金属轧制变形理论素材
轧制理论与工艺.pptx
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稳定轧制条件 轧件逐渐填充辊缝的过程中，中心角φ逐渐减小；当轧件完全充满辊缝时，开始了稳定轧制阶段，中心角φ值为最小值，且不再发生变化。 即： Kx：合力作用点系数 ：稳定阶段咬入角 极限稳定轧制条件： 稳定轧制条件： ：稳定轧制阶段摩擦角
轧制过程基本理论－实现轧制过程的条件
简单轧制稳定轧制阶段轧件受力分解图
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轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
前滑与后滑现象 轧件的延伸是由于被压下的金属向轧辊入口和出口两个方向流动的结果。 在实际的轧制过程中，轧件出口速度vh大于轧辊在该处的线速度，即vh>v的现象称为前滑现象。 而轧件进入轧辊的速度vH小于轧辊在该处的线速度v的水平分量：vcosα的现象称为后滑现象。 前滑值： 后滑值：前后滑之间的关系：
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轧制过程基本理论－轧制过程的前滑与后滑
前滑的计算公式 前滑公式的推导是以变形区各横断面秒流量体积不变的条件，即Fxvx＝常数为出发点： E.芬克前滑公式： S.艾克隆得前滑公式： D.德雷斯登公式：
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轧制过程基本理论－加热理论
加热的过程既通过燃料燃烧所释放出来的热量传递给要加热的工件。其中热量传递的过程有热传导、对流及热辐射等。对于再加热炉温度高于1100度，主要是以辐射传热为主。
轧制过程基本理论－轧制过程基本概念
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轧制过程基本理论－实现轧制过程的条件
咬入条件 咬入的概念：依靠旋转的轧辊与轧件之间的摩擦力将轧件拖入轧辊之间。 在没有附加外力作用的条件下，咬入力Tx与阻力Nx的关系： Tx < Nx 不能实现自然咬入 Tx = Nx 平衡状态 Tx > Nx 可以实现自然咬入 摩擦角β与摩擦系数 f 的关系： tanβ＝f，则： 极限咬入条件： α＝ β自然咬入条件： α < β（咬入角小于摩擦角）
轧制理论基础
水平合力 :
∑ F = T cos α − p sin α 当 ∑ F ≥ 0 轧件才可能被咬入
x x
, 完成轧制 .
结论
T sin α ≥ ≥ tgα ⇒ P cos α f ≥ tgα (咬入条件) 说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
物理概念
• 根据物理概念: • 摩擦系数可用摩擦角表示，即摩擦角的正 切就是摩擦系数f。 • tgβ=f • 则 tgβ≥tgα • β≥α！！！ ！！！ • 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入 角， Β=α为临界条件。
①等径
α
B C
Δh/2
A
由几何关系 : L = R −
2 2
∆h R− 2
2
D
得L = R ⋅ ∆h −
∆h 2 ( ) 2
= R ⋅ ∆h
② 不等径
L1 R1 R1 − ∆h1
2
=
2
−
(
)
2
= 2
R1 ∆h ∆h1
1− 2
2
L1≈ D1∆h1 L R R 2 − ∆h 2
• 纵轧：金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并 纵轧： 金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过， 两个旋转方向相反的轧辊 之间通过 在其间产生塑性变形的过程。 在其间产生塑性变形的过程。 • 横轧 :轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致 轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致 • 斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角 斜轧：轧件作螺旋运动， 螺旋运动
第二章 轧制理论基础 二章
• • • • • • •
1 轧制变形基本概念 2 实现轧制过程的条件 3 轧制过程中的横变形宽展 4 轧制过程中的纵变形――前滑与后滑 5 轧制压力及力矩 6 连轧 7 斜轧
轧制过程之塑性变形与轧制技术介绍课件
智能优化技 术：利用优 化算法、仿 真技术实现 轧制工艺的 优化和改进
01
02
