材料成型工程学(轧制理论) 第一讲
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内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
4. 21世纪轧制技术研究的展望
♦ 1）材料塑性加工过程中的微观结构演变计
算机模拟行了深入的研究
♦ 2）使用现代高新技术改善传统加工过程 ：
如研究金属加工过程的过程控制和工艺优 化 ,这一方面有助于压力加工过程的自动化 和现代化 ,同时也有助于充分提高金属材料 的成形极限
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
2）发展阶段
♦ 1925年T·Karman用数学近似解法建立了压力方
程， ♦ 1933年E.SIebl借助测压仪实测单位压力分布成功， 标志着这一阶段的开始，然而由于战争的破坏， 实验及理论的发展受到阻碍，轧制理论实际上在 第二次世界大战后才获得迅速地发展。 ♦ 这一阶段的特点是轧钢技术工作者利用实验和基 础科学的知识来解决工程实际问题，形成了百花 齐放、百家争鸣的发展局面。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
（2）战后第二个十年(1955－1965)，这一 阶段有如下特点
A 为了进行深入研究，在实验技术上有较大的 突破，特别是在摩擦力、运动学参数、纯轧力 矩等的直接测量方面，这些工作使辨别上面假 说的真伪提供了可能。 ♦ B 进行了系统的综合研究。因而使着对轧制过 程实质的认识上有了一个新的飞跃。 ♦ C 开始了连轧过程的综合研究。提出厚度计式 厚控原理，现已广为采用，是轧制理论走在生 产前面并用以来指导和控制生产的开端。
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♦ 4） 对传统塑性加工技术进行有意义的
改进和创新 ♦ 5）进行大量的实验研究和理论分析 ,对 材料加工科学的基础问题不断有新的发 现的运行、生产过程和加工工艺参数都 可以实现计算机控制 ,塑性加工生产在 工业发达国家基本实现了自动化 ,甚至 智能化。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
♦3）理论与生产实践的结合日渐
紧密 ,现代塑性加工理论与材料 科学进展用于材料加工生产 ,材 料学理论、力学理论和实际加工 生产技术的界限逐渐消失 。 ♦例如通过建立大量材料本构关系 模型和材料损伤模型 ,研制计算 机模拟软件 ,把这些理论方法用 于计算机模拟或加工过程控制。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
2 、轧制理论的重要性
♦ 材料成型的主要专业课： ♦ （宏观）塑性加工力学 ♦ （微观）塑性加工金属学
轧制理论 ♦ 工艺学 ⑴拉、拔、挤压 ⑵板、管、型 ♦ 轧制设备 ♦ 说明：轧制理论是学习工艺、设备的基础，工艺 与设备结合是解决工程问题的条件；是创新 ♦ 工艺和研究制造高效轧制的科学基础。
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剪床
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
辊轧成形
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
Hale Waihona Puke Baidu
几种辊轧图示
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辊锻机
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铸造成形
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♦
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（3）战后第三个十年（1965－1975） 战后第三个十年（1965－1975）
♦ 它是以计算机应用于轧钢生产(1965)开始的，
轧制生产向: ♦ 高速、 ♦ 自动化、 ♦ 连续化的方向发展，这必然引起轧制理论 研究的深刻变化。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
各种模锻件：广泛运用子， 汽车机车，拖拉机配件机 械传动管道连接等工业制 造
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金加工零件
数模图片
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
板料成型方法—
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
压板
凹模
凸模
板料冲压原理
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
冲压设备
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3、轧制理论发展的历史回顾
♦ 轧制理论的发展是以生产实践为基础的，反过
来又指导和推动着生产的发展，而且生产技术 愈发展，生产对理论的依赖性愈高，对生产也 愈有指导意义。 ♦ 纵观轧制理论的发展大致经历了三个阶段： ♦ 1）萌芽阶段 ♦ 这一阶段可以说一直延续到第一次世界大战 前夕，或者说到出现卡尔门方程为止。缺乏理 论根据，对轧制过程的实质还很不了解，因此 当时流行着一种说法叫做“轧制是一门艺术”。
汽车配件系列
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塑性成型的特点
优点： 优点： 组织、性能都能得到改善和提高。 1．组织、性能都能得到改善和提高。 可以节省金属材料,材料利用率高。 2．可以节省金属材料,材料利用率高。 工件可以达到较高的精度，提高制件的强度。 3．工件可以达到较高的精度，提高制件的强度。 塑性成型方法具有很高的生产率。 4．塑性成型方法具有很高的生产率。 缺点： 缺点： 投资大，经费多，制约新产品迅速投产的瓶颈。 1．投资大，经费多，制约新产品迅速投产的瓶颈。 2．一定程度的环境污染
