材料成形工藝學(xué)-軋制理論-前滑2---BD.

1、2022-5-2512022-5-2524 軋制過程中的縱變形前滑和后滑v軋制時(shí)存在前滑和后滑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象使軋件的出輥速度與軋輥的圓周速度不相一致v這個(gè)速度差在軋制過程中并非始終保持不變的，它受許多因素的影響而變化。v連軋機(jī)上軋制和周期斷面鋼材的軋制等都要求確切知道軋件進(jìn)出軋輥的實(shí)際速度q那么，軋件的速度與軋輥周速之間存在什么關(guān)系呢？q這就是本章要討論的問題。 2022-5-253v剩余摩擦力的概念 軋件從開始咬入到軋制建成的過程中，有利于軋件咬入的水平分力Tx不斷增加，而阻礙軋件咬入的水平分力Nx不斷減小，Tx-Nx的差值愈來愈大，也就是咬入過程所要求的靠摩擦作用的曳入力愈來愈富余。剩余摩

2、擦力TscossincosNNfNTTxxs)( NTs當(dāng) 很小時(shí)，)sincos(tan)sincos(NfNTstan,sin, 1cos,2022-5-2544.1軋制時(shí)的前滑與后滑v4.1.1前滑與后滑概念的引出及定義前滑與后滑概念的引出及定義v1）前滑與后滑概念的引出）前滑與后滑概念的引出金屬流動(dòng)分界線說明軋件的延伸是被壓下金屬向軋輥入口和出口兩方向流動(dòng)的結(jié)果2022-5-255v（1）后滑：軋件進(jìn)入軋輥的速度H小于軋輥在該點(diǎn)處線速度 的水平分量 cos,這種現(xiàn)象叫做后滑。v（2）前滑：軋件的出口速度 大于軋輥在該處的線速度h，這種現(xiàn)象叫做前滑。v2）前后值的定義公式2022-5-2

3、56后滑值v如果將前滑式中的分子和分母各乘以軋制時(shí)間 t ，則得2022-5-2573）前滑值的實(shí)驗(yàn)測定v如果事先在軋輥表面上刻出距離為LH 的兩個(gè)小坑則軋制后測量 Lh 即可用實(shí)驗(yàn)方法計(jì)算出軋制時(shí)的前滑值。2022-5-2584.1.2 前后滑與有關(guān)工藝參數(shù)的關(guān)系v1）體積不變定律 v按秒流量體積相等的條件 v2)參數(shù)的關(guān)系v前后滑存在一定關(guān)系v前后滑是延伸得組成部分v當(dāng)一定，Sh升則 SH降。實(shí)際應(yīng)用中只要研究一種現(xiàn)象即可vvFvvFFFHhHHhhhHbhBHLlbhlBHLCOS)1 ()1 (COSV)1 (V1COSv1)1 (v)1 (vsssvssvsvHhhHHhHhH由后滑

4、公式得：由前滑公式得：2022-5-259v前滑區(qū)存在的必要性 2022-5-2510研究前滑的意義2022-5-25114.2 軋件在變形區(qū)內(nèi)各不同斷面上的運(yùn)動(dòng)速度 軋件無寬展，且沿每個(gè)高度斷面上質(zhì)點(diǎn)變形均勻，水平運(yùn)動(dòng)速度一樣。 軋件相對(duì)于軋輥來說，超前于軋輥，且在出口處的速度vh最大 vhv 軋件速度低于軋輥線速度的水平分量，并在入口處的速度vH最小 vHvcos 軋件和軋輥的水平分速度相等。 v=vcosvHv vh2022-5-2512單位時(shí)間內(nèi)通過變形區(qū)內(nèi)任意橫斷面上的金屬體積為常數(shù)常數(shù)hhxxHHvFvFvFhxhxvFFv hhvFFv 任意橫斷面上的速度和出口斷面速度的關(guān)系為：

