(金属轧制工艺学)6轧制时的弹塑性曲线

轧制理论与工艺Rolling Theory and Technology,轧制时的弹塑性曲线Rolling elastic-plastic curve,陈泽军Tel-Mail： 重庆大学 材料科学与工程学院材料加工工程系,轧制时的弹塑性曲线,1 轧机的弹性曲线,轧制时轧机产生的弹性变形,分析：轧机在轧制过程中的情况如图所示。由图可知，由于整个机座产生了弹性变形，使轧辊原来的辊缝 S0 增大。,一、轧件实际出口厚度,1. 实际出口厚度h的计算公式,式中 机座弹性变形值，它符合虎克定律，故：,式中 轧制压力；,轧机刚性系数。,3. 刚性系数对弹跳值的影响,K 值越大，说明轧机的刚性越好，反映到辊缝中的弹跳值就越小。,不同的K值，产生S 值的大小是不相同的。,2. 刚性系数K的物理意义：,是指机座产生单位弹性变形值时的压力（ ）。,不同K值的弹跳变形S,轧机弹性曲线,轧辊弹性曲线,机架（包括轴承）弹性曲线,轧机弹性曲线,实际轧制条件下的曲线不是理想的直线，这个偏差主要表现在弹性曲线的开始阶段。它不是理想直线，而是一段曲线。,不是直线的原因是由于机座各部件之间在加工及装配过程中产生了一些间隙。开始阶段是各部件因公差所导致的间隙随压力消失的过程。,轧机弹性曲线,虽然轧机的机架断面积很大，有足够的刚度，但由于机架立柱很高，即使单位变形不大，立柱的总变形量也很大，完全不能忽略不计。一般来说，一个中型轧机在400-500t负荷作用下机架变形一般为1mm，如果弹性变形小于此值，就是刚度好的轧机了。,轧机弹性曲线,不论是理想弹性曲线，还是实际弹性曲线，厚度h是相同的。但组成厚度h的辊缝值S和弹跳值S是不同的。,轧机弹性曲线是轧辊和轧机机架弹性曲线的总和,轧机弹性曲线,由于开始阶段的曲线，导致直线交于S0处。此时，考虑轧机辊缝，曲线不从零开始，则轧件厚度为：,轧机弹性曲线,上面公式理论上是精确的，但实际有些因素影响它的精确度：（1）实际曲线有些弯曲；（2）实际辊缝S是个变值，（温度）。（3）轧辊的偏心度、椭圆度；（4）轧件的宽度；,二、弹性曲线的绘制,2. 零位调整,1. 绘制方法,（1）目的：在实际生产中，为了消除非线性段的影响。,（2）方法：在轧制前，先将轧辊预压靠到一定压力 （或按压下电机电流作标准），然后将此时的轧辊辊缝仪读数设定为零（即清零）。,当轧制压力为 P 时，轧出的轧件厚度为:,式中 人工零位辊缝仪显示的辊缝值；,清零时轧辊预压靠的压力。,可用来设定轧辊原始辊缝，可作为间接测量轧件厚度的基本公式。,三、弹跳方程对轧机调整有重要意义,人工零位法的弹性曲线,2 轧件的塑性曲线,一、概念：,用来表示轧制力与轧件厚度关系变化的图示就叫做塑性曲线。,如右图所示。,纵坐标表示轧制压力，横坐标表示轧件厚度。,轧件的塑性曲线,二、影响塑性曲线的因素,（1）金属变形抗力的影响（如图所示）：,当轧制的金属变形抗力较大时，则塑性曲线较陡（由1变为2）。在同样轧制压力下，所轧成的轧件厚度要厚一些（ ）。,变形抗力的影响,摩擦系数的影响,（2）摩擦系数的影响：,摩擦系数越大（由 ），轧制时变形区的三向压应力状态越强烈，轧制压力越大，曲线越陡，在同样轧制压力下，轧出的厚度越厚（ ）。,（3）张力的影响：,张力越大（ ），变形区三向压应力状态减弱，甚至使一向压应力改变符号变成拉应力，从而减小轧制压力，曲线斜率变小，使轧出厚度减薄（ ）。,（4）轧件原始厚度的影响：,同样负荷下，轧件越厚，则轧制压下量越大；轧件越薄，则轧制压下量越小。当轧件原始厚度薄到一定程度，曲线将变得很陡，当曲线变为垂直时，说明在这个轧机上，无论施以多大压力，也不可能使轧件变薄，也就是达到最小可轧厚度的临界条件。,三、 轧件的塑性刚度系数： 塑性曲线的斜率为轧件的塑性刚度系数，用M表示。,3 轧制时的弹塑性曲线,一、概念：,把塑性曲线与弹性曲线画在同一个图上，这样的曲线图称为轧制时的弹塑性曲线，如图所示。,轧制时的弹塑性曲线,二、 弹塑性曲线在生产中的应用,应用一：,图为已知轧机轧制带材时的弹塑性曲线。,由于某种原因，使摩擦系数增加，原来的塑性曲线将变为虚线所示。,摩擦系数的影响,应用二：,下图为冷轧时的弹塑性曲线。,实线所示为在一定张应力的情况下轧制工作情况，此时轧制压力为P，轧出厚度h，假如张力突然增加，达到q2，塑性曲线将变为虚线所示。,张力的影响,应用三：,下图表示轧件材料性质的变化在弹塑性曲线上的反映。,材料性质的影响,应用四：,所轧坯料厚度变化时，在弹塑性曲线上的反映如图所示。,来料厚度变化的影响,三、辊缝转换函数的引入,要想改变带材厚度，比如说使轧出厚度减薄0.1mm，调整压下（辊缝）的距离就要大于0.1mm，如果带材比较软，那么稍大一些就可以了，如果带材比较硬，就需要多压下一些，这个轧机的弹性效果称之为辊缝转换函数。以 表示。,1.概念：,辊缝转换函数,辊缝转换函数,当压下 时，负荷由A增至B，增加 ：由图可知：,辊缝转换函数,辊缝转换函数,辊缝转换函数,若 ，则：,2.辊缝转换函数的大小和它的变化，可借助弹塑性曲线来说明。,（1）对于厚而软的轧件，压下移动较少就可调整轧出厚度的尺寸偏差，换言之，此时辊缝转换函数1。,（3）当到一定值后，不管如何调整压下螺丝使其压下，轧出厚度不再变化，此时即0。,（2）当轧制薄而硬的轧件，压下调整必须有相当的量，才能校正轧出厚度尺寸变化的偏差。,辊缝转换函数,辊缝转换函数,厚软金属,薄硬金属,从图中可看出刚度不高的轧机存在的缺点，即当轧制参数有稍微的波动，立刻就会在成品尺寸上反应出来。,不同刚度轧机轧制情况,轧机刚度对尺寸的影响,轧制弹塑性曲线的实际意义,轧机调整原则图示,轧制弹塑性曲线的实际意义,一、通过弹塑性曲线可以分析轧制过程中造成厚