金属塑性加工学轧制理论与工艺样本
金属塑性加工技术及模具轧制
咬入角α; 变形区长度l(接触弧AB的水平投影长度);
变形区形状参数l/h平和B/h平,h平=(H+h)/2。
其中：变形区长度l
① 两轧辊直径相等时变形区长度
l=
② 两轧辊直径不相等时变形区长度, 假设两个轧辊的接触弧 长度相等,即:
❖ 轧件宽度的影响
条件相同时,宽展随轧件宽度的增大而增加。但 当轧件宽度增大到一定值后,宽展不再出现 明显变化。（轧件与轧辊的接触面积增大, 金属沿横向流动的摩擦阻力增大,大部分金 属将向纵向流动）（1-MB1,2-纯铝，32A12）
❖ 摩擦的影响
宽展随摩擦因数增大而增加。（摩擦因数增加 时,延伸和宽展的摩擦力都增加。但是延伸 区的接触面积比宽展区大…）
变形分成薄轧件和厚轧件两种情况进行讨论。
（1） 薄轧件
几何形状系数l/h平=0.5~1.0,热轧薄板和冷轧一般属于这种情况。
①薄板轧制的变形特点
轧件断面高度较小(即为薄轧件),变形容易深透到内部。由于在轧件接触 表面(表层)存在摩擦力,前、后滑区接触摩擦力方向均指向中性面,从而阻 碍金属的塑性流动。
影响摩擦因素：
轧辊表面、
轧制温度（主要是通过氧化铁皮的性质影响摩
擦因数：在热轧的低温阶段,生成的氧化铁皮
使接触表面摩擦因数升高,从而宽展增加。而
在高温阶段,由于氧化铁皮开始熔化,起着润滑
作用,使摩擦因数降低,从而宽展减小。
化学成分
（3）宽展的计算
宽展的影响因素很多,很难用一个确定的公式来表示。在实 际生产中习惯用一些经验公式。
③ 考虑轧辊弹性压扁时变形区长度
高精度轧制理论及技术PPT课件
h2>h1
0 S0 h1 h2 H h(H)
冷轧－－σ↑（K↑）→ P↑→ P/K↑→ h↑
P
2
P2 1
P1
σ2>σ1 h2>h1
0 S0 h1 h2 H h(H)
（2）速度变化－－通过f、油膜厚度、变形抗力等起作用
P
1
2 P1
P2
V 2>V 1
油膜厚度↑ h2<h1
0 S0 h2 h1 H h(H)
高精度轧制理论及 技术
教材：
金属塑性加工学－－轧制理论与工艺（第二版） 王廷溥，齐克敏主编，2002
主要参考书：
1，高精度轧制技术，黄庆学 梁爱生著，冶金工业出版社，2002。 2，高精度板带材轧制理论与实践，{美金兹伯格著，
姜明东 王国栋等译，冶金工业出版社，2000 3，带钢热连轧的模型与控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 4，带钢冷连轧计算机控制，孙一康著，冶金工业出版社，2002 5，金属塑性加工学----轧制理论与工艺（第二板），
考虑终轧温度要求时热连轧穿带速度设定计算：
Vmih ni f(TnC.........)...
