《材料成型工艺学 下》课件：第18章 管材纵轧原理和工具设计2016.ppt

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1、1材料成形工艺学（下）TechnologyofMaterialForming高秀华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室第18章管材纵轧原理和工具设计主要内容管材纵轧变形区特点管材纵轧变形区的速度分析管材纵轧的咬入条件管材纵轧轧制压力和轧制力矩管材纵轧工具设计轧制表的编制34第一节管材纵轧变形区的特点一、管材纵轧三个类型空心管轧制(定、减径机）长芯棒轧制（连轧管机）短芯头轧制（自动轧管机）二、管材纵轧变形区1、带顶头－芯棒轧制变形区由一个顶头（芯棒）和两个轧辊上的孔槽所组成，分为两段：56第一节管材纵轧变形区的特点二、管材纵轧变形区1、带顶头－芯棒轧制减径区压扁段：只有断面

2、形状的变化，周长、壁厚无变化，无延伸；减径段：平均直径减小，毛管出现延伸，壁厚有所增加减壁区：外径继续减小，壁厚很快轧薄，毛管迅猛延伸。7第一节管材纵轧变形区的特点二、管材纵轧变形区2、无顶头－芯棒轧制变形区由两个或三个轧辊孔槽组成，仅有一个减径区一般减径：压扁段：只有断面形状的变化，周长、壁厚无变化，无延伸减径段：延伸、壁增厚张力减径：压扁段：同上减径段：延伸、壁减薄8第一节管材纵轧变形区的特点三、管材纵轧孔型形状椭圆孔型圆孔型弧边圆切边圆正圆孔型严密性：定义：指孔型的封闭状态程度影响孔型严密性的因素孔型宽高比孔型开口角9管材纵轧孔型图（a）二辊椭圆孔型；（b）三辊椭圆孔型；（

3、c）带侧壁圆弧圆孔型；（d）切线侧壁圆孔型；（e）圆孔型10第一节管材纵轧变形区的特点三、管材纵轧孔型形状孔型严密性：椭圆<切边圆<弧边圆<正圆影响孔型严密性的因素孔型宽高比：即孔型椭圆度系数，宽高比越小，严密性越好。孔型开口角：开口角角度越小，严密性越好。11第一节管材纵轧变形区的特点四、管材纵轧的变形参数纵向：延伸率横向：减径率（径缩率）径向：减壁率原因：因为管体纵轧有相当一部分压扁存在，所以单纯的“压下”已不能完全反映实际变形，而改用平均直径减缩率表示。孔型的宽度也不取决于金属的宽展，而完全取决于管体的压扁扩展程度。因为这时实际的金属宽展值与压扁的扩展值相比太小了，可以略而

4、不计。12第二节管材纵轧变形区的速度分析一、轧制直径定义：轧件出口断面轧槽上某点的线速度与轧件出口速度相等，该点称为中性点。中性点对应的轧辊直径叫轧制直径。二、条件滑动系数：轧件出口速度与轧槽的平均切线速度之比。1314第二节管材纵轧变形区的速度分析二、条件滑动系数1516第二节管材纵轧变形区的速度分析三、影响轧制直径的因素轧件的相对壁厚；辊径大小；孔型的宽高比；顶头或芯棒的形状和使用方法；工具接触表面的摩擦系数；变形区的前后张力；变形程度；沿孔型宽度的均匀性。17第二节管材纵轧变形区的速度分析四、动态张力系数分析无张力：有拉力：有推力：动态张力系数：衡量机架间秒流量不等的程度的

5、系数。18一、第一次咬入空心管轧制仅有一次咬入；带顶头－芯棒有两次咬入。在连轧机、定减径机，用辊道送钢时，毛管先于孔型顶部接触，与一般纵轧相同有推力：第三节管材纵轧的咬入条件19二、第二次咬入短芯头咬入：长芯棒轧制咬入：第三节管材纵轧的咬入条件20一、轧制力纵轧管材有两种：一是带芯棒轧制，如长芯棒连续轧管机、自动轧管机，二是空心管轧制，如定减径机接触表面水平投影面积自动轧管机第四节纵轧轧制压力和轧制力矩21一、轧制力接触表面水平投影面积自动轧管机长芯棒轧制连轧管机：第四节纵轧轧制压力和轧制力矩C-系数22一、轧制力接触表面水平投影面积空心管轧制：平均单位压力计算第四节纵轧轧制压力

6、和轧制力矩减壁区P2查图获得23一、连轧管工具设计连轧管孔型设计（1）选定孔型系统和孔型椭圆－圆孔型系统正圆、带圆弧侧壁或切线侧壁的圆孔型、椭圆孔型、带圆弧侧壁或切线侧壁的椭圆孔型头两架轧机上采用圆弧侧壁斜度的椭圆孔型。因为这种孔型在大程度减径时，保证必要的延伸，孔型磨损均匀，磨损后还可在使用中调整。中间机架：主要减壁变形，采用弧边圆或偏心较小的椭圆孔型。因为沿宽度方向的均匀性好。最后两架：考虑轧出荒管的尺寸精度，且易于脱棒，采用小侧或无侧壁的圆孔型。第五节管材纵轧工具设计24某九机架小型连续轧管机孔型图（a）第一和第二机架孔型；（b）第三到第七机架孔型；(c)第八和第九机架孔型

7、25（2）计算总变形量和分配各机架变形量总减壁量：总延伸系数：连轧管孔型设计26八机架连续轧管机的减壁、减径及椭圆度的分配情况1－减壁率；2－减径率；3－椭圆度27（3）计算各架孔型顶部和开口处管子壁厚各架孔型顶部壁厚等于前一机架孔型开口处壁厚减去该机架孔型顶部减壁量。各架孔型开口处壁厚可近似认为等于前一孔型顶部的壁厚。连轧管孔型设计28（4）确定孔型高度最后一架孔型高度应保证毛管内表面与芯棒间存在一定间隙。连轧管孔型设计29（5）确定孔型宽度但第一架孔型宽度应考虑穿孔毛管能否顺