内科大《材料塑性成型设备》实验指导

实验一轧机登记一、通过轧机登记，熟悉轧机各组成部分的功能。二、实验说明图22130轧机传动机构简图1、130轧机简介130轧机为二辊实验轧机，一般用于实验性冷轧板材。该轧机传动机构设有三级减速装置，一级减速为皮带轮减速；二级减速为减速箱减速；三级减速为齿轮减速。其中实现二级减速的减速箱，是由速比不等的四组齿轮组成，靠轧机下部的手柄控制所需要的齿轮组工作，从而在轧辊上得到要求的转速。显然，搬动手柄，可使轧机最终有四个转速。就是说，该轧机将有四个传动比。2、一般轧机的主要设备及功能（1）轧辊；轧辊是轧钢机在工作中直接与轧件接触并使金属产生塑性变形的重要部分。它由辊身、辊颈及辊头三部分组成。常用轧辊材料有合金锻钢、合金铸钢、铸铁和半钢等。辊面硬度视轧辊在使用时的工作要求而定。（2）轴承：轧辊轴承用来支承转动的轧辊，并保持轧辊在机架中正确的位置。要求它应具有小的摩擦系数，足够的刚度和强度，寿命长并便于换辊。轴承形式一般分为滑动和滚动两种。（3）轧辊调整装置：轧辊调整装置的作用主要是调整轧辊在机架中的相对位置，以保证要求的压下量，精确的轧件尺寸和正常的轧制条件。上轧辊调整装置也称压下装置，就驱动方式而言，可分为手动、电动和液压三种。其中的平衡装置具有消除间隙，避免冲击及抬起上轧辊的作用，形式有弹簧平衡、重锤平衡和液压平衡三种。（4）机架：机架是轧钢机工作机座的骨架，它承受着轴承座传来的全部轧制力。因此要求它具有足够的刚度和强度。从结构上还要求机架能便于装卸轧钢机座上的各个零件，以及有快速换辊的可能性。根据结构的不同，机架分为闭式机架和开式机架两种。机架通常采用ZG35铸成，有时也有用ZG25制造的。铸铁机由于不能承受冲击载荷，强度太低，已不再使用。（5）连接轴：连接轴是用于将动力由齿轮机座或电动机传递给轧辊。或从一个机座的轧辊传递给另一个机座的轧辊（机座按横列式布置）。目前应用较广泛的有万向接轴、梅花接轴和弧形齿接轴等三种形式。梅花接轴应用在轧辊中心线距离变化不大而且接轴的倾角不大于1-2度的轧钢机上。例如横列式型钢轧机。万向接轴分滑块式和十字头式两种，它们一般用在轧辊调整范围较大的轧机上。如滑块式万向接轴用于初轧机、冷、热板带轧机、钢管轧机、钢球轧机、中、厚板轧机等。而十字头式万向接轴用于带钢轧机、钢管轧机和立辊轧机等。弧形齿接轴具有传动平稳、噪音小、没有冲击振动、润滑条件好、重量轻、传动效率高、装卸方便、使用寿命长等优点。目前已在很大程度上取代了滑块式万向接轴和梅花接轴。但由于它的最大倾角为3度，不适于高转速的工作条件，所以，一般还是多用于带钢轧机、连续式小型轧机和线材轧机。（6）齿轮机座：其作用是将动力传给数个轧辊，一般由数个直径相等的齿轮封闭在箱体中组成。（7）减速器：减速器就是以一定的速比降低主轴转速，以达到适应轧辊转速的需要，同时提高电动机扭矩的目的。三、实验内容：对130轧机各组成部分进行较详细的了解和记录，并将测量数据填入轧机凳记录表。轧机登记表1概况2传动装置形式电机种类可逆性型式用途电压（V）轧材最大宽度mm电流（V）工作辊转速n/s功率（KW）工作辊线数m/s转速n/s外型尺寸长度mm可逆性宽度mm转速调节高度mm启动装置3轴承4机架形式材料轴承座材料型式调整窗口高度mm轴瓦材料窗口高度mm包角总高度mm冷却地面到辊缝距离mm润滑5上轧辊的平衡装置平衡方式轧辊行程6齿轮机座7轧辊机座形式材料状态传动轴齿形萧氏硬度辊身辊颈外径辊身加工精度齿高辊身长度平均直径辊身直径辊颈直径辊颈直径1辊颈长度辊颈直径2梅花头直径梅花头外径梅花头长度梅花头内径齿轮长度梅花头长度8轴套及联轴节压下量轴套材料压下螺丝螺丝形式长度螺距外径外内径联轴节材料传动齿轮对数长度总传动比外径压下量调节方式内径四、实验要求1、按“轧机登记表”的顺序进行逐项记录，不得遗漏。