固态成形原理-轧制理论(新)

绪论,课程内容：,课程目的：,变形方式、变形原理、变形过程中的质量问题及解决方法。,变形区,轧制,锻造,板料成形,挤压,拉拔,各种成形方法的特点：,成形工具不同,金属受力形式不同,金属流动不同,产品质量不同,生产效率不同,本课程的主要内容,1.1轧制变形区的几何参数本节应掌握的知识点：1.轧制的概念；2.轧制变形区及变形区参数间的关系；3.变形区长度的近似表达式；4.金属在变形区的流动特点。,1轧制理论,1.1.1轧制变形区概念：（1）轧制：,靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。,（2）简单理想轧制：轧辊直径相同、转速相等、轧辊为圆柱形刚体、轧件为均匀连续体。（3）轧制变形区：,弹性变形区；塑性变形区；弹性恢复区,1.1.2简单轧制时变形区参数间的关系1.1.2.1咬入角,概念：轧件被咬入轧辊时轧件和轧辊最先接触点（实际上为一条线）和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的角度。,1.1.2.2变形区长度（概念及公式推导）（1）两轧辊直径相等,（2）两轧辊直径不相等（课后作业）,（3）考虑轧辊和轧件弹性变形,1.1.2.3接触面积计算,1.1.3金属在变形区内的流动规律1.1.3.1沿轧件断面高向上变形的分布,均匀变形理论：不均匀变形理论：,金属流动速度分布1-表面层金属流动速度，2-中心层金属流动速度，3-平均流动速度，4-后外端金属流动速度，5一后变形过渡区金属流动速度，6一后滑区金属流动速度，7一临界面金属流动速度，8一前滑区金属流动速度，9一前变形过渡区金属流动速度，10一前外端金属流动速度,应力分布“+”拉应力；“-”压应力；1-后外端；2-入辊处；3-临界面；4-出辊处；5-前外端,后外端,入辊处,临界面,出辊处,前外端,曲线特点：（1）；（2）；（3）；（4）,图沿轧件断面高向上变形分布1-表面层；2-中心层；A-A-入辊平面；B-B-出辊平面,图轧制变形区I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区,总结：(1)沿轧件断面高度上的变形、应力、流动速度分布都是不均匀；(2)在几何变形区内，轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着；(3)变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外；(4)在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。,变形不均匀性与变形区形状系数的关系：,1）l/hm0.51.0时：,2）l/hmTx，,NxTx，T1),T0T1时,为正，T1T0时,为负。,轧件的平衡条件：,两个轧辊上的轧制力矩：,1.7.4.3轧制力矩的计算确定轧制力矩的方法有三种：(1)按金属作用在轧辊上的总压力计算轧制力矩：(2)按金属作用在轧辊上的切向摩擦力计算轧制力矩：轧制力矩等于前滑区与后滑区的切向摩擦力与轧辊半径之乘积的代数和(3)按轧制时的能量消耗确定轧制力矩。,1.7.4.4主电机传动轧辊所需的力矩及功率（1）传动力矩的组成轧制力矩，用于使轧件塑性变形所需的力矩；Mf克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等的附加摩擦力矩；Mk空转力矩，即克服空转时的摩擦力矩；Md动力矩，此力矩为克服轧辊不匀速运动时产生的惯性力所必须的；i轧辊与主电机间的传动比。,静力矩：轧机效率：动力矩：转动部分的重量；转动部分的惯性直径；角加速度。,（2）附加摩擦力矩的确定）轧辊轴承中的附加摩擦力矩作用在四个轴承上的总负荷，它等于轧制力；d1轧辊辊颈直径；1轧辊轴承摩擦系数，它取决于轴承构造和工作条件。,）传动机构中的摩擦力矩Mf2换算到主电动机轴上的传动机构的摩擦力矩；1传动机构的效率，即从主电动机到轧机的传动效率。换算到主电动机轴上的附加摩擦力矩应为：,或,（3）空转力矩的确定空载转矩：所有转动机件空转力矩之和：Mk=Mkn式中Mkn换算到主电动机轴上的转动每一个零件所需的力矩。如果用零件在轴承中的摩擦圆半径与力来表示Mkn，则：,经验公式：Mk=(0.030.06)MH式中MH电动机的额定转矩。,（4）电机负荷图负荷图：当计算传动功率时，除了要知道负荷大小外，由于轧制过程中力矩是变化的，还必须知道负荷随时间的变化。作用：在建立了负荷图以后，按图上的最大力矩和均方根力矩来选择或校核驱动轧机电动机的功率大小。,图1-76-1各种轧机的静负荷图(a)单独传动的连轧机或一道中轧一根轧件者,图1-76-1各种轧机的静负荷图(b)单机架轧机轧数道者,图1-76-1各种轧机的静负荷图(c)同时轧数根轧件者,图1-76-1各种轧机的静负荷图(d)集体驱动的连轧机,图1-76-2可逆式轧机传动负荷图,（5）主电机的功率计算对电机的功率进行计算包括两部分：一是由负荷图计算出等效力矩不能超过电机的额定力矩；二是负荷图中的最大力矩不能超过电机的允许过载负荷和持续时间。1）等效力矩计算及电机的校核,）电机功率的计算对于新设计的轧机，需要根据等效力矩计算电机的功率，即：式中电机的转速，r/min；由电机到轧机的传动效率。,本节应掌握的知识点：1.连续轧制的基本概念；2.连续轧制的基本规律；3.连轧过程堆、拉钢的计算。,1.8连续轧制理论,1.8.1连轧基本规律1.8.1.1连轧常数,1.8.1.2连轧速度条件1.8.1.3连轧力学条件,1.8.2.1秒流量计算,1.8.2考虑前滑值的秒流量和堆、拉钢