华北理工轧制原理课件01轧制过程基本概念

轧制原理主讲：张荣华金属材料与加工工程系概述

轧制是一种应用最为广泛的金属压力加工方法，世界上大约有90％以上的金属（包括黑色金属和有色金属）是经轧制成材的。轧制是将金属材料置于两个反向旋转的轧辊中，使之得到压缩变形。其结果是轧件在高度方向上尺寸减小，而宽度和长度方向上尺寸增加（就一般情况而言），从而得到我们所需要的尺寸和形状。一、轧制理论的特点1.《轧制理论》是一门具有”实用技术”性质的学科。2.《轧制理论》的任务是试图通过实际中的轧制生产以及实验室的科学实验来寻求金属在轧制过程中的变形规律。3.《轧制理论》来源于生产实践，同时又指导生产实际。二、轧制理论所研究的问题1.产生塑性变形；2.形状和尺寸发生变化；3.组织和性能的改变。三、关于简单轧制过程满足如下四条者称为简单轧制过程：1.两辊都传动，两辊径相等，圆周速度相同；2.轧件匀速运动，即无加、减速的变化；3.轧件材料各向同性、均质；4.轧件除受轧制压力外，无其他外力作用。第一章轧制过程基本概念

1.1

轧制过程三阶段及变形区基本参数计算1.1.1

轧制过程三阶段

1)咬入阶段一般将轧件的前端与轧辊相接触到轧件被咬入轧辊称为咬入阶段。此时的主要问题是轧辊能否把轧件拽入轧辊中进行塑性变形-即能否咬入。图1(a)中的角为轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角，称之为咬入角。

2)

充满变形区阶段轧件被咬入后，随着轧辊的转动，轧件前端AB由入口断面向出口断面运动，直至充满变形区，此阶段称为”充满变形区阶段”，见图1(b)。

3)稳定轧制阶段

轧件前端运行出轧辊后，一般情况下就不存在咬入问题了，故此时为稳定轧制阶段,见图1(c)。图1

轧制过程三阶段示意(a)(b)(c)a1.1.2

变形区基本参数计算

1.

压下,宽展及延伸变形设工件在轧制前的尺寸为及（断面积），轧制后变为及（断面积），则变形区内的高度、宽度及长度方向的变形参数可列为下表1-1表1-1各种变形参数的表示绝对变形相对变形变形系数对数变形系数压下宽展延伸2.

各参数之间的关系

①

变形系数之间的关系：

根据体积不变条件，有

可见变形系数之间满足体积不变条件。说明：①若已知产品的尺寸，利用上述参数可推算出所需的坯料大小；②为计算方便，定义压下系数，而非；③延伸系数；④高度方向的相对变形也称”压下率”，此为工程术语。②延伸系数之间的关系

这里指总延伸系数、道次延伸系数、平均延伸系数，即三者之间的关系。根据定义，有而有③压下率之间的关系

这里指积累压下率与道次压下率（与)之间的关系，根据定义，积累压下率为道次压下率为即则有如此递推，有下式成立：

该式可写成即

即有3.

压下量与咬入角及轧辊直径之间的关系

这里指与及的关系。如图2所示，而其中的因此OB图2变形区形状图示AlHhEa4.

变形区长度L

接触弧的水平投影称为变形区长度，由图2可知：其中轧制原理

主讲：张荣华金属材料与加工工程系

主要内容各参数之间的关系咬入条件稳定轧制时的咬入条件改善咬入条件的措施3.

压下量与咬入角及轧辊直径之间的关系这里指与及的关系,如图2所示。而其中因此OALHhBE图2变形区形状图示4.

变形区长度l接触弧的水平投影称为变形区长度，由图2可知：其中1.2

咬入条件与稳定轧制条件1.2.1

咬入条件

轧制过程能否实现，首先取决于轧件能否被咬入，那么何时能咬入何时不能咬入就是我们所研究的问题。现在，从轧件与轧辊刚刚接触时，轧件的受力入手导出咬入条件。为易于确定轧辊对轧件的作用力，首先分析轧件对轧辊的作用力。咬入条件分析

图2-1

轧件与轧辊开始接触瞬间作用力图解

咬入条件讨论

:拉入力

:推出力，顺利咬入，不能咬入，临界状态

图2-2

轧件咬入时的受力PTPxTx咬入条件推导过程由图2-2所示，设接触面上的摩擦规律为则:自然咬入条件为即亦即其中为摩擦角。咬入条件得出咬入条件可写成：

该式表明，当摩擦角大于（充其量等于）咬入角时，可实现自然咬入。如图2-3所示，若，则与的合力一定偏向出口侧，故可顺利实现咬入。PTN图2-3轧件顺利咬入时的受力1.2.2稳定轧制时的咬入条件

金属充满变形区后就进入了稳定轧制阶段，此时能够继续轧制的条件称为稳定轧制条件。如图2-4所示，假定接触面上单位压力均匀分布，则与的作用点位于接触弧的二分之一处，若轧制能够继续进行，必有即则亦即

图2-4.轧件在稳定轧制时的受力PTPxTx1.2.2

改善咬入条件的措施根据咬入条件，可知措施有二：减小或者增大1.减小咬入角由可知，若使有如下两法：

(1)

压下量一定，增大辊径；

(2)轧辊直径一定，减小压下量。实际生产中，经常采用“强迫咬入”的方法，采用楔形件或在坯料头部撒氧化铁皮渣子。改善咬入条件的措施2.增大摩擦角增大，也即增大摩擦系数。由于轧制时，受许多因素的影响，情况较复杂，但就改善咬入条件来说，可从如下几方面考虑：(1)

改变轧件或轧辊的表面状态：在辊面上刻痕能够增大接触面的摩擦，但此法只适用于粗轧条件。对精轧，考虑表面质量不用此法；改变轧件的表面状态，对热轧可通过清除轧件表面的炉生氧化铁皮来使增加。改善咬入条件的措施(2)合理调节轧制速度