金属材料专业综合实验报告.doc

综合实验报告 课程名称： 金属材料专业综合实验 专 业： 金属材料工程 班 级： 金属材料 姓 名： 学 号： 指导教师： ?? 冶金工程学院 2011-2012 学年第 1 学期目 录 实验 轧测力能参数综合测试实验二 金属材料力学性能综合测试 实验 轧制力能参数综合测试 实现轧件咬入轧制参数的设定 实验目的 （1）掌握轧件咬入的条件 (2) 掌握最大咬入角的测定 (3) 学会分析最大咬入角与各轧制参数的关系 2、相关理论知识背景轧辊与轧件的接触弧所对应的角称为接触角或咬入角。为使轧件能够咬入轧辊，作用于轧件的出轧辊方向摩擦力F的水平分量必须大于或等于作用于轧件的轧制力Pr的水平分量. 轧件能够被咬入的条件为: 由上式可见，只有摩擦系数大于咬入角的正切值时，轧件才能被咬入轧辊。对于给定的辊缝值，摩擦力越大，能够咬入的轧件的高度也越大。 tan?α的值与轧辊的半径 R,轧件的轧前高度 h0和轧件的轧后高度 hf 有关。 轧辊的中心线与轧件和轧辊的入口接触点的距离用 g表示. 用简单的几何学知识，可得下式: tan?α为对边与邻边的比值，可得: 。所以，对于确定的轧辊直径和摩擦系数及轧件轧后厚度后，通过改变轧前厚度来达到最大咬入角。故从上面的三种情况，得到的咬入角分别为、、。 6、分析讨论 （1）在摩擦系数相同的情况下，当压下量一定时，增加轧辊直径，咬入角减小；当轧辊直径一定时，压下量减小，咬入角减小。 （2）增大摩擦系数可以改善咬入。 二、轧制压力模拟实验 1、实验目的 （1）掌握轧制压力的计算方法 （2）分析轧制压力的影响因素 2、相关理论知识背景 轧制过程中主要的参数如下:R, 轧辊半径 金属的变形抗力轧辊和轧件间的摩擦力轧件的张力轧制压力由平均单位压力和接触面积求得，见下式：Pr=p×b×L 式中：Pr 为轧制总压力 p 为单位轧制压力 b为接触区的平均宽度 Lp 为接触弧的水平投影长度接触弧的水平投影长度用下式计算：式中：R 为轧辊半径 h0 为轧件轧前高度 hf 为轧件轧后高度轧制过程中，考虑到塑性条件，单位轧制压力应等于材料的屈服应力。假设轧制过程中轧件宽度不变，则单位轧制压力可用初始屈服应力（室温低速拉伸试验下测定的屈服极限） σ0 表示。如果轧件宽度发生变化，则不能使用初始屈服应力表示单位轧制压力。因此轧制总压力的计算公式为： Pr=σ0×b×√(R×Δh)一般认为, 轧制是平面变形压缩过程，此过程中摩擦力的分布是不均匀的。因此，平均单位压力见下式： 将等式代入轧制总压力计算公式，可得: 系数 2/√3 的出现是因为如果轧制条件是平面变形条件，即无宽展轧制，则变形应力必须使用平面变形条件下的变形应力。 MN 、 MN、43.82 MN轧制时能量的消耗用于传动轧辊的扭矩和带钢的张力。轧制能量的消耗主要表现以下几种形式: 金属的变形功 轧辊轴承的摩擦力矩 能量传送过程中的损失 电动机、发电机等电器设备中的电损失 轧制能耗可用下式表示: W?=?2π?×?Mt 式中 Mt为轧辊的扭矩，因此欲求轧制能耗必须先对轧辊的扭矩进行计算。轧制压力沿接触弧的分布是不均匀的压力的总和。我们可以假设这些力的集合集中作用在接触弧的某一点上（此点到轧辊中心线的距离称为力臂），这时的难点就是力臂a以及力臂a与接触弧水平投影长度 Lp的比值的估算。见下式: λ?=?a?/?Lp λ一般热轧时约为0.5，冷轧时约为0.45。 扭矩 Mt等于轧制总压力与力臂的乘积。因为轧制时有两个工作辊，因此扭矩表示为:Mt?=?2?×?Pa 在一个工作辊旋转一周过程中，事先假设的集中作用在接触弧一点（力臂为a）的轧制压力P也做功一周，即2πPa。因为有两个旋转的工作辊，所以所做的功为:Work = 2(2πa)P 功率的定义为做功的速率，用单位时间内做功的量表示，例如 1 W = 1 J s1， 因此，一对工作辊转动频率为N赫兹（s1）（即每秒旋转N周）时的功率为: W = 4πaPN MW、MW、MW。不同类型的钢是为不同应用生产的，生产时必须满足特定的成份要求和工艺条件，这样才能获得所需的显微结构、机械性能和功能。钢是铁（Fe）和碳（C）组成的合金，在钢中加入其它各种元素也会影响钢的机械性能（和电磁性能）。在钢的加热和冷却过程中，碳和其它元素的相互作 用会改变铁显示的结晶结构。这些结晶结构的变化发生在钢的加工和生产过程中，并使钢的显微结构发生变化，从而改变某种钢的机械性能。钢中的碳含量最高可达1.5%，钢的显微结构和原子结构会随着碳含量和温度的变化而变化。通过改变钢中碳和合金元素的含量、改变机械加工方法和热处理方法，可获得各种强度级别的钢材，强度范围从120 MPa到3000 MPa以上。 3、实