轧制变形基本原理
1 第四章 轧制变形基本原理
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。基本加工变形方式可以分为：锻造、轧制、挤压、分为：热加工、冷加工、温加工。
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。
第一节 轧钢的分类
轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。被轧制的金属叫轧件；使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机；轧制后的成品叫钢材。
一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类
轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。如图１、２、３。
横轧：轧辊转动方向相同，轧件的纵向轴线与轧辊
的纵向轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随着轧辊作
相应的转动。它主要用来轧制生产回转体轧件，如变断
面轴坯、齿轮坯等。
纵轧：轧辊的转动方向相反，轧件的纵向轴线与轧
辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直，轧制后的轧
件不仅断面减小、形状改变，长度亦有较大的增长。它
是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法，如各种型材和板材的轧制。
斜轧：轧辊转动方向相同，其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行，但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角，因而轧制时轧件既旋转，又前进，作螺旋运动。它主要用来生产管材和回转体型材。
图1 横轧简图
1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊
二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。
所有的固态金属和合金都是晶体。温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。
金属在常温下的加工变形过程中，其内部晶体发生变形和压碎，而引起金属的强度、硬度和脆性升高，塑性和韧性下降的现象，叫做金属的加工硬化。把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后，钢丝就会变硬、变脆进而断裂，这就是加工硬化现象的一个例子。
经加工变形后的金属，随着温度的升高，其晶体组织又重新改组为新晶粒的现象，称为金属的再结晶。再结晶无晶体类型的变化。金属进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。金属的再结晶可以消除在加工变形过程中产生的加工硬化，恢复其加工变形前的塑性和韧性。金属的再结晶温度的高低，主要受金属材质和变形程度的影响。
将金属加热到再结晶温度以上进行轧制叫热轧。热轧的优点是可以消除加工硬化，能使金属的硬度、强度、脆性降低，塑性、韧性增加，而易于加工。这是因为金属在再结晶温度以上产生塑性变形（即产生加工硬化）的同时，产生了非常完善的再结晶。但在高温下钢件表面易生成氧化铁皮，使产品表面粗糙度增大，尺寸不够精确。
金属在再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。冷轧的优点与热轧相反。
第三节 金属塑性变形的力学条件
一、 内力与外力
材料（入轧件）由于外力（如轧辊的轧制力）的作用，其内部产生的抵抗外力的抗力，叫内力。材料单位面积上的内力叫应力。当应力分布均匀时，或者应力虽不均匀分布，但为例计算简便时：