Vn KhdnLlnttFF0nttww
Hi*
L i架
例－－当H↑→h↑
控制措施－－可↓S
P
由几何关系：
2
Hbd
P2
1 P－h 图的建立
1
1. P1
δ：辊热膨胀、磨损补偿
g H2> H1
h bc gc
K
H (H)h
a
bc d
a1、a2：可根据实测结果确定
Ss：设定or锁定值
产S ：生压的力后为果0时辊缝指示δ器S读数
塑性成形第14章塑性加工工艺(轧制挤压)
品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。 工艺特点： （1）加工温度低，产生加工硬化，需要中间退火。 （2）采用工艺冷却和润滑 （3）张力轧制
管材轧制
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
咬入角 entering angle
D R
O
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
h0
a
A
C
B
l
h1
l Rh (h2 ) Rh 4
b1
b0
tg
R
Rh ( h)
h R
2
h 2R
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率Biblioteka 表面夹杂暴露在钢材表面上的非金属物质称为 (1)钢坯带来的表面非金属夹杂物。 表面夹杂,一 般呈点状、块状和条状 (2)在加热或轧制过程中，偶然有非金 分布，其颜色有暗红、淡黄、灰白等， 属夹杂韧(如加热炉的耐火材料及炉 机械的粘结在型钢表面上，夹杂脱落 渣等)，炉附在钢坯表面上，轧制时 后出现一定深度的凹坑，其大小、形 被压入钢材，冷却经矫直后部分脱落 状无一定规律。
名。例工、槽、角钢的腿长、腿短、腰 (2)切深孔切人太深，造成腿长无法消除。 厚、腰薄及一腿长，一腿短。
斜轧穿孔生产管材
板带材轧制
特点：宽厚比（B/H）大 规格：中厚板（中板4~20mm，厚板20~60mm，
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
《金属的轧制》课件
CATALOGUE
目 录
• 轧制技术概述 • 轧制的基本原理 • 轧制工艺流程 • 轧制设备与工具 • 轧制技术的发展趋势与展望
01
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轧制技术概述
轧制技术的定义
轧制技术是通过旋转轧辊对金属施加压力，使其发生连续塑性变形的工艺过程。
轧制技术的基本原理是利用轧辊与金属之间的摩擦力，使金属产生连续的塑性变形 ，从而获得所需形状和性能的金属制品。
。
通过引入先进的传感器、控制 器和优化算法，实现对轧制过 程的实时监测和控制，提高产
品质量和生产效率。
智能化与自动化的轧制过程可 以减少人工干预和操作误差， 提高生产安全性和稳定性。
未来轧制过程的智能化与自动 化将进一步发展，实现更加智 能化的生产管理和决策支持。
新材料与新工艺的轧制技术探索
01 02 03 04
粗轧机
用于进一步轧制原料，使其接近成品 尺寸，通常具有中等轧制压力和道次 数。
精轧机
用于最终轧制成品，具有较小的轧制 压力和较多的道次数，以确保产品精 度和表面质量。
连轧机
多台轧机连续排列，实现连续轧制， 提高生产效率和产品质量。
轧辊的类型与材料选择
热轧辊
承受高温和较大轧制力，通常选 用高硬度和耐热性好的材料，如
随着新材料和新工艺的不断涌现，轧制技术也在不断探索和创新。
新材料如高强度钢、不锈钢、钛合金等具有更高的强度和耐腐蚀性能 ，需要新的轧制技术和工艺来满足其加工要求。
新工艺如轧制复合技术、轧制变形控制技术等可以显著提高产品质量 和性能，满足更加复杂和多样化的市场需求。
探索新材料与新工艺的轧制技术需要不断投入研发力量，加强产学研 合作和技术交流，推动轧制技术的不断创新和发展。
金属塑性变形与轧制原理ppt2011.3
x x m , y m , z z m y
1.9应力与应变的关系 弹性变形时应力与应变的关系：由材料力学知,单向应力状态时的应力与应变 关系是虎克定律,一般应力状态的各向同性材料,应力与应变关系服从广义虎克定律:
1 [ x ( y z )] E 1 y [ y ( z x )] E 1 z [ z ( x y )] E
1.2直角坐标系中一点的应力状态
