【正文】 B表示，它與延伸阻力 ζs方向相反，削弱了延伸阻力，引起形成寬展的區(qū)域 ADB及 CGE收縮為 adb和 cge。 沿軋件寬度方向上的流動(dòng)規(guī)律 ?沿軋件高度方向金屬橫向變形的分布也是不均勻的。 ?一般情況下接觸表面由于摩擦力的阻礙，使表面的寬度小于中心層，因而軋件側(cè)面呈單鼓形。 ?當(dāng) l/h小于 ，軋件變形不能滲透到整個(gè)斷面高度，因而軋件側(cè)表面呈雙鼓形，在初軋機(jī)上可以觀察到這種現(xiàn)象。 復(fù)習(xí)思考題 ? 1 軋制過程基本概念 2 實(shí)現(xiàn)軋制過程的條件 ? 咬入條件 ? 穩(wěn)定軋制條件 ? 咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較 ? 改善咬入條件的途徑 咬入條件 ?咬入 ：依靠回轉(zhuǎn)的軋輥與軋件之間的摩擦力，軋輥將軋件拖入軋輥之間的現(xiàn)象。 ?實(shí)現(xiàn)咬入的關(guān)鍵是軋輥對(duì)軋件必須有與軋制方向相同的水平作用力。 ?軋件對(duì)軋輥的作用力 ?Q、 P、 T0 ?軋輥對(duì)軋件的作用力 ?N、 T 咬入條件 ?軋輥對(duì)軋件的作用力分解 ?N= Nx + Ny T = Tx + Ty ? 軋輥對(duì)軋件各作用分力的作用 ?垂直分力 Ny與 Ty對(duì)軋件起壓縮作用。 ?水平分力 Nx與 Tx對(duì)軋件的水平方向運(yùn)動(dòng)起作用。 ?Nx與軋件運(yùn)動(dòng)方向相反，形成咬入阻力； ?Tx與軋件運(yùn)動(dòng)方向一致，形成咬入力。 ?Nx=Nsinα ?Tx=Tcosα=Nfcosα ?f為摩擦系數(shù) 咬入條件 ?自然咬入 ：在沒有附加外力作用條件下實(shí)現(xiàn)的咬入。 ?自然咬入的條件是咬入力 Tx大于咬入阻力 Nx。 ?NfcosαNsinα ?ftgα ?因 f=tanβ， β為摩擦角 ?故 αβ 咬入條件 ?咬入力 Tx與咬入阻力 Nx之間的關(guān)系有以下 3種情況： ?TxNx，不能實(shí)現(xiàn)自然咬入，此時(shí) αβ。 ?TxNx，可以實(shí)現(xiàn)自然咬入，此時(shí) αβ ，稱為 自然咬入條件 。 ?Tx=Nx，處于平衡狀態(tài)，此時(shí) α=β ，是自然咬入的極限，稱為 極限咬入條件 。 穩(wěn)定軋制條件 ?軋件被軋輥咬入后，將經(jīng)歷充填輥縫到穩(wěn)定軋制的變化。 ? 充填輥縫階段： ?軋件前端中心角 δ=α→0。 ?合力作用點(diǎn)中心角 θ也自θ=α開始逐漸減小。 ?軋輥對(duì)軋件作用力的合力逐漸向軋制方向傾斜，向有利于咬入的方向發(fā)展。 ? 穩(wěn)定軋制階段： ?從 δ=0開始。 ?合力作用點(diǎn)的位置固定； ?θ達(dá)到最小值，不再發(fā)生變化。 穩(wěn)定軋制條件 ?設(shè)： 合力作用點(diǎn)系數(shù) ?則 ?穩(wěn)定軋制階段 ?TxNx， Tx=Tcosθ=Nfycosθ， Nx=Nsinθ ?此即 穩(wěn)定軋制條件 xK??? 1xxKK????= ta n ta n ta n yy y yxyyxfKK???????? 穩(wěn)定軋制條件 ?一般達(dá)到穩(wěn)定軋制階段時(shí)， θ=αy/2，即 Kx≈2，故可近似寫成 βyαy/2或 2βyαy。 ?即：若由咬入階段過渡到穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)不變且其他條件均相同時(shí)，穩(wěn)定軋制階段的允許的咬入角比咬入階段的咬入角可大 Kx倍或近似大 2倍。 ?可得： 極限穩(wěn)定軋制條件 ： yxK?? ?y x yK???tan yyxf K?? 咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較 ? 合力作用點(diǎn)位置或系數(shù) Kx的影響 ? 