03
04
轧制技术的绿色环保趋势
节能降耗： 提高能源利 用率，降低 生产成本
01
循环利用：提 高废料回收利 用率，实现资 源循环利用
03
02
04
减少污染：采 用环保工艺， 减少废气、废 水、废渣排放
智能化：采用 智能控制系统， 提高生产效率， 降低能耗
和动态再结晶
轧制技术介绍
轧制技术的分类
热轧：在高温下进行轧制，适用于 塑性较好的材料
冷轧：在常温下进行轧制，适用于 塑性较差的材料
温轧：在温度介于热轧和冷轧之间的 条件下进行轧制，适用于塑性适中的 材料
特种轧制：包括连续铸轧、粉末轧制、 等离子体轧制等，适用于特殊材料和 特殊工艺要求
轧制技术的特点
采用智能化控制系统：如 自动控制系统、专家系统 等，以提高轧制过程的稳 定性和准确性
采用先进的轧制设备：如 高速轧机、连续轧机等， 以提高生产效率和降低能 耗
优化轧制工艺流程：如采 用连续轧制、热轧冷轧相 结合等，以提高生产效率 和产品质量
轧制技术的发展趋势
轧制技术的创新方向
智能化：利用人工智能、大数据等技术，实 现轧制过程的自动化、智能化 绿色化：采用节能、环保的轧制工艺和技术， 降低能耗和污染
演讲人
轧制过程之塑性变形与 轧制技术介绍课件
目录
01. 塑性变形原理 02. 轧制技术介绍 03. 轧制过程控制 04. 轧制技术的发展趋势
塑性变形原理
塑性变形的定义
塑性变形是指材料在 1 外力作用下产生永久
变形的现象。
塑性变形过程中，材 2 料的内部结构发生变 化，产生位错滑移、 孪生等微观机制。
《异步轧制金属三维塑性变形分析》范文
《异步轧制金属三维塑性变形分析》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，金属材料的加工工艺和性能分析变得日益重要。
其中，异步轧制作为一种特殊的金属塑性加工技术，具有提高材料性能、优化材料组织结构等优点。
然而，异步轧制过程中的三维塑性变形是一个复杂的物理过程，涉及到多种力学和物理因素的相互作用。
因此，对异步轧制金属的三维塑性变形进行分析，对于理解其变形机制、优化加工工艺和提高材料性能具有重要意义。
本文将针对异步轧制金属的三维塑性变形进行分析，并探讨其变形机制和影响因素。
二、异步轧制概述异步轧制是一种金属塑性加工技术，其特点是轧辊的转速不同，导致轧件在轧制过程中受到不均匀的应力分布和变形。
这种不均匀的应力分布和变形有助于改善金属的组织结构，提高材料的力学性能。
异步轧制广泛应用于钢铁、有色金属等金属材料的加工中。
三、三维塑性变形分析1. 变形机制异步轧制金属的三维塑性变形机制主要包括滑移、孪生、扩散等多种机制。
在轧制过程中，金属材料受到外力的作用，发生滑移和孪生等塑性变形，同时伴随着扩散等物理过程。
这些机制相互作用，共同影响着金属材料的三维塑性变形。
2. 影响因素异步轧制金属的三维塑性变形受到多种因素的影响，包括轧制温度、轧制速度、轧辊转速差、材料成分等。
其中，轧制温度和速度是影响变形过程的主要因素。
较高的温度和速度有助于提高金属的塑性变形能力，但也会增加材料的再结晶和晶粒长大等过程。
此外，轧辊转速差也会影响金属的三维塑性变形过程，较大的转速差会导致更严重的应力分布不均。
四、分析方法与模型为了更准确地分析异步轧制金属的三维塑性变形过程，需要建立相应的数学模型和有限元模型。
数学模型可以通过描述材料的本构关系、应力-应变关系等来反映材料的变形行为。
有限元模型则可以通过模拟整个轧制过程，分析金属在轧制过程中的应力分布、应变分布以及温度分布等。
这些模型和方法可以帮助我们更好地理解异步轧制金属的三维塑性变形过程和机制。
轧制理论基础
后滑值
• 如果将前滑式中的分子和分母各乘以轧 制时间 t ，则得
3）前滑值的实验测定 • 如果事先在轧辊 表面上刻出距离 为LH 的两个小坑 则轧制后测量 Lh 即可用实验方 法计算出轧制时 的前滑值。
4.2 前后滑与有关工艺参数的关系
• 1）体积不变定律 • 按秒流量体积相等的条件
l BH BHL bhl L bh
• • • • • •
Δh＝H－h ΔL＝l －L ΔB＝b －B 式中 h ，H —— 轧件轧后、轧前高度； l，L—— 轧件轧后、轧前长度； b，B—— 轧件轧后、轧前宽度；
相对变形量的表示法
H h h 100 % 100 % H H
相对压下量 相对宽展量
H h 100 % h h ln
物理概念
• 根据物理概念: • 摩擦系数可用摩擦角表示，即摩擦角的正 切就是摩擦系数f。 • tgβ=f • 则 tgβ≥tgα • β≥α！！！ • 轧制过程中的咬入条件为摩擦角大于咬入 角， Β=α为临界条件。
咬入的几何意义
α
β
β
α ＝β :临界 态
α
β
αபைடு நூலகம்
β ＞α 咬入
β ＜α 不能咬入
当合力R方向沿轧制方向倾斜,实现自然咬入;反之不能咬 入.