应力状态：过一点所有不同方位的截面上的应力集合称为该点的应力状态。 取六面体中三个相互垂直的表面作为微分面，如果这三个微分面上的应力为已知， 则该单元体任意方向上的应力分量都可以定出。这就是说，可以用质点在三个相互 垂直的微分面上的应力完整地描述该质点的应力状态。 三个相互垂直微分面上的应力都可以按坐标轴的方向分成三个分量。三个应力 分量中有一个是正应力分量另外两个则是剪应力分量 ABCD面叫x面，CDEF面叫y面，CFGB面叫z面。 每个应力分量的符号都带有两个下角标。第一个角标表示该应力分量的作用面， 第二个角标则表示它的作用方向
2v H h R H h
hx
轧制
拉伸
l lL L ln
vy
1.8球应力分量与偏差应力分量 一般来说,物体的变形可以看作是体积变形和形状变形的总和.因此,一点的应力状 态可分为两部分: 1.体积变化的应力分量,称之为球应力分量或静水压力分量. 2.物体几何形状变化的应力分量,称之为偏差应力分量. 球应力分量仅引起物体体积变化,偏差应力分量引起物体形状变化. 1 m ( 1 2 3 ) 3
x y z
斜面上的）主应力：没有剪应力的微分面称为过该点的主平面,主平面上的正应力 称为主应力。主平面的法线方向称为该点应力主方向或应力主轴。对应于任一 点的应力状态，一定存在相互垂直的三个主方向、三个主平面和三个主应力。 若选三个相互垂直的主方向作为坐标轴，那么可以使问题大为简化。三个主应 力用σ1 、σ2 、σ3 表示。 （2）主应力图示：表示一点的主应力大小和方向的应力状态图示。主应力 图示有九种。四个为三向主应力图，三个为平面主应力图，二个单向主应力图 示如下图
金属塑性加工学_轧制理论与工艺王廷溥齐克敏主编
1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布
И.Я. Тарновский根据实验研究把轧制变形区绘成 下图，用以描述轧制时整个变形的情况。
1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布
实验研究还表明，沿轧件断面高度方向上的变形不 均匀分布与变形区形状系数(l/h)有很大关系。
1)当l/h >0.5~1.0时，即轧件断面高度相对于接触弧 长度不太大时，压缩变形完全深入到轧件内部，形 成中心层变形比表面层变形大的现象；
沿轧件高度方向金属横向变形的分布也是不均匀的 。
一般情况下接触表面由于摩擦力的阻碍，使表面的宽度 小于中心层，因而轧件侧面呈单鼓形。
当l/h小于0.5时，轧件变形不能渗透到整个断面高度，因 而轧件侧表面呈双鼓形，在初轧机上可以观察到这种现 象。
复习思考题
1 轧制过程基本概念
不均匀变形理论：该理论认为，沿轧件断面高度方 向上的变形、应力和金属流动分布都是不均匀的。
其主要内容为：
(1)沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布 都不均匀；
(2)几何变形区内， 在轧件与轧辊接 触表面上，不但 有相对滑动，而 且还有粘着，所 谓粘着系指轧件 与轧辊间无相对 滑动；
1.2.1 沿轧件断面高向上变形的分布
为了了解和控制轧制过程，须对轧制过程形成的变 形区及变形区内的金属流动规律有一概括了解。
1.1 变形区主要参数
1.1.0 简单轧制过程 1.1.1 轧制变形区及其主要参数 1.1.2 轧制变形的表示方法
1.1.0 简单轧制过程
简单轧制过程：是指：
1)上下轧辊直径相等，转速相同，且均为主动辊； 2)轧制过程对两个轧辊完全对称； 3)轧辊为刚性； 4)轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用； 5)轧件在入辊处和出辊处速度均匀； 6)轧件的机械性质均匀
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
塑性加工学(轧制)
第三章轧制轧制是最主要的加工方法。
许多有色金属与合金材料也都是靠轧制方法进行生产。
在钢的生产总量中，除少部分采用铸造和锻造等方法直接制成器件以外，其余占90％以上的钢都须经过轧制成材。
由此可见，金属材料的轧制生产在国民经济中占有极其重要的地位。
上世纪六十年代以来，随着冶金和机械电气工业的进步，电子计算机自动控制技术的应用以及社会总体科学技术水平的提高，金属材料的轧制技术，在工艺、设备和理论上也都有着飞跃的发展。
总的看来，金属轧制工业技术发展的主要特点和趋势为：⑴轧制理论由于与实际结合更加紧密而得到迅速发展：板形控制、不对称轧制⑵生产过程日趋连续化，作业速度不断提高连铸一连轧技术⑶生产过程自动化日益完善⑷生产过程日趋大型化、专业化的同时，又转向发展中、小型灵活生产系统，亦即柔性生产系统⑸节约能源和金属消耗以降低生产成本、提高经济效益的新工艺新技术得到大力发展热轧—中温轧制—冷轧⑹采用自动控制及新技术以大大提高产品的尺寸精度及成型质量采用计算机自动控制、板型控制、不对称轧制等新技术和新轧机，都可大大提高板材尺寸、形状和表面质量的控制精度。