摩擦系數(shù)變化的影響 咬入階段與穩(wěn)定軋制階段咬入條件的比較 ?為比較從咬入階段向穩(wěn)定軋制階段過渡時(shí)咬入條件的變化，現(xiàn)比較其極限條件。 ?極限咬入條件： α=β ?極限穩(wěn)定軋制條件： αy=Kxβy ?其比值： ?可見，其差異取決于 Kx與 βy/β兩個(gè)因素，即合力作用點(diǎn)位置與摩擦系數(shù)的變化。 yyxyyxKKK??????????? 合力作用點(diǎn)位置或系數(shù) Kx的影響 ?其他條件不變時(shí)， Kx愈高，則 αy愈高，即在穩(wěn)定軋制階段允許實(shí)現(xiàn)較大的咬入角。 ?在填充輥縫階段，隨軋件前端在輥縫中前進(jìn)，軋件與軋輥的接觸面積增大，合力作用點(diǎn)向出口方向移動(dòng)，由于合力作用點(diǎn)一定在咬入弧上，所以 Kx恒大于 1。 ?在軋制過程中，產(chǎn)生的寬展愈大，則變形區(qū)的寬度向出口逐漸擴(kuò)張，合力作用點(diǎn)愈向出口移動(dòng)，即 θ角愈小，則 Kx值就愈高。 yyxK????? 摩擦系數(shù)變化的影響 ?冷軋及熱軋時(shí)摩擦系數(shù)變化不同 ?冷軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響甚小，可近似地取βy/β≈1。 ?熱軋時(shí)， βy/β1，即從咬入過渡到穩(wěn)定軋制階段摩擦系數(shù)在降低。 ?熱軋時(shí)產(chǎn)生 摩擦系數(shù)變化的原因?yàn)椋? ?(1) 軋件端部溫度較其他部分低，使咬入時(shí)的摩擦系數(shù)大于穩(wěn)定軋制階段的摩擦系數(shù)。 ?(2) 咬入時(shí)軋件與軋輥接觸和沖擊，易使軋件端部的氧化鐵皮脫落，所以摩擦系數(shù)較高。 ?影響摩擦系數(shù)降低最主要的因素是軋件表面上的氧化鐵皮。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往因此造成在自然咬入后過渡到穩(wěn)定軋制階段發(fā)生打滑現(xiàn)象。 摩擦系數(shù)變化的影響 ? 可見， K值變化較復(fù)雜，隨軋制條件不同而異。 ?冷軋時(shí)，可近似地認(rèn)為摩擦系數(shù)無變化。由于 Kx值較高，所以 K值也較高，說明咬入條件與穩(wěn)定軋制條件間的差異較大。一般是： ?熱軋時(shí)，由于溫度和氧化鐵皮的影響，使摩擦系數(shù)顯著的降低，所以 K值較冷軋時(shí)為小，一般是： ? 以上說明 ?穩(wěn)定軋制階段的最大允許咬入角比開始咬入時(shí)的最大允許咬入角大； ?相應(yīng)地，穩(wěn)定軋制階段的最大允許的壓下量比咬入時(shí)的最大允許壓下量大數(shù)倍。 ? 在生產(chǎn)實(shí)踐中有的采用 “帶鋼壓下 ”的技術(shù)措施，就是利用穩(wěn)定軋制階段咬入角的潛力。 ? ?2 ~ 2 ~ ??? ? ?? ? ~ ~ ???? 改善咬入條件的途徑 ?改善咬入條件是進(jìn)行順利操作、增加壓下量、提高生產(chǎn)率的有力措施，也是軋制生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的實(shí)際問題。 ?根據(jù)咬入條件 α≤β，可以得出：凡是能提高 β角的一切因素和降低 α角的一切因素都有利于咬入。 降低 α角的方法 ?由 ?可知，若降低 α角，必須： ? (1) 增加軋輥直徑 D ?當(dāng) Δh等于常數(shù)時(shí)，軋輥直徑 D增加， α可降低。 ? (2) 減小壓下量 Δh ?由 Δh=Hh可知，可通過降低軋件開始高度 H或提高軋后的高度 h，來降低 α，以改善咬入條件。 a r c c os 1 hD? ????????? 降低 α角的方法 ?在實(shí)際生產(chǎn)中常見的降低 α的方法有： ? (1) 鋼錠小頭進(jìn)鋼 ? (2) 強(qiáng)迫咬入 提高 β角的方法 ? (1) 改變軋件或軋輥的表面狀態(tài)，以提高摩擦角 ?清除爐生氧化鐵皮。 ? (2) 合理地調(diào)節(jié)軋制速度 ?