部分的宽度为 (2)翻平宽展是由于接触摩擦阻力的原因，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上来，使轧件的宽度增加，增加的量以ΔB2表示，加上这部分展宽的量后轧件的宽度为 （3） 鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成的展宽量，用ΔB3表示，此时轧件的最大宽度为 显然，轧件的总展宽量为 三种宽展之间的关系 滑动宽展ΔB1、翻平宽展ΔB2和鼓形宽展ΔB3的数值，依赖于摩擦系数和变形区的几何参数的变化而不同。 摩擦系数f值越大，不均匀变形就越严重，此时翻平宽展和鼓形宽展的值就越大，滑动宽窄越小。 各种宽展与变形区几何参数之间有如图2－6所示的关系。由图中的曲线可见当越小时，则滑动宽展越小，而翻平和鼓形宽展占主导地位。这是越小，粘着区越大，故宽展主要是由翻平和鼓形宽展组成。而不是由滑动宽展组成。 宽展沿宽度上的分布 关于宽展沿宽度分布的理论，基本上有两种假说： 第一种假说:宽展沿轧件宽度均匀分布。这种假说主要以均匀变形和外区作用做为理论的基础。变形区内金属与前后外区彼此是同一整体紧密联系在一起的,因此对变形起着均匀的作用。使沿长度方向上各部分金属延伸相同。宽展沿宽度分布自然是均匀的。它用图2－7来说明。 第二种假说，认为变形区可分为四个区域，在两边的区域为宽展区，中间分为前后两个延伸区，它可用图2－8来说明。 §9.3 影响宽展的因素 宽展的变化与一系列轧制因素构成复杂的关系 式中 H、h——变形区的高度； l、B、D——变形区的长度、宽度和轧辊直径； ——变形区的横断面形状； Δh 、——压下量和压下率； f、t、m——摩擦系数、轧制温度、金属的化学成分； ——金属的机械性能； v、ε——轧辊线速度和变形速度。 H、h、 l、B、D和是表示变形区特征的几何因素。f、t、m、ε和v是物理因素，它们影响到变形区内的作用力，尤其是对于摩擦力。几何因素和物理因素的综合影响不仅限于变形区的应力状态，同时涉及到轧件的纵向和横向变形的特征。 塑性流动规律（最小阻力定律） 概念：最小阻力定律 最小周边法则 实际应用分析 最小阻力定律 变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。即做最少的功，走最短的路。 压下量的影响