塑性加工工艺

2改善咬入条件的途径根据咬入条件卩三a，凡是能够提高卩角的一切因素和降低a角的一切因素都有利于咬入。（1） 降低咬入角a根据式 ，a的大小与压下量和辊径有关。压下量越小或辊径越大a就越小，从而有利于咬入。轧件前端做成锥形或圆弧形,以减小咬入角,易于实现自然咬入。采用大辊径轧辊,可使咬人角减小,以满足大压下量轧制。减小道次压下量，降低其变形率。但Ah减小，生产效率下降,这种方法在生产中一般不采用。强迫咬入,即给轧件施以轧制方向的水平推力,如用推锭机将轧件推入辊间等。外力作用使轧件前端被轧辊压扁,实际咬入角减小,而使正压力增加,接触面积增大,摩擦力增加,有利于咬入。咬入时调大辊缝,即减小压下量从而减小咬入角。稳定轧制过程建立后,再减小辊缝,加大压下量,带负荷压下。（2） 提高摩擦因数的方法改变轧件或轧辊的表面状态,以提高摩擦角。改变轧辊的表面状态,主要是通过在粗轧机轧辊上刻槽、焊点、滚花、打砂等,以提高摩擦因数。但在轧制高合金钢时由于质量要求较高,不允许从改变轧辊表面着手,只能是改变轧件的表面状态。合理地调节轧制速度。随轧制速度的提高,摩擦因数是降低的。因此可以低速实现自然咬入,稳定轧制建立后,再提高轧辊速度,以便提高生产率。三、轧制过程中金属的变形1高向变形在轧制过程中,轧件变形区内的应力、应变分布具有不均匀性,其不均匀性与几何形状系数l/h平有关。按几何形状系数的不同，把轧件沿断面高向的变形分成薄轧件和厚轧件两种情况进行讨论。（1） 薄轧件几何形状系数l/h平=0.5~1.0,热轧薄板和冷轧一般属于这种情况。①薄板轧制的变形特点轧件断面高度较小（即为薄轧件）,变形容易深透到内部。由于在轧件接触表面（表层）存在摩擦力,前、后滑区接触摩擦力方向均指向中性面,从而阻碍金属的塑性流动。由于表层金属的摩擦力作用,其延伸比中部小,变形呈单鼓形。此外,因轧制时的工具形状等因素影响,使金属的纵向流动远大于横向流动,所以金属的变形绝大部分趋于延伸,宽展很小。如轧制极薄带或箔材,轧件厚度很小,变形更容易深透到内部,整个变形区受接触摩擦力的影响很大,在轧件表层和中部都呈现较强的三向压应力状态。沿断面高向的应力和变形都趋于均匀,并认为“变形前的垂直横断面,在变形过程中仍保持为垂直平面”,即所谓“平断面假设”,宽展可忽略。金属质点的水平运动速度平辊轧制时金属质点不仅有塑性流动,而且还有轧辊旋转带动所产生的机械运动。所以变形区内沿高向金属质点水平运动速度是这两种速度叠加的结果。其水平运动速度的不均匀分布主要是受摩擦力的影响。沿断面高向的应力分布由于金属质点的流动速度沿断面高向分布不均匀,产生附加应力,因此沿断面高向的应力分布也呈现不均匀性。水平法向应力x沿断面高向的分布,如图。x在后滑区表层金属质点的水平速度比中部金属高,在前滑区比中部金属低。所以表层金属受水平附加拉应力,而中部金属受水平附加压应力。这种附加应力与接触摩擦引起的基本应力相叠加，就是轧件中实际水平应力O。（O值超过金属的强度极限时，轧件表面会产生横X X向裂纹）（2）厚轧件厚轧件的l/h平＜0.5,铸锭采用热轧开坯的前几道次一般属于这种情况。厚轧件的变形特点厚轧件的变形区几何形状系数较小，轧制过程受外端的影响较大，压缩变形不能深入轧仵内部，即只有表层金属才发生变形，轧件中心层几乎不发生塑性变形，致使外端深入到几何变形区内，出现表面变形。金属质点的水平运动速度当变形区形状系数l/h平〈0.5时，由于受外端的影响，金属流动速度出现不均匀分布。此时轧件表面和轧辊出现黏着现象，其表面金属质点水平速度和轧辊表面的水平速度相同。在后滑区，断面上金属质点水平速度由表层向内部逐渐减小，速度分布呈凹状;前滑区断面上金属质点水平速度，由表层向内部逐渐增大，速度分布呈凸状。轧件中部的金属不变形，运动速度恒定。外端也不变形，沿高向速度分布均匀。沿断面高向的应力分布在出、入口断面附近，由于表层区域的金属先变形，所以表层区域受附加压应力，而在中部区域内承受附加拉应力。变形区形状系数越小，附加应力就越大。在附加拉应力作用下，如果铸锭内部存在缺陷，当附加拉应力超过材料的断裂强度时，会被拉裂产生断裂，最后形成层裂此外，如果厚铸锭热轧时的道次加工率较小，轧件和轧辊发生黏着时，表面金属不变形，而表层金属发生变形。