l 式中 μ = —延伸系数 L b .宽展系数 B H 压下系数 h
5)变形区参数
α
B C
D
Δ b/2
Δ h/2
A
• （1）咬入角：α 是 指轧件开始轧入轧辊 时，轧件和轧辊最先 接触的点和轧辊中 心连线与轧辊中心 线所构成的圆心角。
咬入角α与轧辊直径 D和压下量Δh 之间的关系
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
轧制理论)轧制原理
轧制理论的发展趋势与未来展望
1 2
智能化发展
随着人工智能和大数据技术的应用，轧制理论的 智能化发展成为趋势，实现轧制过程的自动化和 智能化控制。
新材料和新工艺研究
未来轧制理论将继续在新材料、新工艺的研究方 面发挥重要作用，推动行业的创新发展。
3
绿色可持续发展
轧制理论将注重绿色可持续发展，致力于降低能 耗和减少环境污染，实现行业的可持续发展。
轧制理论)轧制原理
目录
量 • 轧制过程的模拟与优化 • 轧制理论的应用与发展
01
轧制原理概述
轧制的基本概念
轧制是一种金属加工工艺，通过两个 旋转的轧辊将金属坯料压缩，使其发 生塑性变形，从而获得所需形状和性 能的金属制品。
轧制过程中，金属坯料通过轧辊的摩 擦力作用被牵引，经过连续的塑性变 形，形成一定规格和形状的成品或半 成品。
智能算法进行故障诊断和预警，提高轧制过程的稳定性和可靠性。
05
轧制理论的应用与发展
轧制理论在钢铁工业中的应用
轧制工艺优化
轧制理论为钢铁工业提供了优化轧制工艺的方法，提高了产品质 量和生产效率。
新材料研发
轧制理论在新材料研发中发挥了重要作用，推动了钢铁材料的不 断升级和革新。
节能减排
轧制理论的应用有助于钢铁工业实现节能减排，降低生产过程中 的能耗和污染物排放。
利用测厚系统实时监测板材厚度， 反馈调整轧制参数，以实现厚度 控制的自动化和精细化。
04
轧制过程的模拟与优化
轧制过程的数值模拟技术
有限元法
01
通过将轧制过程划分为一系列小的单元，利用数学方程描述每
个单元的行为，从而模拟整个轧制过程。
有限差分法
00.金属塑性变形与轧制理_王淑平_绪论
王淑平
绪
论
一、金属塑性加工的概念
金属塑性加工是利用金属能够产生永久 变形的能力，使其在外力作用下进行塑性成 型的一种金属加工技术，也常叫金属压力加 工。
二、金属塑性加工的优点
(1）因无废屑，可以节约大量的金 属，成材率较高；
(2）可改善金属的内部组织和与之 相关联的性能； （3）生产率高，适于大量生产。
轴线与轧辊轴线垂直。 它是轧制生产中应用得最广泛的一种轧制 方法，如各种型材和板带材的生产。
图2 纵轧示意图
斜轧
特点：工作轧辊的旋转方向相同，轧件的 纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角。 用来生产管材和变断面型材。
图3 斜轧示意图 1—轧辊； 2—轧件；3—毛管；4—顶头；5—顶杆
横轧
特点：工作轧辊旋转方向相同，轧件 的纵轴线与轧辊轴线平行。 用来生产齿轮及车轮等产品。
图4 横轧简图 1—轧辊； 2—轧件； 3—支撑辊
3）挤压
挤压是将金属放在封闭的圆筒内，一端施 加压力，使金属从模孔中挤出而得到不同断面 形状的成品的加工方法。 挤压分正挤压和反挤压。
图5 挤压简图 1—挤压棒；2—挤压垫； 3—坯料； 4—模座；5—模子；6—产品
（2）靠拉力使金属产生变形
它分为自由锤锻和模锻两种。
图1 自由锻造（a） 模型锻造（b） 1—锤头；2—毡座；3—锻件； 4—上模；5—下模
2）轧制
坯料通过转动的轧辊受到压缩，使其断面 减小、形状改变、长度增加，而且也使金属获 得一定组织和性能的加工方法。
基本方式分为三种：纵轧、斜轧和横轧。
纵轧
特点：工作轧辊旋转方向相反，轧件的纵
小结
1、掌握金属塑性加工的概念
2、了解金属塑性加工的优点
《轧制理论部分》复习资料
《轧制理论部分》复习资料1、轧制的概念：依靠旋转的轧辊与轧件之间形成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。
目的：获得一定尺寸的形状尺寸和组织性能。