⑺发展合金材料与控制轧制工艺以提高材料性能质量生产合金材料，配合控制轧制、控制冷却新工艺，可以显著提高材料使用性能，延长使用寿命。
⑻不断扩大材料品种规格及增加板带材的产品比重第一节简单轧制过程的基本概念轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件形成的摩擦力，将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。
平辊轧制：轧件通过两个旋转方向相反的辊身均匀的圆柱体轧辊之间，发生塑性变形的过程，它是生产板、带、条、箔材的主要加工方法。
轧制目的：①使轧件获得一定的形状和尺寸②使轧件具有一定的组织和性能：Y、M、Y2，细晶粒······）一、简单轧制过程及变形参数㈠简单轧制过程轧制过程中，轧件的变形和力的变化是很复杂的，为了讨论问题方便，常把复杂的轧制过程简化成理想的简单轧制过程，简单轧制过程的假设条件：①两轧辊均为主传动辊，辊径相同，转速相等，轧辊为刚性，上下轧辊完全对称；②轧件只受轧辊作用，不受其他外力作用（张力或推力）；③轧件的性能均匀(各部分的ζS、ζb、δ等相同)；④轧件的变形与金属质点的流动速度沿断面高度和宽度是均匀的。
金属塑性成形原理及工艺
2
4．锻造
锻造的示意图如图 4 所示。 锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具 将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。 自由锻造不需要专用模具， 因而锻件 的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金 属的成形受到模具的控制，因而其锻件的外形和尺寸精度高，生产效率高，适用于大批量生 产，模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。
4
变形问题和轴对程问题； （5）屈服准则：屈雷斯加屈服准则、密席斯屈服准则、屈服准则的几何表达、平面问 题和轴对程问题中屈服准则的简化； （6）本构方程：弹性应力应变关系、塑性变形时应力应变关系的特点、塑性变形的增 量理论、塑性变形的全量理论；
六、课程要求
金属塑性加工原理的任务是研究塑性成形中共同的规律性问题， 就是在阐述应力、 应变 理论以及屈服准则等塑性理论的基础上， 研究塑性加工中有关力学问题的各种解法， 分析变 形体内的应力和应变分布，确定变形力和变形功，为选择设备和模具设计提供依据。所以， 要求大家： （1） 掌握金属塑性变形的金属学基础， 具体的说就是金属的结构和金属塑性变形机理。 （2）了解影响金属塑性和塑性成形的主要因素。 （3）掌握塑性变形的力学基础：包括应力分析、应变分析、屈服准则和应力应变关系。 （4）掌握塑性成形力学问题的各种解法以及其在具体工艺中的应用。
图4
5．冲压
冲压又可以分为拉深、弯曲、剪切等等。其示意图见图 5。 拉深等成形工序是在曲柄压力机上或者油压机上用凸模把板料拉进凹模中成形， 用以生 产各种薄壁空心零件。 弯曲是坯料在弯矩的作用下成形，如板料在模具中的弯曲成形、板带材的折弯成形、钢 材的矫直等等。 剪切是指坯料在剪切力作用下进行剪切变形，如板料在模具中的冲孔、落料、切边、板 材和钢材的剪切等等。
二篇金属的塑性成形工艺
<图6-10）最小阻力定律示意图
在镦粗中，此定律也称——最小周边法则
二、塑性变形前后体积不变的假设
弹性变形——考虑体积变化
塑性变形——假设体积不变<由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）
此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型
落料——被分离的部分为成品，而周边是废料
冲孔——被分离的部分为废料，而周边是成品
如：平面垫圈：制取外形——落料
制取内孔——冲孔
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切，
其过程分三个阶段
<1）弹性变形阶段<图8-1）
冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，板料中应力迅速增大。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙↑→弯曲、上翘↑SixE2yXPq5
§6-1塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂<定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析<质点流动方向）p1EanqFDPw
最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。DXDiTa9E3d
[注]按变形的模膛数：单膛锻模<如齿轮坯）
多膛锻模<图7-7）
§7-3锤上模锻成形工艺设计
模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步<选模膛）、选择设备及安排修整工序等。
最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定
一、模锻锻件图的制定
《轧制理论与工艺》习题集
《轧制理论与⼯艺》习题集《轧制理论与⼯艺》习题集绪论⼀.概念题1)轧制2)轧制分类3)平辊轧制4)型辊轧制5)纵轧6)横轧7)斜轧⼆.填空题三.问答题1)轧制有哪些分类⽅法，如何分类?2)轧制在国民经济中的作⽤如何?3)现代轧制⼯艺技术的特点和发展趋势如何?四.计算题第⼀篇轧制理论第1章轧制过程基本概念⼀.概念题1)轧制过程2)简单轧制过程3)轧制变形区(07成型正考)4)⼏何变形区5)咬⼊⾓6)接触弧长度(09成型正考)7)变形区长度8)轧辊弹性压扁(08成型正考)9)轧件弹性压扁10)绝对变形量11)相对变形量12)变形系数13)均匀变形理论14)刚端理论15)不均匀变形理论16)变形区形状系数⼆.填空题三.问答题1)简述不均匀变性理论的主要内容。
2)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上速度的分布特点。
3)简述沿轧件断⾯⾼度⽅向上变形的分布特点。
4)简述变形区形状系数对轧件断⾯⾼度⽅向上速度与变形的影响。
5)简述沿轧件宽度⽅向上的⾦属的流动规律。
四.计算题1)咬⼊⾓计算2)接触弧长度计算3)在?650mm轧机上轧制钢坯尺⼨为100mm×100mm×200mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.0m/s时，试求：(12分) (07成型正考) (08成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。
4)在?750mm轧机上轧制钢坯尺⼨为120mm×120mm×250mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.5m/s时，试求：(12分) (09成型正考)(1) 第1道次轧后的轧件尺⼨(忽略宽展)；(2) 第1道次的总轧制时间；(3) 轧件在变形区的停留时间；(4) 变形区的各基本参数。
第2章实现轧制过程的条件⼀.概念题1)咬⼊2)⾃然咬⼊3)⾃然咬⼊条件(07成型正考)4)极限咬⼊条件(09成型正考)5)稳定轧制6)合⼒作⽤点系数7)稳定轧制条件(08成型正考)8)极限稳定轧制条件⼆.填空题三.问答题1)简述改善咬⼊条件的途径。
第1章-塑性加工金属学
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
轧制原理与工艺
vh vγ
hγ h1
vh h1 vγ hγ
vγ v cos hγ h1 D(1 cos )
vh h cos h1 D (1 cos ) cos v h1 h1
Sh (1 cos )(D cos h1 ) h1
Sh
(1 cos )(D cos h1 ) h1
h 2R1 cos
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。
1 cos h 2R
sin
O
R
2
sin
2
1 h 2 R
1 (1 cos ) 2
3. 4 平辊轧制时的宽展计算公式
（1）Д.热兹公式
b C h
（2）E. 齐别尔公式
b C
（3）C.И.古布金公式
b (1
h Rh h0
h h h )( f Rh ) h0 2 h0
……
3. 5 侧压后平轧时的宽展