这样，表层金属势必拉着表面金属一起延伸，所以表面金属受附加拉应力作用，表层金属受附加拉压应力。其结果就有可能在轧件表面出现横向裂纹。轧件中部基本不变形，所以也承受拉应力在实际生产中，主要是通过施加润滑防止粘辊，或增大加工率，减小表层变形，来减小横裂现象。2轧制过程中的纵向变形轧件在轧制时，一部分金属纵向流动，使轧件延伸，另一部金属横向流动，使轧件形成宽展。影响板带厚度变化的因素：1、 轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响温度升高，变形抗力降低，轧制压力降低，轧机弹跳降低，板厚变薄2、 来料厚度不均匀的影响来料厚度降低，压下量降低，轧制压力降低，弹跳降低，板厚变薄减少3、 张力的变化4、 轧制速度的影响通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力摩擦系数降低，变形抗力降低，轧制压力降低，轧机弹跳降低，板厚变薄5、 原始辊缝的影响（2）板形控制原理板形控制技术主要是指板形控制设备技术、板形检测技术和控制系统设计技术三个部分。板形基本理论：轧制过程中的金属变形理论和张力分布理论。（基础）辊系变形理论。包括轧辊的弹性变形和热变形。（较为成熟）轧后板带材的板形判别理论。板形控制基本原理，边=hl=>h2,中:hl+cl=>h2+c2r沿宽度方向压縮率相等一理想的板形方程即要得到理想的板形，必须使轧制前的原始凸度率等于轧制后的凸度率◎如果在轧制前就有凸度的原料经过轧制后不可能同时得到理想的凸度和平直度口横向的厚度差只能在轧制的过程中与压缩比成比例减少，而不能完全消除。要保证均匀变形，就必须使后一道次轧制时轧辎的挠度小于前一道次轧辐的挠度口即在轧辐的强度相同的情况下，后一道次的轧制压力必须小于前一道次的轧制压力。♦普通轧机板形控制方法a调温控制法：人为地改变辊温分布，以达到控制辊型的目的。对于采用水冷轧辊的钢板热轧机，如发现辊身温度过高，可适当增大轧辊中段或边部冷却水的流量以控制热辊形。辊型调节的反应很慢，且急冷急热容易损坏轧辊。对于高速轧机，不能很好地满足生产发展的要求。b合理生产安排在一个换辊周期内，一般是按下述原则进行安排，即先轧簿规格，后轧厚规格；先轧宽规格，后轧窄规格；先轧软的，后轧硬的；先轧表面质量要求高的，后轧表面质量要求不高的;先轧比较成熟的品种，后轧难以轧的品种。c设定合理的轧辊凸度辊型设计的内容包括确定轧辊的总凸度值、总凸度值在一套轧辊上的分配以及确定辊面磨削曲线。d合理制定轧制规程轧制负荷的变化导致了辊缝凸度的变化，为了保证钢板板形良好，生产中必须首先对轧机各道次的负荷进行合理的分配。(3)先进板形控制技术①液压弯辗工作剜=槛WI醍通过向工悄艮或*播艮轴承座ifita液压弯i琵力.来瞬时改变ft輻的有效凸度或挠度.从而改变工悄瞬形状，达到改善板形目的。弯規方務*正弯鳳弯^力使H棍弯曲方向与轧制力使$L幄*负弯1昆=弯®力使*喘弯曲方向与轧制力使轧i昆弯曲方向相凤工作5瞬凸度増大，町以防止中浪特点’是一种滞后的板形控制于段，主要用来控制对称性的板形缺陷，是最常用、最基本的板形控制手段。

②HC轧机♦定义’是上下幄可以轴向欄醪动的轧机。hcJLWK式’幽融ciLfllr四扌gH借LUL②HC轧机♦定义’是上下幄可以轴向欄醪动的轧机。hcJLWK式’幽融ciLfllr四扌gH借LUL控制原理’消除四棍轧机轧制带钢时.辐与支播昆接触的有害接触区♦［板形控制能力高于普通四憫LflL边部蹄控制链力强。♦大压5轧制-1由于HC六辗轧机可以使ffl"覩径，下量轧制，有剂十买规大崔♦通过SLI艮的周期横移可以分散工作想的磨损及热凸I度（四ggHCSlfll）-③CW机*6C轧机是把一对轧慢C-fiE^J工作握）磨削康兗全一年的孫贬状（SK）.威対啟置，凸憧僅置相差・通迥上下两亍轧梅沿轴向反向移动，即可实规轧張凸度的连续可叢。移动方向不同・可得到凸強或凹世的辗鑼。匸蔺施冠醍缱b图为凸冊握缝・陆止中痕c图为凹形楹缝.消除收边痕。