σ=Ｐ／F
式中：σ——平均应力，Mpa ；
F ——材料的截面积，
图2 纵轧示意图
图3 斜轧简图
1—轧辊；2—坯料；3—毛管；4—顶头；5—顶杆
P——作用于该截面积的内力，N。
二、变形
材料受外力所产生的形状和尺寸的改变，叫变形。当外力消除后，能够恢复原来形状尺寸的那部分变形，叫弹性变形；若外力超过某一限度，材料不能恢复原来形状尺寸的那部分变形，叫塑性变形。材料产生塑性变形而不破裂的能力叫塑性。轧钢生产就是利用金属的塑性使轧件产生塑性变形而成型的。
材料单位尺寸上的变形叫应变，应力与应变是共生共存的。
塑性变形的力学条件
材料抵抗塑性变形的能力叫强度。材料产生塑性变形的最小应力叫屈服强度或屈服极限（R eL/R eH）。材料破坏前的最大应力叫强度极限（R m）。
显然，金属材料产生塑性变形的力学条件是该材料受外力作用而产生的应力（σ）必须大于或等于其屈服极限（R eL），而小于其强度极限（R m）。
R eL/≤σ≤R m
因为，当σ< R eL时，材料不可能产生塑性变形，只产生弹性变形，而σ≥R m时，材料会破裂。
第四节塑性变形的体积不变定律和最小阻力定律
一、金属塑性变形的体积不变定律
体积不变定律是金属塑性变形时，材料的体积保持不变。即轧制前后轧件的体积不变。
如以V、V′分别代表轧制前后轧件的体积，则
V=V′
另H、B、L和hbl分别代表轧件轧制前后轧件的高度、宽度与长度，则有
V=HBL;V′=hbl
HBL=hbl
上面公式是体积不变定律的数学表达式，利用他可以计算定轧制后轧件的尺寸，根据产品的断面面积和定尺长度，选择合理的坯料尺寸。
实际上，金属在塑性变形过程中，其体积总有一些变化，这是由于：
（1）在轧制过程中，金属内部的缩孔、气泡和疏松被焊合，密度提高，因而改变了金属体积。这就是说除内部有大量存在气泡的沸腾钢锭（或有缩孔及疏松的镇静钢锭、连铸坯）的加工前期外，热加工时，金属的体积是不变的。
（2）在热轧过程中金属因温度变化而发生相变以及冷轧过程中金属组织结构被破
图3-3 轧辊直径对宽展的影响
坏，也会引起金属体积的变化，不过这种变化都极为微小。例如，冷加工时金属的比重约减少0.1～0.2％。不过这些在体积上引起的变化是微不足道的，况且经过再结晶退火后其比重仍然恢复到原有的数值。
2 二、塑性变形的最小阻力定律
1、叙述： 最小阻力定律是金属材料在塑性变形时，其质点有向各个方向移动的可能性时，则各质点将沿阻力最小的方向移动。
2、最小阻力定律的应用
2.确定金属流动的方向。
（1）利用最小阻力定律分析小辊径轧制的特点。如图2-3
在压下量相同的条件下，对于不同辊径的轧制，其变形区接触弧长度是不相同的，小辊径的接触弧较大辊径小，因此，在延伸方向上产生的摩擦阻力较小，根据最小阻力定律可知，金属质点向延伸方向流动的多，向宽度方向流动的少，故用小辊径轧出的轧件长度较长，而宽度较小。
(2)为什么在轧制生产中，延伸总是大于宽展？
首先，在轧制时，变形区长度一般总是小于轧件的宽度，根据最小阻力定律得，金属质点沿纵向流动的比沿横向流动的多，使延伸量大于宽展量；
其次，由于轧辊为圆柱体，沿轧制方向是圆弧的，而横向为直线型的平面，必然产生有利于延伸变形的水平分力，它使纵向摩擦阻力减少，即增大延伸，所以，即使变形区长度与轧件宽度相等时，延伸与宽展的量也并不相等，延伸总是大于宽展
第五节金属塑性变形的表示方法
轧制过程中金属产生塑性变形，其结果使轧件厚度减小称为压缩；宽度增加称为宽展；长度增加称为延伸。为表示以上三种变形的程度，另H、B、L和h、b、l分别为轧制前后轧件的厚度、宽度和长度。
一、绝对变形量
绝对压下量，简称压下量
h
H
h-
=
?
绝对宽展量，简称宽展
B
b
b-
=
?
绝对延伸量
L
l
l-
=
?
上述绝对变形量这种表示方法不能正确地反映出物体的变形程度
二、相对变形量
相对变形量是以三个方向的绝对变形量与其各自的相应线尺寸的比值表示的变形量。即：
相对压下量
%
100
1?
?
=
H
h
相对宽展量
%
100
2?
?
=
B
b
相对延伸量
%
100
3?
?