板带轧制中，采用侧压（立辊轧制）调整轧件宽度。侧压 后轧件横断面呈双鼓形，要再经过一道水平轧制消除双鼓 形，然后进入后续轧制道次。 侧压后平轧时轧件的宽展可以认为由两部分组成，一部分 是鼓形的回展Δbb，另一部分是除鼓形回展以外的轧件宽 展Δbs 。
（2）限制宽展
轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接触摩擦的 阻碍外，还承受孔型侧壁的限制作用，此时产生的宽展称 为限制宽展。
（3）强制宽展
在轧制过程中，金属质点横向移动时，除受接触摩擦的 阻碍外，还受其它因素的推动，此时产生的宽展称为强制 宽展。由于出现有利于金属质点横向流动的条件，所以强 制宽展大于自由宽展。
金属塑性加工学—轧制理论与工艺
1.简单轧制过程的条件，变形区及主要参数有哪些？P5—7答：简单轧制过程：轧制过程上下辊直径相等,转速相同，且均为主动辊、轧制过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件本身的力学性质均匀.变形区：(1）几何变形区：入口和出口截面之间的区域、(2）物理变形区：发生塑性变形的区域变形区参数：（1）咬入弧：轧件与轧辊相接触的圆弧。
（2）咬入角α：咬入弧所对应的圆心角称为咬入角。
(3）变形区长：咬入弧的水平投影.（4）轧辊半径R。
(5）轧件轧前、后的厚度H、h。
（6）平均厚度。
(7）轧件轧前、后宽度B、b。
(8）平均宽度。
（9）压下量2.改善咬入条件的途径。
P17答：由α≦β应使α↓,β↑1。
减小α方法：由α=arccos(1—△h/D) 1)减小压下量. 2）增大D. 生产中常用方法:3）采用开始小压下或采用带有楔形端的钢坯进行轧制的方法2。
提高β的方法：轧制中摩擦系数主要与轧辊和轧件的表面状态、轧制时轧件对轧辊的变形抗力以及轧辊线速度的大小有关1）改变表面状态,如清除氧化皮.2）合理调节轧制速度,随轧制速度提高摩擦系数降低，采取低速咬入。
3)改变润滑情况等。
3.宽展的组成及分类.P19答:组成：滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3分类:自由宽展、限制宽展、强制宽展4.前、后滑区、中性角的定义。
P37-40答：（1)前滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相反，在变形区出口处，金属速度大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动。
(2)后滑区：摩擦力方向与带钢运行方向相同，在变形区入口处，金属速度小于轧辊圆周速度,相对轧辊向后运动。
（3）中性角：前滑区与后滑区的分界面对应的圆心角叫中性角，金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。
5.确定平均单位压力的方法、说明.P50答：（1）理论计算法:它是建立在理论分析基础上，用计算公式确定单位压力。
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轧制理论某些思考题1.简朴轧制过程条件，变形区及重要参数有哪些？答：简朴轧制过程：轧制过程上下辊直径相等，转速相似，且均为积极辊、轧制过程对两个轧辊完全对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外，不受其她任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件自身力学性质均匀。
变形区：（1）几何变形区：入口和出口截面之间区域、（2）物理变形区：发生塑性变形区域变形区参数：（1）咬入弧：轧件与轧辊相接触圆弧。
（2）咬入角α：咬入弧所相应圆心角称为咬入角。
（3）变形区长：咬入弧水平投影。
（4）轧辊半径R。
（5）轧件轧前、后厚度H、h。
（6）平均厚度。
（7）轧件轧前、后宽度B、b。
（8）平均宽度。
（9）压下量2.改进咬入条件途径。
答：由α≦β应使α↓,β↑1.减小α办法：由α=arccos(1-△h/D) 1）减小压下量。
2）增大D。
生产中惯用办法：3）采用开始小压下或采用带有楔形端钢坯进行轧制办法2.提高β办法：轧制中摩擦系数重要与轧辊和轧件表面状态、轧制时轧件对轧辊变形抗力以及轧辊线速度大小关于1）变化表面状态，如清除氧化皮。
2）合理调节轧制速度，随轧制速度提高摩擦系数减少，采用低速咬入。
3）变化润滑状况等。
3.宽展构成及分类。
答：构成：滑动宽展△B1、翻平宽展△B2、鼓形宽展△B3 分类：自由宽展、限制宽展、强制宽展4.先后滑区、中性角定义。
