塑性加工工艺

1.变形区主要参数 轧件在轧辊作用下产生变形的 区域
叫变形区，变形区以外两端 不 产生变 形的区域叫外区或刚端。
（1）压下量
h h0 h1 h 2R(1 cos)
（2）变形区长度
l2 R2 (R h )2 2
l
Rh
h2 (
)
Rh
4
tg
R
Rh ( h )
h R
2
h 2R
b0
h0
D
R O
a
A
C
B
l
b1
h1
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率
(h / h0 ) 100 %
（5）宽展
b =b1－b0
2. 轧制过程中的金属流动 前滑区 后滑区 中性面：
轧件运动速度＝轧辊线速度的水平分量 中性角： (1 ) 2 2
秒流量相等原则：单位时间内通过变形区内 任一横断面的金属体积应该为一常数。
d
(h
0
hPr
)
2RPr
(sin
cos
)d
——冯.卡尔曼微分方程
积分，采里科夫解，求得Pr与（即h）的关系 式，则影响Pr的主要因素如下：
轧制力的影响：
a. 轧辊弹性压扁 任何一台给定的轧机，都有一个最小可轧制厚度值， 低于这一厚度，轧辊会产生很大变形，而被轧制的材料 无任何塑性变形。 b. 轧辊弯曲
③ 灵活性很大，只需更换模具，即可生产出 很多产品。
3. 按轧制生产过程 半成品轧制—开坯 成品轧制—粗轧、精轧
纵轧
斜轧
横轧
三、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
2. 挤压方法： 可按挤压方向、变形特征、 润滑状态、挤压温度、挤压速度、模具 种类或结构、坯料形状或数目、制品形 状或数目分类。
常用挤压方法
3. 特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，
金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形 量。可加工用轧制或锻造加工有困难甚至 无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和 型材。
塑性加工工艺
第二节 轧制
轧制定义： 靠旋转的轧辊与轧件之间形成
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。
一、轧制过程及其基本原理
• 简单理想轧制过程： • 两个轧辊均被驱动、直径相等、转速相同； • 轧制过程中两个轧辊完全对称； • 轧辊为刚性的；轧件除受轧辊作用外，不受
其它外力作用； • 轧件的机械性质均匀。
会导致所生产的金属板中心厚边缘薄。 c. 轧机弹性或塑性
轧辊分离力使机架产生变形，辊缝增大
5. 轧制力矩
M Pa
P p F p（b0 b1） Rh 2
a Rh
ψ为力臂系数，一 般取ψ=0.3~0.6
M p (b0 b1) Rh
2
M pRh（b0 b1）
二、轧制方法
1. 按轧制温度 热轧 冷轧
R
α
θ
tθ
dx x
l
H h
P B
a
p
dx
cos B
a
t
dx
sin B
t
dx
sin
0 cos
cos
0 cos
一般通称的轧制压力或实测的轧制总压 力，并非为轧制单位压力之合力，而是轧制 单位压力、单位摩擦力的垂直分量之和。
(2)轧制力的理论计算
( x
d x )(h
dh) h x
2(Pr
2. 按轧件与轧辊的相对运动关系 纵轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件运动方向 与延伸方向与轧辊纵轴线垂直。 斜轧：轧辊的纵轴线倾斜互成一定角度，轧件 边旋转边沿自身纵轴线方向前进，且前进 方 向与轧辊纵轴线方向成一定角度。 横轧：轧辊的纵轴线相互平行，轧件沿自己的 横轴线方向运动前进，与轧辊纵轴线垂直。
cos sin
dh
0
d
(h
x
)
Pr
(1
cos sin
)dh
dh 2Rd sin
d (h x ) 2RPr (sin cos )d
如果假定垂直应力为Pr（主应力1），水平应 力x（主应力3），根据屈服准则，
1－ 3＝1.15s＝ 0*
有： Pr－ x＝ 0*
d
x
d (Pr
0
)
d (h
x)
dx
cos
) sin
2 ( Pr
dx
cos
) cos
0
h0
h+Δh
h h1 prcosθ
dθ θ α
σx+dσx
pr
σx
μpr μpr
μprsinθ
pr μprcosθ
prsinθ Rdθ
hd x xdh 2Prtgdx 2Prdx 0
dh 2dxtg
hd x
xdh
Prdh
Pr
角钢
槽钢
工字钢
孔型系统示例
六、线材轧制
• 特点： （1）总的延伸率大，轧件温降快，头尾温差大，轧制速度高。 （2）机架多、分工细，产品比较单一、轧机专业程度高。 （3）高速无扭转轧机具有特殊的孔型系统 。
Y型轧机 机
45轧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 挤压
一、挤压原理、基本方法 及特点
1. 挤压定义：对放在挤压筒内的金属坯料 施加压力，使之从特定的模孔中流出， 获得所需断面形状和尺寸的一种塑性加 工方法。
FHvH＝Fxvx＝Fhvh＝常数
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
2
改善咬入条件的途径： （1）降低角： （2）提高角：
4. 轧制压力 （1）轧制压力的基本概念 轧制压力是轧制时轧辊施加于轧件使之变形 的力。但通常把轧件施加于轧辊总压力的垂 直分量称为轧制压力。
1. 中厚板轧制 2. 热连轧板带材生产
与中厚板轧制的区别：不用展宽，采用立辊对宽度进 行压缩。
3. 冷带钢生产 厚度：0.1~3mm，宽度为100～2000mm 优点：轧制速度高（可达40m/s以上），道次压下率
大，产品表面光洁、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
四、管材轧制
1. 无缝钢管 （1）穿孔
（2）轧管：自动轧管机 （3）均整：带芯棒斜轧 （4）定径和减径：无芯棒连轧
2. 焊管 将管坯（钢板或带钢）弯曲成所需的钢管形 状，然后采用焊接法焊接成钢管。
五、型材轧制
型材轧制主要用于各种型钢生产。大多数有色金属 型材主要采用挤压、拉拔的方法生产。 • 型钢的轧制方法：在轧辊上加工出轧槽，把两个或 两个以上轧辊的轧槽对应装配起来，形成孔型。轧 制时，轧件通过一系列孔型，一般断面积由大变小， 长度由短变长，以达到所要求的形状和尺寸。