材料成型概论 第三讲 材料塑性成型的基础ppt课件.ppt

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1、材料成型概论第一讲材料成型概述第二讲炼钢炼铁生产第三讲材料塑性成型的基础第四讲钢坯型钢生产第五讲线棒材生产第六讲板带钢生产第七讲钢管生产第八讲挤压拉拔生产第九讲锻压冲压生产第十讲材料成型的发展及应用第三讲材料塑性成型的基础3.1塑性变形的基本定律3.2轧制理论基础3.3轧机的组成及分类3.4轧钢生产系统、工艺流程及工艺制度3.4.1轧钢生产系统3.4.2轧钢生产工艺流程3.4.3轧钢工艺制度3.1塑性变形的基本定律弹塑性共存定律塑性变形过程中仍然存在一部分弹性变形。体积不变定律（忽略氧化废料损失）HBL

2、=hbl，η=μ*β或ln(1/η)+lnβ+lnμ=0上式说明，在一定压下量下将会得到一定的延伸量和宽展量最小阻力定律物体在变形过程中各质点总是向着阻力最小的方向流动。3.2轧制理论基础轧制成型是指金属轧件通过旋转的轧辊进行塑性变形，横断面积减小长度增加，并获得要求的断面形状和尺寸，同时改善金属性能的压力加工方法。(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。轧制是冶金生产中应用最为广泛的一种金属塑性成型方法，约占金属材料生产总量的90%。轧制方法划分：按轧件与轧辊的相对运动关系或轧件在变形区内变形特点划分：纵

3、轧、斜轧和横轧。按轧制温度划分：热轧、冷轧。按轧制产品划分：半成品轧制、成品轧制。按轧制产品的成形特点划分：一般轧制、特殊轧制——（周期轧制、旋压轧制、弯曲成形）3.2.1轧制成型的方法钢坯是生产型钢、板带钢和钢管等成品轧材的半成品。钢坯生产在炼钢和成品轧材生产中承上启下占有特殊重要的地位。目前钢坯的生产方法有三种：轧制法（开坯）：在轧机上把钢锭轧成各种断面形状的钢坯。锻压法：用锻锤或水压机把钢锭锻成各种钢坯。连铸法：直接把钢水浇铸成各种断面形状和尺寸规格的钢坯。半成品轧制将钢锭或钢坯轧制成材的过程叫成

4、品轧制。按成品材断面类别可分为：型钢轧制棒线材轧制板带钢轧制钢管轧制成品轧制成品热轧通常分为两个阶段：粗轧阶段——采取高温大压下量将钢坯迅速轧成接近成品的毛坯；精轧阶段——以小的变形量将毛坯轧成各种成品，以获得良好的表面和精确的尺寸。成品轧制一是获得具有一定形状和尺寸的产品－精确成型；二是通过压力加工改善材料的组织性能－改善金属性能热轧——将轧件加热到再结晶温度以上进行轧制。变形抗力小，易获得大变形量。冷轧——轧件在常温下进行轧制。产品表面光洁，尺寸精确。3.2.2轧制成型的作用形状和尺寸的改变板坯异型

5、坯成品浇注后得到的锭坯晶粒较粗大，将其加热到一定温度，进行压力加工，会使其晶粒细化，从而改善其机械性能。热轧组织性能的改变轧前粗大晶粒变成细长晶粒细晶粒出现新晶粒长大形成新晶粒最终的晶粒大小由终轧温度和变形量决定。冷轧组织性能的改变冷轧时，钢中晶粒沿轧制方向伸长，形成纤维状组织，导致钢材各向异性；加工硬化，使钢变硬变脆，很难进一步加工。退火后再加工。以二辊轧制过程作为研究对象3.2.3纵轧的变形及表示方法简单轧制过程：（1）上下轧辊直径相同（2）转速相等（3）轧辊无切槽（4）均为传动辊（5）无外力或推力

6、（6）轧辊为刚性的（7）轧件性质均匀变形区：轧件承受轧辊作用，产生塑性变形的区域。接触弧长（咬入弧）：轧制时，轧件与轧辊相接触的圆弧(弧AB）咬入角α：接触弧所对应的圆心角。变形区（接触弧）长度（l）：接触弧的水平投影长度。△h=D（1-cosα）,cosα=1-△h/D当α很小时，α≈√△h/R3.2.3纵轧的变形及表示方法3.2.3纵轧的变形及表示方法根据体积不变定律，轧制前后的工件体积相等：n道次轧件断面面积变化关系：n道次轧制后轧件的延伸系数：3.2.3纵轧的变形及表示方法咬入：依靠旋转的轧辊与

7、轧件间的摩擦力将轧件拖入辊缝的现象。自然咬入条件受力分析如图咬入条件：Px≤Tx即：tanα≤f=tanβα≤β轧辊对轧件的作用力P、T3.2.4纵轧咬入条件轧制过程：靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件拖入辊缝，并使之受到压缩产生塑性变形，获得一定形状、尺寸和性能的压力加工过程。轧制过程三阶段：咬入阶段、稳定轧制阶段、和甩出阶段.3.2.5轧制过程的三个阶段1.咬入阶段：轧件前端与轧辊接触的瞬间起到前端达到变形区的出口断面（轧辊轴心连线）特点：1)变形区的长度由零连续地增加到最大值，即增加到2)变形区

8、内的合力作用点、力矩皆不断的变化。3)轧件对轧辊的压力P由零值逐渐增加到该轧制条件下的最大值。4)变形区内断面的应力状态不断地变化。3.2.5轧制过程的三个阶段2.稳定轧制阶段：从轧件前端离开轧辊轴心连线开始，到轧件后端进入变形区的入口断面止。特点：变形区的大小、轧件与轧辊的接触面积，金属对轧辊的压力，变形区内各处的应力状态等都是均衡的。3.2.5轧制过程的三个阶段3.甩出阶段：从轧件后端进入入口断面时起到轧件完全通过辊缝（轧辊轴心连线）特