第三讲-宽展优秀PPT.ppt
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1、1主要内容v3.1 金属在变形区的流动规律v3.2 宽展及其分类v3.3 影响宽展的因素v3.4 宽展计算公式v3.5 孔型轧制的宽展2(1 1)金属沿轧件断面高向上变形的分布)金属沿轧件断面高向上变形的分布均匀变形理论均匀变形理论不均匀变形理论不均匀变形理论沿轧件断面高度方向上变形、应力和金属流动分布都是均匀的由于未发生塑由于未发生塑性变形的前后性变形的前后外端的强制作外端的强制作用用沿轧件断面高度方向上变形、应力和金属流动分布都是不均匀的大量实验证明大量实验证明不均匀变形理不均匀变形理论比较正确论比较正确3.1 金属在变形区的流动规律金属在变形区的流动规律31 1)轧制时的不均匀变形)轧制
2、时的不均匀变形镦粗时不均匀变形现象镦粗时不均匀变形现象轧制时不均匀变形现象轧制时不均匀变形现象特点:特点:接触摩擦引起不均匀变形接触摩擦引起不均匀变形轧辊形状引起不对称分布轧辊形状引起不对称分布外端强制作用趋于均匀化外端强制作用趋于均匀化4沿轧件断面高向上变形分布沿轧件断面高向上变形分布A-A 入辊平面;B-B 出辊平面1.沿轧件断面高向上变形分布不沿轧件断面高向上变形分布不均匀均匀2.在临界面金属的变形是均匀的在临界面金属的变形是均匀的3.轧件与轧辊表面确实存在粘着区轧件与轧辊表面确实存在粘着区4.再外端和几何变形区之间存在再外端和几何变形区之间存在变形过渡区,这个区域变形也不均变形过渡区,
3、这个区域变形也不均匀匀塔尔诺夫斯基实验塔尔诺夫斯基实验52 2)沿轧件断面高向的流动速度分布)沿轧件断面高向的流动速度分布不均匀变形理论金属流动速度塑性变形而产生的塑性变形而产生的金属质点纵向流动金属质点纵向流动轧辊旋转的带动所轧辊旋转的带动所产生的机械运动产生的机械运动轧件在变形区轧件在变形区内金属质点在内金属质点在高向上的流动高向上的流动两种运动叠加的结果两种运动叠加的结果63 3)沿轧件断面高向的应力分布)沿轧件断面高向的应力分布基本应力基本应力附加应力附加应力工作应力工作应力74 4)不均匀变形理论的主要内容)不均匀变形理论的主要内容1.沿轧件断面高度上的变形、应力和流动速度分布都是不
4、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,即轧件与轧辊间无相对滑动;3.变形不但发生在几何变形区以内,而且在几何变形区以外也发生变形,其变形分布也是不均匀的;4.可把轧制变形区分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区;5.在粘着区内有一个临界面,在这个面上金属的流动速度和应力分布均匀,并且等于该处轧辊的水平速度。85 5)变形区形状系数对变形的影响)变形区形状系数对变形的影响薄轧件:轧件较薄摩擦力对整个变形轧件较薄摩擦力对整个变形区影响都较大,外端强烈作区影响都较大,外端强烈作用,阻碍出入口断面向外突用,阻碍出入口断面向外突出,应力、应变沿断面高度出,应力
5、、应变沿断面高度的分布趋于均匀化,接触表的分布趋于均匀化,接触表面有滑动而无粘着。面有滑动而无粘着。变形区内断面高度上金属质点所受的应力、变形和流动速度均匀变形区内断面高度上金属质点所受的应力、变形和流动速度均匀近似均匀变形理论9中等厚度轧件:摩擦力对中部区域的影响减弱,摩擦力对中部区域的影响减弱,变形完全深入到内部,产生单鼓变形完全深入到内部,产生单鼓形,应力形,应力-应变分布不均匀性增大应变分布不均匀性增大金属流动速度和应力分布 10 金属流动速度与应力分布 厚轧件:变形不能深入到内部,产生双鼓形,变形不能深入到内部,产生双鼓形,表面层变形较中心层大,外端对变形表面层变形较中心层大,外端对