2、所有要求登记的部分，尽可能通过自己的实验测量得到，直接测量有困难的部分，可做简单的拆卸。3、根据图21中的有关数据，计算轧辊的四个转速及转动比。实验二轧机刚度系数的测定一、实验目的：通过实验进一步认清轧机刚度的意义，明确其重要性，并掌握一种测定轧机刚度的方法。二、实验条件：1、仪器、设备及工具130轧机、压力传感器、Y6D—3A动态电阻应变仪、毫安表、游表卡尺、外径千分尺。2、试件：铝试件四块、5×35mm、4×35mm、3×35mm、2×35mm三、实验说明轧钢机在轧钢时产生的巨大轧制力，通过轧辊、轴承、压力螺丝、最后传递给机架，由机架来承受。轧机上的所有这些零部件都是受力部分。他们在轧制力作用下都要产生弹性变形。因此，轧机受力时轧辊之间的实际受力要比空载时为大。我们把空载时的轧辊间隙称为原始辊缝S。而把轧钢时轧机的辊缝弹性增大量称为弹跳值f。f从总的方面反应了轧钢机座受力后轧机变形的大小，它与轧制力的大小成正比。显然，在相同的轧制力作用下，轧机弹跳越小则该轧机机座的刚性愈好。为了反映轧制力变化对辊缝弹性增大量的影响，我们以纵坐标表示轧制力，以横坐标表示轧辊的开口度，由实验方法作出轧机的弹性变形曲线如图23a。曲线与横坐标轴的交点，即为实际原始辊缝S0。由图可知，在轧制负荷较低时有一非线性线段，但在高负荷部分曲线的斜率逐渐增加，而趋于一定值。曲线的斜率就是机座的刚性系数。显然，所谓轧机的刚性系数，就是当轧机的辊缝值产生单位距离的变化时所需的轧制力的增加量，即：K=△P/△f式中：△f—弹跳值的改变量。当轧机弹性变形曲线为一直线时如图23b。曲线与横坐标的交点称为理想原始辊缝S0。此时，刚性系数可可表示为：K=P/f式中f—弹跳值则轧出钢板的厚度可用下式表示：h=S0f=S0+P/K即P=(h-S0四、实验内容：用轧板法测定轧机的刚度系数。五、实验步骤：1、检查所有实验用仪器设备工作是否正常。2、取一块铅试件，再调好的辊缝中轧制。测出铅试件的轧厚度，即实际原始辊缝S0。3、将铝试件按排练1＃2＃3＃4＃的顺序编号，测量原始尺寸，然后在调好的辊缝中依次进行轧制，同时记录轧制压力。4、用外径千分尺在轧后试件上六处进行厚度，取平均值。5、将实验数据填入实验数据表。NOHmmK(mm)P(τ)S0FK备注h1h2h3h4h5h6hcpP1P2P总六、实验要求：由实验数据绘出该轧机的弹性变形曲线，并对实验结果进行分析。七、注意事项：1、轧机调整后，不得随意调轧辊辊缝。2、送料时尽量在轧辊中间，并使试件垂直于轧辊。八、思考题：1、原始辊缝S、S0’及S02、为什么用铅试件作为试辊缝的材料？为什么？3、试分析轧机弹性变形曲线中非线性区的形成原因。附录一φ130轧机的操作规程1、开动前应检查轧机各部件情况，接轴、轴承等安装是否可靠。2、启动前需将电流表电源切断、待运转正常时再接通电流表，最大工作电流不得超过10安培。3、操作开关由专人负责，开动时要注意周围人员的安全，换档时必须停车，严禁运转时换档或更换轧制方向。