数控锻造的发展
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
大制造环境下的压力加工自动线
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
万吨水压机
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
工作中的水压机
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
冲 床
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内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
3 ）逐渐向形成技木学科发展
♦ 轧制理论已大为发展，但仍存在不少问题。
例如： ♦ 1)对物质给定性质的假设过于简单，仅作为 刚塑性体和各向同性体来研究轧件是不够的。 ♦ 2)缺乏研究轧件与工具的关系，过去重点放 在研究轧件上， ♦ 3)动态过程的研究不足。 ♦ 4)塑性的变形过程及运动学过程研究不够。
5 . 塑性加工工程录像
连铸过程
♦ 初轧工艺
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初轧工艺
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连铸过程
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第一讲 序论
1、 材料成型的方式 2 、轧制理论的重要性 3、轧制理论发展的历史回顾 4 、21世纪轧制技术研究的展望 5 . 塑性加工工程录像
1、 材料成型的方式
♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
铸造 锻造 焊接 冲压 拉、拔、挤压 爆破成型 离心浇铸 轧制：最主要 、效率高、生产成本低。？ 轧制 :两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工 两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工 具间变形。 具间变形。
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锻压
自由锻成形过程的流程
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
自由锻原理
上砥铁
下砥铁
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
压力加工锻造设备欣赏
空气锤
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自由锻作业进行曲
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战后的三十年可以概括地分为三段 ♦1）战后的头十年(1945一1955) 轧制参数前滑 宽展 力能 前滑、宽展 力能分别地 前滑 宽展、力能 进行了大量研究，使计算精确或者 更完美的阐明轧制过程的一些现象， 而且对前滑、宽展、力能进行了较 系统的研究。 ♦ 这一段使理论研究深化了，进步了 一大步。
4. 21世纪轧制技术研究的展望
♦ 1）材料塑性加工过程中的微观结构演变计
算机模拟行了深入的研究
♦ 2）使用现代高新技术改善传统加工过程 ：
如研究金属加工过程的过程控制和工艺优 化 ,这一方面有助于压力加工过程的自动化 和现代化 ,同时也有助于充分提高金属材料 的成形极限
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
2）发展阶段
♦ 1925年T·Karman用数学近似解法建立了压力方
程， ♦ 1933年E.SIebl借助测压仪实测单位压力分布成功， 标志着这一阶段的开始，然而由于战争的破坏， 实验及理论的发展受到阻碍，轧制理论实际上在 第二次世界大战后才获得迅速地发展。 ♦ 这一阶段的特点是轧钢技术工作者利用实验和基 础科学的知识来解决工程实际问题，形成了百花 齐放、百家争鸣的发展局面。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
（2）战后第二个十年(1955－1965)，这一 阶段有如下特点
A 为了进行深入研究，在实验技术上有较大的 突破，特别是在摩擦力、运动学参数、纯轧力 矩等的直接测量方面，这些工作使辨别上面假 说的真伪提供了可能。 ♦ B 进行了系统的综合研究。因而使着对轧制过 程实质的认识上有了一个新的飞跃。 ♦ C 开始了连轧过程的综合研究。提出厚度计式 厚控原理，现已广为采用，是轧制理论走在生 产前面并用以来指导和控制生产的开端。
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♦ 4） 对传统塑性加工技术进行有意义的
改进和创新 ♦ 5）进行大量的实验研究和理论分析 ,对 材料加工科学的基础问题不断有新的发 现的运行、生产过程和加工工艺参数都 可以实现计算机控制 ,塑性加工生产在 工业发达国家基本实现了自动化 ,甚至 智能化。
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
♦3）理论与生产实践的结合日渐
紧密 ,现代塑性加工理论与材料 科学进展用于材料加工生产 ,材 料学理论、力学理论和实际加工 生产技术的界限逐渐消失 。 ♦例如通过建立大量材料本构关系 模型和材料损伤模型 ,研制计算 机模拟软件 ,把这些理论方法用 于计算机模拟或加工过程控制。
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2 、轧制理论的重要性
♦ 材料成型的主要专业课： ♦ （宏观）塑性加工力学 ♦ （微观）塑性加工金属学