6、变形过程影响更加突出过程影响更加突出轧制缺陷11(2 2)金属沿轧件宽度方向上的流动规律)金属沿轧件宽度方向上的流动规律 由于变形区受纵向和横向的摩擦阻力 的作用ADB及CGE区域内的金属流沿横向流动增加宽展,ADGC及EGDB区域内的金属流沿纵向流动增加延伸。张应力引起的应力以 表示,它与延伸阻力方向相反,削弱了延伸阻力,引起宽展下降甚至在宽度方向上发生收缩产生所谓”负宽展“。沿轧件高度方向金属横向变形的分布也是不均匀的,一般情况下接触表面由于摩擦力的阻碍,使表面的宽度小于中心层,因而轧件侧面呈单鼓形。123.2 宽展及其分类宽展及其分类(1)宽展与研究宽展的意义宽展与研究宽展的意义v1)宽
7、展定义:在轧制过程中轧件的高度方向承受轧辊压缩作用,压缩下来的体积,将按照最小阻力法则沿着纵向及横向移动,沿横向移动的体积所引起的轧件宽度的变化称为宽展。表示方法:通常将轧件在宽度方向线尺寸的变化,即绝对宽展直接表征宽展量。132)研究宽展的意义研究宽展的意义v研究轧制过程中宽展的规律具有很大的实际意义,具体讲为:v(1)拟订轧制工艺时需要确定轧件宽展.(给定坯料尺寸和压下量,确定轧制后产品的尺寸,或者已知轧制后轧件的尺寸和压下量,要求定出所需坯料的尺寸)v(2)研究宽展,合理控制宽展,可降低轧制功能消耗,提高轧机生产率。v(3)孔型轧制中,必须正确地确定宽展的大小,否则不是孔型充不满,就是过
8、充满.v由于问题本身的复杂性,到目前为止,还没有一个能适应多种情况下准确地计算宽展的理论公式。v所以在生产实际中习惯于使用一些经验公式和数据,来适应各自的具体情况。14孔型轧制宽展意义15(2)宽展的种类)宽展的种类v根据金属沿横向上流动的自由程度,宽展可分为:根据金属沿横向上流动的自由程度,宽展可分为:自由宽展、限制宽展和强制宽展自由宽展、限制宽展和强制宽展.v1)自由宽展)自由宽展 v坯料在轧制过程中,被压下的金属体积其金属质点在横向移动时,坯料在轧制过程中,被压下的金属体积其金属质点在横向移动时,具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由移动的可能性,此时金属流动具有沿垂直于轧制方向朝两侧自由移动的
9、可能性,此时金属流动除受接触摩擦的影响外,不受其他任何的阻碍和限制,这种情况除受接触摩擦的影响外,不受其他任何的阻碍和限制,这种情况称为自由宽展称为自由宽展v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。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。162)限制宽展)限制宽展 v坯料在轧制过程中,金属质点横向移动时,除受接触摩擦的影响外!还承受孔型侧壁的限制作用,因而破坏了自由流动条件,此时产生的宽展称为限制宽展。v在孔型侧壁起作用的凹型孔型中轧制时即属于此类宽展,由
10、于孔型侧壁的限制作用,使横向移动体积减小,故所形成的宽展小于自由宽展。此外,在斜配孔型内轧制时,宽展可能为负值。173)强制宽展强制宽展 v坯料在轧制过程中,金属质点横向移动时,不仅不受任何阻碍,且受有强烈的推动作用,使轧件宽度产生附加的增长,此时产生的宽展称为强迫宽展。v在凸型孔型中轧制及有强烈局部压缩的轧制条件是强迫宽展的典型例子由于出现有利于金属质点横向流动的条件,所以强迫宽展大于自由宽展。v确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的,尽管做过大量的研究工确定金属在孔型内轧制时的展宽是十分复杂的,尽管做过大量的研究工作,但在限制或强制宽展孔型内金属流动的规律还不十分清楚作,但在限制或强制宽
11、展孔型内金属流动的规律还不十分清楚。18(3)宽展的组成)宽展的组成v轧辊与轧件接触摩擦v变形区几何形状和尺寸的不同 使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。v组成:滑动宽展B1翻平宽展B2 鼓形宽展B319 1)滑动宽展)滑动宽展v滑动宽展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B1 表示,展宽后此部分的宽度为:v B1 BHB12)翻平宽展)翻平宽展v 由于接触磨擦阻力,轧件侧面的金属在变形过程中翻转到接触表面,使轧件的宽度增加,增加的量以 B 2表示,展宽后轧件的宽度为 v B 2 B 1B2BHB1 B2 203)鼓形宽展鼓形宽展