答：（1）前滑区：摩擦力方向与带钢运营方向相反，在变形区出口处，金属速度不不大于轧辊圆周速度，相对轧辊向前运动。
（2）后滑区：摩擦力方向与带钢运营方向相似，在变形区入口处，金属速度不大于轧辊圆周速度，相对轧辊向后运动。
（3）中性角：前滑区与后滑区别界面相应圆心角叫中性角，金属速度与轧辊圆周速度相等，相对轧辊没有运动。
5.拟定平均单位压力办法，阐明。
答：（1）理论计算法：它是建立在理论分析基本上，用计算公式拟定单位压力。
普通，都要一方面拟定变形区内单位压力分布形式及大小，然后再计算平均单位压力。
（2）实测法：即在轧钢机上放置专门设计压力传感器，将压力信号转换成电信号，通过放大或直接送往测量仪表将其记录下来，获得实测轧制压力资料。
用实测轧制压力除以接触面积，便求出平均单位压力。
（3）经验公式和图表法：依照大量实测记录资料，进行一定数学解决，抓住某些重要影响因素，建立经验公式或图表。
6.卡尔曼微分方程：条件、作图、推到建立，M.D斯通公式轧制力、轧制力矩计算。
(P50)7.轧材按断面形状特性分类及重要用途。
答：依照轧材断面形状特性，分为型材、线材、板材、带材、管材和特殊类型等。
依照加工方式，轧制产品分为热轧材和冷轧材两大类。
（1）型材中工字钢、槽钢、角钢广泛应用于工业建筑和金属构造，扁钢重要用作桥梁、房架、栅栏、输电、船舶、车辆等。
圆钢、方钢用作各种机械零件、农机配件、工具等。
（2）线材重要用作钢筋混凝土配筋和焊接构造件或再加工（如拔丝，制钉等）原料。
（3）板材普通做成原则大小扁平矩形建筑材料板，作墙壁、天花板或地板构件。
（4）带材可以看做是宽度不大于板材钢材，其用途与板材基本相似。
（5）管材就是用于做管件材料。
惯用有给水管、排水管、煤气管、暖气管、电线导管、雨水管等。
8.轧材产品原则涉及那几种方面？答：轧材产品原则普通涉及有品种（规格）原则、技术条件、实验原则及交货原则等方面内容。
9.制定工艺过程总目是什么？轧钢工序任务？轧材基本工序？答：总目的：优质、高产、低成本地生产出合乎技术规定轧材两大任务：精准成型、改进组织和性能基本工序：原料清理准备——加热——轧制——冷却——精整——质量检查10.金属压力加工五大加工办法有哪几种？11. 变速轧制（初轧）速度制定计算。
12.板带材重要技术规定。
答：（1）尺寸精度规定高：重要是厚度精度，由于它不但影响到使用性能及持续自动冲压后步工序，并且在生产中难度最大。
（2）板型要好：板型要平坦，无浪形瓢曲。
（3）表面质量要好：板带钢是单位面积最大一种钢材，又多用作外围构件，故必要保证表面质量。
（4）性能要好：重要涉及机械性能、工艺性能和某些钢板特殊物理或化学性能。
13.板带材轧制技术发展重要矛盾是什么？解决途径有哪些？答：（1）轧件变形难，轧件变形及其影响大。
（2）使轧制易于变形途径：1）减少板带钢自身变形抗力（内阻）。
办法：加热，在轧制过程中保温、抢温使轧件具备较高且均匀轧制温度。
2）设法变化轧件变形时应力状态，减少外摩擦对金属变形阻力（外阻）。
办法：带张力轧制、润滑、减小工作辊直径控制轧机变形办法：1）增强和控制机架和辊身刚性。
2）控制盒运用轧辊变形14. 从构造来分中厚板轧机可分几类，名称是什么？答：按机架机构分类，可分为二辊可逆式、三辊劳特式、四辊可逆式、复合式和万能式几种。
按机架布置分类，可分为单机架、并列式和顺列式等几种。
15.中厚板轧制办法重要有哪几种？答：（1）全纵轧法：钢板延伸方向和原料纵轴方向重叠。
（2）横轧—纵轧法（综合轧法）适合连铸坯。
横轧：钢板延伸方向和原料纵轴方向垂直。
横—纵轧法是先横轧将板坯展宽到所规定宽度，再转90°纵轧。
（3）全横轧法：用连铸坯为原料是，全横轧与纵轧法同样，产生各向性能异性。
（4）角轧—纵轧法：轧件轴线与轧辊轴线成一定角度，送入角δ普通为15°—45°，每对角线轧一、二道后换成另一对角线轧制。
角轧要注意使轧件能迅速宽展到所规定宽度，而形状又不发生歪斜。
（5）平面形状控制轧法：一方面纵轧1—2道次，以整板形，称整形轧制，然后90°横轧宽展，再转90°纵轧成材。
16.在连轧机前要切头尾，其目是什么？因素何在？答：切头目是为了出去温度过低头部以免损伤辊面，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间导卫装置或辊道缝隙中。
切尾以防后端“鱼尾”或“舌头”给卷取及其后精整工序带来困难。