2、金属沿轧件高向不均匀变形：前滑区，后滑区，中性面（1）沿轧件断面高度方向上的变形、应力和流动速度分布都是不均匀；（2）在几何变形区内，在轧件与轧辊接触表面上，不但有相对滑动，而且还有粘着，所谓粘着系指轧件和轧辊间无相对滑动；（3）变形不但发生在几何变形区内，而且也产生在几何变形区以外，其变形分布都是不均匀的。
这样就把轧制变形区分成变形过渡区、前滑区、后滑区和粘着区（4）在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速度分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。
金属沿轧件宽度上的不均匀变形：单鼓形薄轧件l/h较大时（薄轧件），受表面外摩擦影响，出现单鼓变形。
双鼓形：厚轧件h l <0.5时(厚轧件),变形不能深透到整个断面高度,出现双鼓变形。
3、咬入：依靠回转的轧辊与轧件之间的摩擦力，轧辊将轧件拖入轧辊之间的现象。
改善咬入条件的途径:①降低a: (1)增加轧辊直径D,(2)降低压下量ΔH。
实际生产:(1)小头进钢,(2)强迫咬入; ②提高β:(1)改变轧件或轧辊的表面状态,以提高摩擦角;(2)清除炉生氧化铁皮;(3)合理的调节轧制速度,低速咬入,高速轧制.4、宽展：高向压缩下来的金属沿着横向移动引起的轧件宽度的变化成为宽展.5、宽展分类:①自由宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，不受任何其它任何阻碍和限制。
②限制宽展: 在横向变形过程中，除受接触摩擦影响外，还受到孔型侧壁的阻碍作用，破坏了自由流动条件，此时宽展称为限制宽展。
③强迫宽展: 在横向变形过程中，质点横向移动时，不仅不受任何阻碍，还受到强烈的推动作用，使轧件宽展产生附加增长，此时的宽展称为强迫宽展。
6、宽展的组成：滑动宽展：是变形金属在与轧辊的接触面产生相对滑动所增加的宽展量。
《2024年异步轧制金属三维塑性变形分析》范文
《异步轧制金属三维塑性变形分析》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，金属材料的加工技术日益受到关注。
异步轧制作为一种重要的金属加工方法，具有许多独特的优点，如高效、高精度和优良的力学性能等。
本文将重点对异步轧制金属过程中的三维塑性变形进行分析，探讨其变形机制、影响因素及优化策略。
二、异步轧制概述异步轧制是一种特殊的金属轧制技术，其特点在于轧辊的旋转速度不同，从而在轧制过程中产生不同的应力场和变形场。
这种技术能够有效地改善金属的微观结构，提高其力学性能。
异步轧制技术在许多领域得到了广泛应用，如钢铁、有色金属、合金等材料的加工。
三、三维塑性变形分析1. 变形机制异步轧制过程中，金属材料在受到轧辊压力的作用下发生塑性变形。
这种变形是一个复杂的三维过程，涉及到材料的微观结构、应力场、温度场等多个因素。
在异步轧制过程中，由于轧辊转速的不同，使得金属材料在轧制方向上受到不均匀的力作用，从而产生复杂的三维变形。
2. 影响因素异步轧制过程中的三维塑性变形受多种因素影响，包括轧辊转速、轧制压力、材料性质、温度等。
其中，轧辊转速是影响变形的重要因素之一。
当轧辊转速差异较大时，金属材料在轧制过程中受到的力作用不均匀，从而导致变形不均匀。
此外，材料的性质和温度也会对三维塑性变形产生影响。
3. 优化策略为了优化异步轧制过程中的三维塑性变形，需要从多个方面进行考虑。
首先，合理设计轧辊转速和轧制压力，使金属材料在轧制过程中受到均匀的力作用。
其次，优化材料的性质和成分，提高其塑性和韧性。
此外，控制轧制温度和冷却速度也是优化三维塑性变形的关键措施。
通过这些措施，可以有效地改善异步轧制过程中的三维塑性变形，提高金属材料的力学性能。
四、实验与结果分析为了验证上述理论分析，我们进行了异步轧制实验。
实验中，我们采用了不同转速的轧辊和不同性质的金属材料。
通过观察和分析实验结果，我们发现异步轧制过程中确实存在复杂的三维塑性变形现象。
同时，我们还发现通过优化轧辊转速、轧制压力、材料性质和温度等因素，可以有效地改善三维塑性变形现象，提高金属材料的力学性能。