低速咬入， 高速軋制。 復(fù)習(xí)思考題 3 軋制過程中的橫變形 —寬展 ? 寬展及其分類 ? 影響寬展的因素 ? 寬展計(jì)算公式 ? 在孔型中軋制時(shí)寬展特點(diǎn)及其簡化計(jì)算方法 寬展及其分類 ? 寬展及其實(shí)際意義 ? 寬展分類 ? 寬展的組成 寬展及其實(shí)際意義 ? 寬展 ：在軋制過程中，軋件沿橫向移動(dòng)的體積所引起的軋件寬度的變化稱為寬展。 ? 習(xí)慣上用軋件在寬度方向線尺寸的變化即 絕對(duì)寬展量表示。 ? 軋制中的寬展可能是希望的，也可能是不希望的。 ?當(dāng)從窄的坯軋成寬成品時(shí)希望有寬展，如用寬度較小的鋼坯軋成寬度較大的成品，則必須設(shè)法增大寬展。 ?若是從大斷面坯軋成小斷面成品時(shí)，則不希望有寬展，因消耗于橫變形的功是多余的，在這種情況下，應(yīng)該力求以最小的寬展軋制。 ?縱軋的目的是為了得到延伸，除特殊情況外，應(yīng)該盡量減小寬展，降低軋制功能消耗，提高軋機(jī)生產(chǎn)率。 ? 不論在哪種情況下，希望或不希望有寬展，都必須掌握寬展變化規(guī)律以及正確計(jì)算它，在孔型中軋制則寬展計(jì)算更為重要。 寬展及其實(shí)際意義 ?正確估計(jì)軋制中的寬展是保證斷面質(zhì)量的重要一環(huán)。 ?計(jì)算寬展 ：用各種模型公式計(jì)算估計(jì)的寬展。 ?實(shí)際寬展 ：在實(shí)際軋制過程中產(chǎn)生的真實(shí)寬展。 ?欠充滿 ：計(jì)算寬展大于實(shí)際寬展，孔型充填不滿，造成很大的橢圓度。 ?過充滿 ：計(jì)算寬展小于實(shí)際寬展，孔型充填過滿，形成耳子。 ?以上兩種情況均造成軋件報(bào)廢。 寬展分類 ? 自由寬展 ? 限制寬展 ? 強(qiáng)迫寬展 自由寬展 ?坯料在軋制過程中，被壓下的金屬體積其金屬質(zhì)點(diǎn)在橫向移動(dòng)時(shí)，具有沿垂直于軋制方向朝兩側(cè)自由移動(dòng)的可能性，此時(shí)金屬流動(dòng)除受接觸摩擦的影響外，不受其他任何的阻礙和限制，如孔型側(cè)壁、立輥等，結(jié)果明確地表現(xiàn)出軋件寬度上線尺寸的增加，這種情況稱為 自由寬展 。 ?自由寬展發(fā)生于變形比較均勻的條件下，如平輥上軋制矩形斷面軋件，以及寬度有很大富裕的扁平孔型內(nèi)軋制。 ?自由寬展軋制是最簡單的軋制情況。 限制寬展 ?坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，除受接觸摩擦的影響外，還承受孔型側(cè)壁的限制作用，因而破壞了自由流動(dòng)條件，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為 限制寬展 。 ?在孔型側(cè)壁起作用的凹型孔型中軋制時(shí)即屬于此類寬展。由于孔型側(cè)壁的限制作用，使橫向移動(dòng)體積減小，故所形成的寬展小于自由寬展。 強(qiáng)迫寬展 ?坯料在軋制過程中，金屬質(zhì)點(diǎn)橫向移動(dòng)時(shí)，不僅不受任何阻礙，且受有強(qiáng)烈的推動(dòng)作用，使軋件寬度產(chǎn)生附加的增長，此時(shí)產(chǎn)生的寬展稱為 強(qiáng)迫寬展 。 ?由于出現(xiàn)有利于金屬質(zhì)點(diǎn)橫向流動(dòng)的條件，所以強(qiáng)迫寬展大于自由寬展。 ?凸型孔型中軋制及有強(qiáng)烈局部壓縮的軋制條件是強(qiáng)迫寬展的典型例子。 寬展的組成 ? 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 ? 寬展沿軋件寬度上的分布 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 ?由于軋輥與軋件的接觸表面上存在著摩擦，以及變形區(qū)幾何形狀和尺寸的不同，因此沿按觸表面上金屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡與接觸面附近的區(qū)域和遠(yuǎn)離的區(qū)域是不同的。 ?因此寬展可由以下幾個(gè)部分組成： ?滑動(dòng)寬展 ?翻平寬展 ?鼓形寬展 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 ?滑動(dòng)寬展 ：變形金屬在與軋輥的接觸面產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)所增加的寬展量。 ?翻平寬展 ：由于接觸摩擦阻力的作用，使軋件側(cè)面的金屬，在變形過程中翻轉(zhuǎn)到接觸表面上，使軋件增加的寬展量。 ?鼓形寬展 ：軋件側(cè)面變成鼓形而造成的展寬量。 ?軋件總展寬量 11HB B B? ? ?2 1 2 1 2HB B B B B B? ? ? ? ? ? ? ?3 2 3 1 2 3Hb B B B B B B B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 3B B B B? ? ? ? ? ? ? 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 ?通常 理論寬展 及 計(jì)算寬展 是指將軋制后軋件的橫斷面化為同厚度的矩形之后，其寬度與軋制前軋坯寬度之差，即： ?軋后寬度 Bh，是一個(gè)為便于工程計(jì)算而采用的理想值。 hHB B B? ? ? 寬展沿軋件橫斷面高度上的分布 ?寬展的各組成部分的數(shù)值，隨摩擦系數(shù)和變形區(qū)幾何參數(shù)的變化而不同。它們有一定的變化規(guī)律，但至今定量的規(guī)律尚未掌握。 ?根據(jù)實(shí)驗(yàn)和初步的理論分析，它們之間有一些定性關(guān)系。 ?摩擦系數(shù) f值越大，不均勻變形就越嚴(yán)重，翻平寬展和鼓形寬展的值就越大，滑動(dòng)寬展越小。 ?各種寬展與變形區(qū)幾何參數(shù)之間有如圖所示的關(guān)系，當(dāng) 寬厚比越小時(shí)，則滑動(dòng)寬展越小，而翻平和鼓形寬展占主導(dǎo)地位。這是因?yàn)閷捄癖仍叫?，粘著區(qū)越大。 寬展沿軋件寬度上的分布 ?關(guān)于寬展沿軋件寬度分布的理論，基本上有兩種假說： ?均勻分布假說：寬展沿軋件寬度均勻分布。這種假說主要以均勻變形和外區(qū)作用作為理論的基礎(chǔ)。 ?不均勻分布假說：變形區(qū)可分為四個(gè)區(qū)域，即在兩邊的區(qū)域?yàn)閷捳箙^(qū)，中間分為前后兩個(gè)延伸區(qū)。 寬展沿軋件寬度上的分布 ?寬展沿寬度均勻分布的假說，對(duì)于軋制寬而薄的薄板，寬展很小甚至可以忽略時(shí)的變形可以認(rèn)為是均勻的。但在其他情況下，均勻假說與許多實(shí)際情況是不相符合的，尤其是對(duì)于窄而厚的軋件更不適應(yīng)。因此這種假說是有局限性的。 ?變形區(qū)分區(qū)假說，也不完全準(zhǔn)確，許多實(shí)驗(yàn)證明變形區(qū)中金屬表面質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的軌跡，并非嚴(yán)格地按所畫的區(qū)間進(jìn)行流動(dòng)。但是它能定性地描述寬展發(fā)生時(shí)變形區(qū)內(nèi)金屬質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的總趨勢(shì)，便于說明寬展現(xiàn)象的性質(zhì)和作為計(jì)算寬展的根據(jù)。 ?總之，寬展是一個(gè)極其復(fù)雜的軋制現(xiàn)象，它受許多因素的影響。 影響寬展的因素 ?基本原理： ?最小阻力定律 ?體積不變條件 ?影響寬展的因素可以歸納為： ?高向移動(dòng)體積 ?變形的縱橫阻力比 ? 影響軋件變形的基本因素分析 ? 具體工藝因素對(duì)軋件寬展的影響 影響軋件變形的基本因素分析 ? 有接觸摩擦?xí)r金屬的寬展與變形區(qū)水平投影的幾何尺寸的關(guān)系 ? 軋