轧制理论 ♦ 工艺学 ⑴拉、拔、挤压 ⑵板、管、型 ♦ 轧制设备 ♦ 说明：轧制理论是学习工艺、设备的基础，工艺 与设备结合是解决工程问题的条件；是创新 ♦ 工艺和研究制造高效轧制的科学基础。
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剪床
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辊轧成形
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Hale Waihona Puke Baidu
几种辊轧图示
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辊锻机
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铸造成形
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♦
内蒙古科技大学 材料与冶金学院 金自力
（3）战后第三个十年（1965－1975） 战后第三个十年（1965－1975）
♦ 它是以计算机应用于轧钢生产(1965)开始的，
轧制生产向: ♦ 高速、 ♦ 自动化、 ♦ 连续化的方向发展，这必然引起轧制理论 研究的深刻变化。
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各种模锻件：广泛运用子， 汽车机车，拖拉机配件机 械传动管道连接等工业制 造
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金加工零件
数模图片
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板料成型方法—
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压板
凹模
凸模
板料冲压原理
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冲压设备
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3、轧制理论发展的历史回顾
♦ 轧制理论的发展是以生产实践为基础的，反过
来又指导和推动着生产的发展，而且生产技术 愈发展，生产对理论的依赖性愈高，对生产也 愈有指导意义。 ♦ 纵观轧制理论的发展大致经历了三个阶段： ♦ 1）萌芽阶段 ♦ 这一阶段可以说一直延续到第一次世界大战 前夕，或者说到出现卡尔门方程为止。缺乏理 论根据，对轧制过程的实质还很不了解，因此 当时流行着一种说法叫做“轧制是一门艺术”。
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塑性成型的特点
优点： 优点： 组织、性能都能得到改善和提高。 1．组织、性能都能得到改善和提高。 可以节省金属材料,材料利用率高。 2．可以节省金属材料,材料利用率高。 工件可以达到较高的精度，提高制件的强度。 3．工件可以达到较高的精度，提高制件的强度。 塑性成型方法具有很高的生产率。 4．塑性成型方法具有很高的生产率。 缺点： 缺点： 投资大，经费多，制约新产品迅速投产的瓶颈。 1．投资大，经费多，制约新产品迅速投产的瓶颈。 2．一定程度的环境污染
数控锻造的发展
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万吨水压机
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工作中的水压机
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3 ）逐渐向形成技木学科发展
♦ 轧制理论已大为发展，但仍存在不少问题。
例如： ♦ 1)对物质给定性质的假设过于简单，仅作为 刚塑性体和各向同性体来研究轧件是不够的。 ♦ 2)缺乏研究轧件与工具的关系，过去重点放 在研究轧件上， ♦ 3)动态过程的研究不足。 ♦ 4)塑性的变形过程及运动学过程研究不够。
5 . 塑性加工工程录像
连铸过程
♦ 初轧工艺
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初轧工艺
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连铸过程
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第一讲 序论
1、 材料成型的方式 2 、轧制理论的重要性 3、轧制理论发展的历史回顾 4 、21世纪轧制技术研究的展望 5 . 塑性加工工程录像
1、 材料成型的方式
♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦
铸造 锻造 焊接 冲压 拉、拔、挤压 爆破成型 离心浇铸 轧制：最主要 、效率高、生产成本低。？ 轧制 :两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工 两个或两个以上的旋转工具间靠摩擦拉入工 具间变形。 具间变形。
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锻压
自由锻成形过程的流程
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自由锻原理
上砥铁
下砥铁
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压力加工锻造设备欣赏
空气锤
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自由锻作业进行曲
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战后的三十年可以概括地分为三段 ♦1）战后的头十年(1945一1955) 轧制参数前滑 宽展 力能 前滑、宽展 力能分别地 前滑 宽展、力能 进行了大量研究，使计算精确或者 更完美的阐明轧制过程的一些现象， 而且对前滑、宽展、力能进行了较 系统的研究。 ♦ 这一段使理论研究深化了，进步了 一大步。