5、 中性面上的速度和出口斷面速度的關(guān)系為：hhhyhhhhvhhvbhbhvFFv 忽略寬展，則hxhhxxhhhxhxvhhvbhbhvFFv 忽略寬展，則2022-5-25134.3 平輥軋制時(shí)中性角的確定中性面所對(duì)應(yīng)的角為中性角，在此面上軋件運(yùn)動(dòng)速度與軋輥線速度的水平分速度相等。在前滑區(qū)金屬力圖相對(duì)軋輥表面向前滑動(dòng)；在后滑區(qū)金屬力圖相對(duì)軋輥表面向后滑動(dòng)，因此，前、后滑區(qū)摩擦力的方向相反，都指向中性面。2022-5-2514作用在軋件單位寬度上得所有力在水平方向分力之和為零。即02coscossin0100bQQRdtRdtRdapxxxxxxxxxx假設(shè)單位壓力沿接觸弧均勻分布，則有ppx

6、xxfpt 積分后得到中性角公式：Rb f pQQf42cos12sinsin012022-5-2515前后張力相等或無前后張力時(shí)，則角很小時(shí)中性角簡化公式：f2cos12sinsin22sin2cos122sin)21 (2f2022-5-2516對(duì)公式 微分，微分為零時(shí)，得到中性角極大值：即當(dāng)咬入角等于摩擦角時(shí)，中性角有極大值。中性角最大值為：)21 (2f0221fddf tanf4)21 (2max2022-5-25172022-5-25184.4 前滑值的計(jì)算方法依據(jù)：v變形區(qū)各橫斷面秒流量體積不變。v變形區(qū)出口斷面金屬的秒流量應(yīng)等于中性面處金屬的秒流量。v忽略寬展量2022-5-2

7、519推導(dǎo)過程：hvhvhcosvv )cos1 (Dhhcos)cos1 (coshDhhhvvh1vvvvvShhhhhDhDhSh)cos1 (cos)cos1 (1cos)cos1 (coshhDSh)cos1)(cos(前滑值：2022-5-2520hhDSh)cos1)(cos(前滑值：影響前滑值的工藝參數(shù)為軋輥直徑，軋件厚度，中性角曲線1：前滑與軋件厚度呈雙曲線的關(guān)系；曲線2：前滑與輥徑呈直線關(guān)系；曲線3：前滑與中性角呈拋物的關(guān)系。2022-5-2521hhDSh)cos1)(cos(前滑值：當(dāng)中性角很小時(shí)，22sin2cos1221cos) 1(22hDSh愛克隆得前滑公式：1

8、hDRhhDSh222在一般生產(chǎn)條件下，前滑值在210之間。2022-5-25222022-5-2523前滑值及中性角的計(jì)算：1.若軋輥圓周速度V=3m/s，軋件入輥速度VH=2.25m/s，延伸系數(shù)=1.5，計(jì)算該道次的前滑值？2.在D=650mm，材質(zhì)為鑄鐵的軋輥上，將H=100mm的普碳鋼軋成h=70mm的軋件，軋輥圓周速度為V=2m/s, 軋制溫度為1100，計(jì)算前滑值。（利用芬克、愛克倫得、得里斯頓公式分別計(jì)算） 2022-5-25244 影響前滑的因素v生產(chǎn)實(shí)踐表明，影響前滑的因素很多。v歸納起來主要因素有：壓下率軋件厚度軋件寬度輥徑摩擦系數(shù)張力等等。2022-5-25251）壓下

9、率的影響v 由實(shí)驗(yàn)曲線可見，前滑隨壓，前滑隨壓下率的增而增，下率的增而增，其原因是由于壓下率增加，延伸系數(shù)增加。v當(dāng)h常數(shù)時(shí)，前滑增加非常顯著。咬入角不變，故前滑有顯著增加。v當(dāng) h 常數(shù)時(shí)或H常數(shù)時(shí)，壓下率的增加，延伸必然增加，但這是因 h 增加，所以咬入角增大，故剩余摩擦力減小，v兩個(gè)因素的聯(lián)合作用，使前滑雖有所增加，但沒有h常數(shù)時(shí)增加的顯著。2022-5-2526 2）軋件厚度的影響q終軋厚度h 減小，前滑增加。2022-5-2527 3）軋件寬度的影響v寬度小于一定值時(shí)（在此情況下為小于40毫米時(shí)），寬度增加前滑增加；大于一定值時(shí)，寬度再增加，則前滑為一定值。v因?yàn)閷挾刃r(shí)，增加寬度其