=
L
l
上述相对变形量以相对压下量使用较为广泛。
三、变形系数
变形系数是另一种表示相对变形的方法，是以轧制前后（或轧制后与轧制前）相应的线尺寸的比值表示，即：
压下系数 h H
=η
宽展系数 B b
=ω
延伸系数
L l
=μ 上述变形系数反映了金属变形前后尺寸变化的倍数关系，在实际生产中应用较为广泛，特别是延伸系数。依据体积不变定律，延伸系数又可以用以下式表示：
Fn F hb HB
L l
===μ 式中FF 分别表示轧制前后轧件的断面积。
轧件总的变形程度常用压缩比来表示，压缩比就使轧前轧后轧件断面积之比。用较大的压缩比轧制，才能充分破碎钢件的铸造组织，使钢材组织致密，改善其性能。
第六节 轧制过程的三阶段
轧制过程可分为三个阶段：咬入阶段、稳定轧制阶段和甩出阶段。
一 咬入阶段
咬入阶段是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（轧辊中心连线）称为咬入阶段。如图（7-3）所示。在此阶段的某一瞬间有如下特点：
（1）轧件的前端在变形区有三个自由端（面），仅后面有不参与变形的外端（或称刚端）。
（2）变形区的长度由零连续地增加到最大值，即增加到
hR l ?=
图 轧制时的咬入阶段
（3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断的变化。
（4）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。
（5）变形区内各断面的应力状态不断变化。
二 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入口断面止，这一阶段称为稳定轧制阶段。
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恒的，这就是此阶段的特点。
三 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），称为甩出阶段。
这一阶段的特点类似于第一阶段，即
（1）轧件的后端在变形区内有三个自由端（面），仅前面有刚端存在。
（2）变形区的长度由最大变到最小——零。
（3）变形区内的合力作用点、力矩皆不断地变化。
（4）轧件对轧辊的压力由最大变到零。
（5）变形区内断面的应力状态不断地变化。
第七节 建立连轧的基本原则
连续轧制简称连轧，它是一根轧件同时在几架顺序排列的轧机中进行轧制。建立连轧必须遵守轧件在各架轧机中金属秒流量相等的原则。
连轧的变形条件
保证连轧过程秒流量相等原则，表示金属秒流量相等的公式为：
n n n v h b v h b v h b ==222111 式中1b 、
n b b 2——第1、第2至第n 架轧机轧后轧件的宽度。 1
h 、2h n h ——第1、第2至第n 架轧机轧后轧件的厚度。 1v 、
n v v 2——第1、第2至第n 架轧机轧后轧件出口速度。 令1D 、n D D 2;1N 、n D D 2;1F 、n F F 2顺序代表第1、第2至第n 架轧机的轧辊直径、轧辊每分钟转速和轧件出口断面积。而:
60DN
v π=;bh F =
则金属秒流量相等的方程式又可以表示为：
n F N D F N D F === 222111n n N D =C
常数C 称为连轧常数。实现连轧必须满足上市要求，否则会出现拉钢和堆钢现象。因此连轧生产必须根据各架轧件的不同断面来改变轧辊的转速或辊径，以保持各机架的金属秒流量相等。
轧制变形与工艺基础分析