+特点；轧机工作辗帶移时，棍讎凸腔出可连簸有益小值娈到调整控-制扳略的龍力强。⑤2匚机♦定义上下丰艮交叉一定角度来改势證形状的丰Lfll躺跤叉迥族工宿支潮SSSX如图所示的上下工作辐与支承车誠对交思♦成对棍交兄将上工作^和上支撑$肪一对，将下工作辐和下支撑车眇一对，两对辐之间进行很小角度的交叉。它最适用于轧制宽带1肌交叉角度越大，工作丰瞬凸度越交叉角「^）0。〜1.5。。2影响金属流动的因素（1）金属强度：强度高（如合金），流动均匀。（f）（2）摩擦：挤压筒、模面、挤压垫片摩擦的影响„（3）温度：芯/表温度差、相变、摩擦条件变化„（4）工具形状：模角、垫片（5） 变形程度：4，均匀性降低，£>85%后趋于均匀；（6） 挤压速度：化流动更不均匀、塑性降低、Tn脆性区…三、挤压制品的组织与性能1组织特征：径向、轴向组织不均（润滑挤压、静液挤压、反向挤压等趋于均匀）影响因素：f、T、v、合金相等……原理：变形，再结晶（温度），相变，温度，摩擦，速度，导热性A变形不均匀变成程度不均匀外层大于内层〜中心晶粒粗大，外层细小尾部大于头部〜头部晶粒粗大，尾部细小头部铸造组织尾部摩擦时间长，附加剪切变形强烈，外层金属剪切变形高于前端，并向铸锭中心深入-后端出现全断面细晶B温度不均匀随挤压速度变化，挤压温度发生变化a） 挤压速度慢，后端冷却（如重有色金属一锡磷青铜）后端再结晶不完全，甚至纤维组织，细小前端再结晶，长大，粗b） 挤压速度快，后端升温，后端粗（如纯铝、软铝合金）C相变造成组织不均典型组织缺陷：（1）层状组织制品在折断后,呈现出与木质相似的断口,分层的断口表面凹凸不平,带有布状裂纹,方向与挤压制品轴向平行。（2）粗晶环挤压棒、型材时，或挤压后的淬火处理后，在制品尾部靠外层出现粗大晶组织。减少金属不均匀流动的措施A确定合理的工作带长度当型材断面较复杂，仅依靠合理布置模孔难以消除金属流动不均时，可采用不等长工作带。即：型材断面壁厚处的工作带长度大于壁薄处。也就是说比周长小的部分工作带长度大于比周长大的部分。比周长—型材断面周长（或某一部分的周长）与其所包围的截面面积的比值。B设计阻碍角当计算出的工作带长度超出其最大允许长度后，依靠设计不等长工作带的方法来调节金属流速已经不起作用，这时可在金属流速较快的模孔入口处作一阻碍角，以减缓该处金属的流动速度，达到均衡流速的目的。♦阻碍角—在型材壁较厚处的模孔入口侧做一个小斜面，以增加金属的流动阻力，该斜面与模子轴线的夹角叫阻碍角。阻碍角一般取3°~12°，最大不超过15°。C设计促流角与设计阻碍角相反，也可以在金属流速较慢、难变形的薄壁部位的模孔入口端面处作一有助于金属流动的促流角，以加快该处金属的流动速度，达到均衡流速的目的。促流角—在型材壁较薄处的模孔入口端面处做一个促流斜面，该斜面与模子平面间的夹角叫促流角。促流角一般取3°~10°。D采用平衡模孔挤压某些对称性很差的型材时，当模子上只能布置一个型材模孔时，为了平衡金属流速，采用平衡模孔方式。E设计附加筋条或工艺余量挤压宽厚比很大的壁板型材时，如果对称性很差，可采用附加筋条或工艺余量的方式平衡金属流速。F设计导流模或导流腔在型材模的前面，增加一个导流模，或在型材模入口端面作一个与挤压型材断面形状相似的模腔，在模腔的底部再设计模孔，人为的使金属流向流动阻力大的模孔入口处。G多孔对称布置模孔对于对称性极差的型材，采用多孔中心对称排列模孔，是解决流速不均最有效方法之一。空拉时的壁厚变化取决于Q—Qrm叮（°1+°2+°3）/3G—G>0,管壁增厚rmG—G=0，管壁不变rmG—G〈0,管壁变薄rm空拉能起到自动纠正管坯偏心的作用。（1）空拉壁厚可以变厚、变薄、不变；♦影响空拉壁厚变化因素：几何：相对壁厚（s/D。）、物理：相对拉拔应力（巧伽$平）（1） 相对壁厚。增加,向中心流动阻力增大,增厚量减小（2）相对拉拔应力。材质、状态：影响变形抗力、f、硬化速率；硬，增厚趋势若；道次加工率与加工道次：道次加工率增大，相对拉应力大n增壁空拉增幅减小（多道次/S增>单道次/S）;减壁空拉减壁幅度增加（多道次/S减〈单道次/S）。润滑条件、模子几何参数、拉拔速度：使拉应力增加,则增壁量减小、减壁量增加•空拉