10、寬展減小，故延伸增加。當(dāng)大于一定值時(shí)，寬度再增加，寬展為一定值，故延伸也為定值，所以前滑值不變。v 2022-5-25284）軋輥直徑的影響v 前滑值公式可以看出，前滑值是隨輥徑增加而增加的v因?yàn)樵谄渌鼦l件相同的條件下，輥徑增加時(shí)咬入角就要降低，而摩擦角保持常數(shù)，所以穩(wěn)定階段的剩余摩擦力就增加，由此將導(dǎo)致金屬塑流速度的增加，也就是前滑的增加。2022-5-2529軋輥直徑對(duì)前滑的影響實(shí)驗(yàn)v如圖所示。輥徑D400毫米時(shí)，前滑值增加的較快；輥徑D400毫米時(shí)，前滑值增加的較慢.v這是由于輥徑增大時(shí)，伴隨著軋輥線速度的增加，摩擦系數(shù)相應(yīng)降低，所以剩余摩擦力的數(shù)值有所減少；v另外，當(dāng)輥徑增大時(shí)，B增大

11、，延伸相應(yīng)地也減少。v這兩個(gè)因素的共同作用，使前滑值增加的較為緩慢。2022-5-25305）摩擦系數(shù)的影響實(shí)驗(yàn)證明，f 越大，在壓下率相同的條件下，其前滑越大。這是由于f增大，剩余摩擦力增加，因而前滑增大。利用前滑公式可知，f增加導(dǎo)致中性角增加，因此前滑也增加如圖所示2022-5-2531軋制溫度對(duì)前滑的影響v凡是影響摩擦系數(shù)的因素（如軋輥材質(zhì)、軋件化學(xué)成分、軋制溫度和軋制速度等）均能影響前滑的大小2022-5-25326）張力對(duì)前滑的影響）張力對(duì)前滑的影響v前張力增加時(shí)，則使金屬向前流動(dòng)的阻力減少，增加前滑區(qū)，使前滑增加。v反之，后張力增加時(shí)，則后滑區(qū)增加。2022-5-2533v如圖實(shí)驗(yàn)

12、結(jié)果完全證實(shí)了上述分析的正確性。v在輥徑D200毫米的軋機(jī)上，軋制鋁試件，采用不同的h 值 ，用h0 .44 毫米，帶張力和不帶張力試驗(yàn)的結(jié)果。v有張力時(shí)，使前滑顯著地增加。2022-5-25347）孔型軋制時(shí)的前滑特點(diǎn)v沿孔型周邊各點(diǎn)軋輥的線速度不同，金屬的整體性和外端的作用使軋件橫斷面上各點(diǎn)又必須以同一速度出輥。引起孔型周邊各點(diǎn)的前滑值不一樣。v那么孔型中軋制時(shí)如何來確定軋件的出輥速度呢？隨著連軋型鋼的發(fā)展迫切要解決這個(gè)問題。但是到目前為止此問題還沒有很好解決。2022-5-2535目前解決的辦法為粗略估計(jì)孔型軋制時(shí)軋件的出輥速度，目前許多人是用平均高度法把孔型和來料化為矩形斷面，然后確定

13、軋輥的平均線速度和平均前滑。 也有的人把異型孔型和軋件畫成幾個(gè)矩形斷面區(qū)域，分別計(jì)算各區(qū)的軋輥線速度、前滑和軋件出輥速度，然后考慮各區(qū)占的比重來確定軋件平均出輥速度。 應(yīng)指出，孔型軋制時(shí)確定軋件出輥速度的這些方法是很不精確的。這方面還有待于深入研究。2022-5-25364.6 連續(xù)軋制的基本理論v連續(xù)軋制在軋鋼生產(chǎn)中所占的比重日益增大，下面就連軋工藝設(shè)計(jì)方面所必要的參數(shù)進(jìn)行一定的探討。2022-5-25374.6.1 連軋的特殊規(guī)律v連軋：軋機(jī)順序排列，軋制線上每一機(jī)架的秒流量保持相等，軋件同時(shí)通過兩架或兩架以上軋機(jī)的軋制方式稱為連軋。連軋?jiān)谲堉七B軋?jiān)谲堉频淖冃螚l件、的變形條件、運(yùn)動(dòng)學(xué)條件運(yùn)