17.热连轧中为保持终扎温度一定，最重要最活跃最有效手段是什么？详细数值如何？18. 在热连轧中，输出辊道速度如何调节？19.活套支持器作用是什么及基本工艺规定？答：其作用，一是缓冲金属流量变化，给控制调节以时间，并防止成叠进钢，导致事故；二是调节各架轧制速度以保持连轧常数，当各种工艺参数产生波动时发出信号和命令，以便迅速进行调节；三是带钢能在一定范畴内保持恒定小张力，防止因张力过大引起带钢拉缩，导致宽度不均甚至拉断。
最后几种精轧机架间活套支持器，还可以调节张力，以控制带钢厚度。
基本规定：动作反映要快，并且自动进行控制，并能在活套变化时始终保持恒张力。
20.为什么冷轧中采用工艺润滑和张力轧制？答：冷轧采用工艺润滑重要作用是减小金属变形抗力，这不但有助于保证在已有设备能力条件下实现更大压下，并且还可以使轧机可以经济可行地生产厚度更小产品。
此外，采用有效工艺润滑也直接对冷轧过程发热率以及轧辊温升起到良好影响。
在轧制某些品种时，采用工艺润滑还可以起到防止金属粘辊作用。
轧制带材时在张力作用下，若轧件浮现不均匀延伸，则沿轧件宽向上张力分布将会发生相应变化，而延伸较小一侧则张力增大，成果便自动地起到纠正跑偏作用。
有助于轧制更精准产品，并可简化操作。
张力轧制作用有：1）防止带材在轧制过程中跑偏；2）使所轧带材保持平直和良好多板形；3）减少金属变形抗力，便于轧制更薄产品；4）可以恰当调节轧机主电机负荷作用。
21. 冷轧中张力作用重要有哪几种？其内容是什么？答：张力重要作用涉及：（1）防止带钢在冷轧过程中跑偏.（2）使带钢保持良好板形,横向延伸均匀.（3）减少金属变形抗力.内容：22. 冷轧板带钢中三大典型产品是什么？答：金属镀层薄板（涉及镀锡板与镀锌板等）、深冲钢板（以汽车板为典型）、电工用硅钢板与不锈钢板等23. 冷轧中平整工序作用是什么？答：（1）供冲压用板带钢事先通过小压下率平整，就可以在冲压时不浮现“滑移线”，以一定压下率进行平整后，钢应力-应变曲线即可不浮现“屈服台阶”，而理论与实验研究证明，吕德斯线浮现正是与此屈服台阶关于。
（2）冷轧板、带材在退火后再经平整，可以使板材平直度与板面光洁度有所改进。
（3）变化平整压下率，可以使钢板力学性能在一定幅度内变化，这可以适应不同用途镀锡板对硬度和塑性所提出不同规定。
除此之外，通过双机平整或三机平整还可以实现较大冷轧压下率，以便生产超薄镀锡板。
24.什么叫最小可轧厚度？如何使轧机轧出更薄产品？答：（1）在同一轧机上轧制板带材时，随着轧件变薄，变形抗力在增大，使压下越来越困难，当厚度薄到某一限度时，不论如何加大压力和重复轧制多少次，也不也许使产品轧薄，这一极限厚度称为轧机最小可轧厚度。
（2）大力减小工作辊直径，采用多辊轧机；采用大张力轧制；采用高效率工艺润滑剂以减少摩擦系数；恰当对带材进行退火软化解决，减小金属变形抗力；增长轧辊刚性；采用高刚度轧机。
25.什么是轧机弹跳方程？答：P278 （2）h=S0’+P/K26.用简化P.H图，推倒预控AGC模型，推倒辊缝传递函数。
推倒P.A计算公式。
27.板型是指什么？答：（3）板形是指板带材平直度，即是指浪形，瓢曲或旁弯有无及限度而言。
28.一种完整板带轧制制度应涉及哪些内容，它们关系如何？答：重要制度涉及：压下、速度、温度、张力及辊型制度等。
29.热连轧机制定压下规程时，分派各架压下量原则是什么？习惯上如何分派？30.设计冷轧板带钢轧制规程惯用设计办法是什么？31.热连轧粗轧机布置形式及特点？答：（1）￡半持续式：粗轧机组由2架可逆式轧机构成特点：粗轧阶段道次可灵活调节，扎线短，设备和投资较少，适于产品规定不太高，品种范畴又广状况，生产能力强，产量高。
（2）￡全持续式：粗轧机组由6架轧机构成，每架轧制一道，所有为不可逆式，后两架可（也可不）实现连轧特点：适合大批量单一品种生产，操作简朴，维护以便，设备多，投资大，轧制流程线或厂房长。
但可采用便宜交流电动机。
（3）￡3/4持续式：粗轧机组由一架可逆式轧机和三架不可逆式轧机所构成,最后两个机架用近距离布置使轧件形成连轧。
特点：设备较全持续式少，投资省；厂房短，生产灵活性大,能适应多品种和不同规格产品生产；粗轧机组轧出带坯头尾温差较全持续式和半持续式小，；但轧辊寿命短；操作和维护较复杂，耗电量也较大。
32.变形表达办法有哪些？33.轧制过程传动力矩构成。
答：Mz—轧制力矩，用于使轧件塑性变形所需之力矩。
Mm—克服轧制时发生在轧辊轴承，传动机构等附加摩擦力矩M K—空转力矩，即克服空转时摩擦力矩。
M d—动力矩，此力矩为克服轧辊不均速运动时产生惯性力所必须前三者为静力矩。
34.什么叫过热、过烧？它们关系？答：（1）过热就是当加热温度超过Ac3继续加热达到一定温度时，钢晶粒过度长大，从而引起晶粒间结合力削弱，模具钢材力学性能恶化现象。