金属压力加工课件

简单轧制过程
轧制过程在上下两直径相同的
圆柱形刚性轧辊间进行，轧辊皆为
b0
传动辊、转速相同且转向相反；
b1
h0
轧件为各向同性的均匀连续体，
l0
只承受来自轧辊的作用力并且满足
h1 l1
屈服条件，轧件为矩形断面，轧制
前的横截面在变形过程中仍为平面。
轧制过程的简单描述
b0
b1
h0
l0
h1 l1
在轧制过程中，轧辊对轧件的作用力要同时产生两 个效果：将轧件拖入辊缝同时使之产生塑性变形。 在满足屈服条件的前提下，轧制过程能否开始取决 于轧辊是否能将轧件拖入辊缝。
轧制分类： 1. 按轧制温度分类
热轧 变形容易、易 皮产 、生 表氧 面化 粗糙 动、 大 冷轧 力性好、尺寸精确高
2. 按轧制产品分类
半成品轧制 即轧成各种尺寸的 开坯坯料 成品轧制 精 粗轧 轧小 高变 温形 、大压下量
3. 按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类
纵轧初、板带材、型、制 线轧 横轧齿轮、车轮、车轴转 等体 回 斜轧管材、钢球等变截面件
第九章 金属塑性加工
一、金属压力加工概述
塑 形 压力加工是指在不破坏金属自身完整性的 条件下，利用外力作用使金属产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原 材料、毛坯或零件的加工方法，也称为塑性成 形或塑性加工。
二、金属压力加工的特点
（1）材料利用率高：一般方法利用率为(60~70)%， 先进的可达(85~90)%。
因此，无论冷加工还是热加工，变形金属的密度和体积 的改变都是很小的，可以忽略这些变化而认为塑性变形前 后金属的体积是保持不变的，这就是体积不变定律。
h0b0l0 h1b1l1
h0b0l0 1 h1b1l1
1.4 轧件变形程度
轧件在高度、宽度和长度三个方向的变形分别称为： 压下、宽展和延伸。
Biblioteka Baidu对变形量
（ 2 ） 生 产 效 率 高 ： 线 材 轧 制 速 度 高 达 100m/s ， 在 12000kN压力机上每小时可生产出汽车、发动机曲 轴90件。
（3）产品质量高，性能好，缺陷少：可消除或降低 材料内部的某些缺陷，改善材料组织和性能。
（4）加工精度和成形极限有限：不能制造形状较复 杂的零件，低塑性材料不能成形。
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一、绪 论
轧制过程是由轧件与轧辊之间的摩擦力将轧件拉进 不同旋转方向的轧辊之间使之产生塑性变形的过程。
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金属材料尤其是钢铁材料的塑性加工，90%以上是通过 轧制完成的。由此可见，轧制工程技术在冶金工业及国民 经济生产中占有十分重要的地位。
一、绪 论
轧制加工的优点:
生产效率高； 金属消耗少； 加工容易（力能损耗）； 生产成本低； 生产批量大。
在轧制过程中，轧件高度减小。轧件在高度方向减 少的体积，要转移到轧件的宽度和长度方向，这一 变形过程不仅决定了轧制后的轧件尺寸，而且也影 响到轧件进出轧辊的速度。
轧制过程的简单描述
b0
b1
h0
l0
h1 l1
为使轧制过程顺利进行，主电机要具有足够的功率， 以通过轧辊提供轧件塑性变形所需的变形力，而所 需变形力的大小与轧件本身的性质和应力状态有关。 在实际轧制过程中，这一变形力又对轧辊产生反作 用而影响轧制过程。
（5）模具、设备费用高。
三、金属压力加工分类
(1)冷变形过程（冷加工）
塑性变形温度低于该金属的再结晶温度（室温） 特征：金属变形后产生加工硬化。
(2)热变形过程（热加工）
塑性变形温度高于该金属的再结晶温度。 特征：金属变形后会再结晶，塑性好，消除内 部缺陷，产生纤维组织。
四、发展
1 、 向 更 精 细 方 向 发 展 ， 齿 轮 精 锻 可 达 IT7 级 ， 铝 件 变 薄，拉深表面粗糙度Ra达0.05μm，箔铝冲孔内直径达 0.03mm，轧丝直径达0.016～0.023mm。
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAM技术，复合成形技术等。
3、研究与开发柔性成形技术，增量成形技术，净成形技 术，近净成形技术，复合成形技术等。
4、实现高速化、连续化、可控化加工。 5、研究与开发使环境净化，低噪音、小无震动、节省能
源、资源或再利用的加工技术。
第一节 轧 制
冷加工时，由于加工硬化和微裂纹的产生，金属密度略 有减小，但是各种金属和合金冷加工时密度通常只减小 0.1～0.2%，当进行中间退火和最终退火时，由于产生再结 晶，密度将增加到接近加工前的数值。
1.3 体积不变定律
热加工过程中，加工硬化和再结晶同时或依次产生，变形 金属的密度及体积在加工过程中可以认为是不变的。
1.2 轧制变形区及其主要参数
轧制变形区
轧件在轧辊作用下发生塑 性变形的区域称为轧制变形 区，在简单轧制条件下，即 轧件在进出轧辊处的断面与
辊面所围成的区域。 轧制变形区的主要参数有
咬入角和变形区长度。
b0
b1
h0
l0
h1 l1
咬入角 α
hRRcos
2
h2R 1co s
轧件开始进入轧辊时，轧件与轧辊的最先接触 点和轧辊中心的连线与两轧辊中心连线所构成的 圆心角，称为咬入角。稳定轧制时，咬入角即为 轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角。
h h0 h1
b b1 b0
l l1 l0
1.4 轧件变形程度
相对变形量
工程应变
真应变
变形系数
rh
h0 h1 h0
100
%
rb
b1 b0 b0
100
%
r l
l1 l0 l0
100
%
h
h1 ( dh ) ln h 0
h0
h
h1
1cosh
2R
sin 1 h
2 2R h
R
sin 1(1cos)
22 sin
22
变形区长度 l
轧件与轧辊之接触弧的水平投影长度，称为变形区长度。
l2 R2(Rh)2 2
l Rh h2 4
l Rh
1.3 体积不变条件
对于消除了铸态组织的已变形金属，塑性加工时金属的密 度变化很小或者不变。
4. 按轧制产品形状分类
板带材轧制 管材轧制 型材轧制 线材轧制
5. 按产品厚度分类
薄板(厚度<4mm)；
中板(厚度4~20mm)；
厚板(厚度20~60mm)；
特厚板(厚度>60mm，最厚达700mm)。
在实际工作中，中板和厚板通称为“中厚板”。
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1.1 简单轧制过程及其变形区