14、動(dòng)學(xué)條件和力學(xué)條件和力學(xué)條件等都具有一等都具有一系列的特點(diǎn)系列的特點(diǎn)。2022-5-2538連軋關(guān)系連軋關(guān)系一、連軋的變形條件一、連軋的變形條件2022-5-2539連軋關(guān)系續(xù)連軋關(guān)系續(xù)軋件在各機(jī)架軋制時(shí)的秒流相等即為一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)稱為連軋常數(shù)。以C代表連軋常數(shù)時(shí)，則C1=C2=C3.=Cn=C2022-5-2540二、連軋的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件二、連軋的運(yùn)動(dòng)學(xué)條件CqqHihi1三、連軋的力學(xué)條件三、連軋的力學(xué)條件1Hihivv2022-5-2541四、連軋張力四、連軋張力2022-5-2542四、連軋張力四、連軋張力LavvLEBAqvvLEdtdqvehHBthH101212EB, )(A)1

15、 ()(式中：張力公式：張力微分方程：2022-5-25434.6.2前滑系數(shù)和前滑值v前滑的大小以前滑系數(shù)和前滑值來表示，其計(jì)前滑的大小以前滑系數(shù)和前滑值來表示，其計(jì)算式如下算式如下：2022-5-2544孔型軋制時(shí)前滑值孔型軋制時(shí)前滑值2022-5-25454.6.3堆拉系數(shù)和堆拉率堆拉系數(shù)和堆拉率：v在連續(xù)軋制時(shí)，實(shí)際上保持理論上的秒在連續(xù)軋制時(shí)，實(shí)際上保持理論上的秒流量相等使連軋常數(shù)恒定是相當(dāng)困難的，流量相等使連軋常數(shù)恒定是相當(dāng)困難的，甚至是辦不到。為了使軋制過程能夠順甚至是辦不到。為了使軋制過程能夠順利進(jìn)行，常有意識(shí)地采用堆鋼或拉鋼的利進(jìn)行，常有意識(shí)地采用堆鋼或拉鋼的操作技術(shù)操作技術(shù)

16、。 例如v一般對(duì)線材在連續(xù)軋機(jī)上機(jī)組與機(jī)組之間采用堆鋼軋制v機(jī)組內(nèi)的機(jī)架與機(jī)架之間采用拉鋼軋制。拉鋼軋制有利也有弊，利是不會(huì)出現(xiàn)因堆鋼而產(chǎn)生的事故。弊是軋件頭、中、尾尺寸不均勻，特別是精軋機(jī)組內(nèi)機(jī)架間拉鋼軋制不適當(dāng)時(shí)，直接影響成品質(zhì)量使軋材的頭尾尺寸超出公差。一般頭尾尺寸超出公差量與最末幾個(gè)機(jī)架間的距離有關(guān)。因此，為減少頭尾尺寸超出公差，除采用微拉鋼(微張力軋制)外，還應(yīng)當(dāng)盡可能縮小機(jī)架間的距。2022-5-25461）堆拉系數(shù): v堆鋼或拉鋼的一種表示方法堆鋼或拉鋼的一種表示方法有不同要求同，連軋帶，線棒材均不同軋材，堆拉要求不鋼軋制為堆鋼軋制，反之為拉值大于各機(jī)架堆拉系數(shù)。1Kkkkscs

17、ckscsckscsckn211n1nnnn33222221112022-5-25472）堆拉率堆鋼或拉鋼的另一種表示方法堆鋼或拉鋼的另一種表示方法為堆鋼軋制值為正拉鋼軋制，反之各機(jī)架堆拉率。n211n1n1n1nnnn33332222222111scscscscscscscscsc1001002022-5-2548習(xí)題：設(shè)初始狀態(tài)的V1=10m/s，s=500N/mm2， S1h0=5%, a=0.002。 機(jī)架間距離L=4.2m, E=2.1105N/mm2, 當(dāng)V2H原有的基礎(chǔ)上增加1%時(shí)，求張力動(dòng)態(tài)變化。設(shè)初始狀態(tài)為無張力軋制，V1=5m/s，s=600N/mm2， S1h0=4%,L=4m, E=2.1105N/mm2, a=0.003。 欲使軋件產(chǎn)生的張應(yīng)力q為s的10%，求V2