12、v轧件侧面变成鼓形而造成的展宽量,用B3表示,此时轧件的最大宽度为 B3 B2B3B1B1B2 B3 轧件的总展宽量为轧件的总展宽量为:BB1 B2 B 3 v上述宽展的组成及其相互的关系,由下图清楚地表示出来。21宽展的组成及其相互的关系宽展沿轧件横断面高度分布 224)关于宽展的几点说明关于宽展的几点说明v(1)为便于工程计算通常理论上所说的和计算的宽展是将轧制后轧件的横断面化为同一厚度的矩形之后,其宽度与轧制前轧件宽度之差。即 BBhB H(轧后宽度B是一个理想值)v(2)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,滑动宽展越小。v(3)滑动宽展B、翻平宽
13、展B 和鼓形宽展B 的数值,至今定量的规律尚未掌握。只能依赖实验和初步的理论分析了解它们之间的一些定性关系235)各种宽展与变形区几何参数之间的关系)各种宽展与变形区几何参数之间的关系v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。v这是因为越小,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。24(4)宽展沿轧件宽度上的分布)宽展沿轧件宽度上的分布v宽展分布的理论,基本上有两种假说:均匀分布假说和变形区分区假说v1)均匀分布:认为宽展沿轧件宽度均匀分布。该假说主要以均匀变形和外端作用为理论的基础。v因为变形区内金属与前后外端彼此是同一整体紧密联结
14、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。它可用下图说明25均匀分布均匀分布262)变形区分区)变形区分区v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,它可用下图来说明。27 3)不同假说各自特点)不同假说各自特点均匀分布的假说:均匀分布的假说:对于轧制宽而薄的薄板,宽展很小甚至可忽略时,变形可以认为是均匀的。在其它情况下,均匀假说与许多实际情况是不相符合的,尤其是对于窄而厚的轧件更不适应。因此这种假说是有局限性的。变形区分区假说:变形区分区假说:v不完全准确,许多实验证明变形区中金属表面质点流动的轨迹,并非严
15、格地按所画的区间进行流动。但是它能定性地描述宽展发生时变形区内金属质点流动的总趋势,便于说明宽展现象的性质和作为计算宽展的根据。v总之,宽展是一个极其复杂的轧制现象,它受许多因素的影响。28 3.3影响宽展的因素影响宽展的因素v宽展的变化与一系列轧制因素构成复杂的关系宽展的变化与一系列轧制因素构成复杂的关系Bf (H,h,l,B,D,h,f ,t,m,p,)v式中:H、h 变形区的高度;变形区的高度;vl、B、D 变形区的长度、宽度和轧辊直径;变形区的长度、宽度和轧辊直径;v 变形区的横断面形状;变形区的横断面形状;v h、-压下量和压下率;压下量和压下率;v f、t、m -摩擦系数、轧制温度
16、、金属的化学成分;摩擦系数、轧制温度、金属的化学成分;v p金属的机械性能;金属的机械性能;v 、u-轧辊线速度和变形速度。轧辊线速度和变形速度。v H、h、l、B、D 和和 表示变形区特征的几何因素。表示变形区特征的几何因素。v f、t、m、p、和和是物理因素,它们影响到变形区内的作用力,尤其是物理因素,它们影响到变形区内的作用力,尤其是对于摩擦力。是对于摩擦力。v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。到轧件的纵向和横向变形的特征。29金属体积如何分配延伸和宽展金属体积如何分配
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