4、轧机运转时禁止触动旋转部件，绝对禁止在轧辊转动时，在金属入口处擦拭轧辊。5、压下装置齿轮，每转动一个齿，上轧辊垂直位移0.06毫米，顺时针转动为压下。中间齿轮共40个齿，即手柄转动一圈（顺时针）压下量为2.4毫米。6、送轧件时，手应支撑于托板上。试件咬入后，手应松开试件，绝对禁止手跟随试件向轧机入口处前行。应尽可能使轧件在与轧制线重合与轧辊轴线垂直时，完成咬入和轧制全过程。7、轧机严禁轧制铝、铅、铜以外的金属。轧制过程中，若出现异常情况，应立即停车，并通知有关人员。轧件表面带有砂、石的应清理后再轧。8、轧机使用完后，必须清理设备，工具归还原处，废料投入废料箱内，不得带出实验室。附录二辊缝的调整1、为了能轧出所需厚度的轧件，必须预先给定所需的辊缝调整方法是：将两个轧辊压紧，此时辊缝为零。辊缝为零的标志是两轧辊接触面重合不透光线，压下手柄顺时针旋转困难，这时在压下装置的中间齿轮上，用粉笔做一标记。然后，逆时针旋转手柄到预计的齿数。要转动齿数＝调解量（mm）/0.06mm如：予调3毫米的辊缝（h=3mm），可先将两辊压重合，然后逆时针旋转手柄，使得齿轮转过50个齿。此时的辊缝为3毫米。在轧过一道后，再调辊缝就无需重复上述压合轧辊的过程。而只需在当前辊缝的基础上，调节下一道的辊缝如上述3毫米辊缝的基础；再调出h=2mm。则只需顺时针转动手柄使齿轮转过16.6个齿即可。附录三60吨万能材料试验机操作规程1、按下电源开关，指示灯亮。2、根据试件，选用测量范围（12吨、30吨、60吨），在摆杆上挂上或取下铊（A、A+B、A+B+C）。3、根据试件形状及尺寸，把相应的钳口装入上下钳口座内。4、在绘图器的转筒上，卷压好记录纸（方格纸），此项只在需要时进行。5、开动油泵，拧开送油阀使试台上升10毫米，然后关闭送油阀。如果试台已在升起位置时，则不必先开动油泵送油。6、将试件的一端夹于上钳口中（如试件较重时需调整平衡它）。7、开动油泵，调整主动指针使其对准零点。8、开动电动机，将下钳口形式降到适当高度，将试件另一端夹在下钳口中（须注意使试件垂直）9、将推杆的描绘笔放下，进入描绘状态（需要时才进行，并配好描绘比例）10、按试验要求的加荷速度，缓慢的拧开送油阀进行加荷试验。11、试件断裂或加载完毕后，关闭送油阀，并停止油泵工作。12、把记录数值的描绘笔抬起。13、打开回油阀卸去载荷后，将从动针拨回零点。14、取下试件注：压缩或弯曲试验可省略6和8项附录四游标卡尺的使用方法1、左手拿被测工件，右手四指握住主尺，拇指推动游标。使卡脚与被测工件完全重合。在测量较软金属（如铅）时，卡脚不得使其产生塑性变形。2、粗略测量时，只需用右手拇指推动游标即可，精确测量时，可用右手拇指旋动游标尾部的微调螺母，使卡脚压紧被测工件。3、如需保留所量尺寸，可将游标上方的紧定螺钉旋紧。此时，游标被固定于主尺之上，不能自由移动。4、读数时，整数部分（小数点前面部分）从主尺上读出;尾部部分（小数点后面部分）从游标上读出。5、尾数的确定方法是：每次测量，游标上总会有一条刻度线与主尺上的某一条刻度线重合，该刻度线指示的刻度即为尾数。（该刻度线在与主尺刻度线重合时，其相邻的左右两条刻度线在主尺上相对应的两条刻度线的内侧。即）6、卡尺不得摔落或轧碰。附录五实验要求1、轧钢实验所用设备较大，使用时切记注意人身安全，严格按操作规程操作，以免损坏仪器设备。2、轧钢实验中，很大部分