第一节轧制变形基本原理 1、金属的塑性变形与弹性变形 1.1 影响金属热塑性变形的主要因素 影响金属热塑性变形的因素，有金属本身内部因素和加热等外部条件。 1)钢中存在碳及其他合金元素，使钢的高温组织，除有奥氏体外，还有其他过剩相。这些过剩相降低钢的塑性。钢中的杂质也是影响金属热塑性变形的内在因素，钢中的硫能使钢产生热脆。 2）影响热轧时塑性变形的外部条件有加热介质和加热工艺，对碳钢而言，当变形条件相同时，变形金属的化学成分及组织结构不同，温度对塑性的影响也不同，如图1-2-1。图中I、II、III、IV表示塑性降低区域（凹谷）；1、2、3表示塑性增高区域（凸峰）。I区中钢的塑性很低；II区（200-400℃）——“蓝脆”区中，钢的强度高而塑性低；III区（850-950℃）——相变温度区又称“热脆”区，钢通常一个相塑性好，另一个相塑性较差；IV区接近于钢的熔化温度，钢在该区加热时易发生过热或过烧，这时钢塑性最低。所以，碳素钢热加工时的最有利的温度范围是 1000-1250℃。对合金钢而言，加 热介质尤为重要。镍含量达2-3% 以上的合金钢，在含硫气氛中加热 时，硫会扩散到金属中，并在晶界 上形成低熔点的Ni3S2化合物，因 而降低了金属的塑性。含铜超过 0.6%的钢，有时甚至是含铜 0.2-0.3%的钢，如在强氧化气氛中 图1-2-1 碳素钢塑性曲线 较长时间的高温加热时，由于选择 性氧化的结果，在钢的表面氧化铁皮下会富集一薄层熔点低于1100℃的富铜合金，这层合金在1100℃时熔化并侵蚀钢的表面层，使钢在热轧加工时开裂。 3）热轧温度选择不合适，也会给金属带来不良的影响。当终轧温度过高时，往往会造成金属的晶粒粗大；若终轧温度过低时，又会造成晶粒沿加工方向伸长的组织，并有一定的加工硬化。在这两种情况下，金属的性能都会变坏。所以，合理控制金属的热轧温度范围，对获得所需要的金属组织和性能，具有重要意义。 1.2 金属的弹性变形 金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。多晶体发生弹性变形时，各个晶粒的受力状态是不均匀的。 2、轧制过程
冷轧钢管变形原理
冷轧钢管变形原理 关于冷轧管轧管过程、变形和应力状态、瞬时变形区、滑移和轴向力、轧制力等的基本理论。 二辊式冷轧管机的轧管过程二辊式冷轧管机工作时，其工作机架借助于曲柄连杆机构作往复移动。管子的轧制(图1)是在一根拧在芯棒杆7上的固定不动的锥形芯棒和两个轧槽块5之间进行的。在轧槽块的圆周开有半径由大到小变化的孔型。孔型开始处的半径相当于管料1的半径，而其末端的半径等于轧成管2的半径。 图1二辊式冷轧管机 1-管料；2-轧成管；3-工作机架；4-曲柄连杆机构；5-轧槽块 6-轧辊；7-芯棒杆；8-芯棒杆卡盘；9-管料卡盘；10-中间卡盘；11-前卡盘 在送进和回转时，孔型和管体是不接触的，为此，轧槽块5上在孔型工作部分的前面和后面，分别加工有一定长度的送进开口(半径比管料半径大)和回转开口(半径比轧成管的半径大)。在轧制过程中，管料和芯棒被卡盘8、9夹住，因此，无论在正行程轧制或返行程轧制时，管料都不能作轴向移动。 工作机架由后极限位置移动到前极限位置为正行程；工作机架由前极限位置移动到后极限位置为返行程。 轧制过程中，当工作机架移到后极限位置时，把管料送进一小段，称送进量。工作机架向前移动后，刚送进的管料以及原来处在工作机架两极限位置之间尚未加工完毕的管体，在由孔型和芯棒所构成的尺寸逐渐减小的环形间隙中进行减径和管壁压下。当工作机架移动到前极限位置时，管料与芯棒一起回转60。～90。。工作机架反向移动后，正行程中轧过的管体受孔型的继续轧制而获得均整并轧成一部分管材。轧成部分的管材在下一次管料送进时离开轧机。
图2多辊式冷轧管机 1-柱形芯棒；2-轧辊；3-轧辊架；4-支承板；5-厚壁套筒；6-大连杆；7- 摇杆；8-管子 多辊式冷轧管机的轧管过程多辊式冷轧管机轧制管材时见(图2)，管子在圆柱形芯棒1和刻有等半径轧槽的3～4个轧辊2之间进行变形。轧辊装在轧辊架3中，其辊颈压靠在具有一定形状的支承板(滑道)4上，支承板装在厚壁套筒5中，而厚壁套筒本身就是轧机的机架，它安装在小车上。工作时，曲柄连杆和摇杆系统分别带动小车和装在工作机架内的轧辊架作往复移动。由于小车和轧辊架是通过大连杆6和小连杆分别与摇杆7相联结的，所以当摇杆摆动时，轧辊与支承板便产生相对运动。当辊径在具有一定形状的支承板表面上作往复滚动时，轧辊和圆柱形芯棒组成的环形孔型就由大变小，再由小变大地作周期性改变。当小车走到后板极限位置时，送进一定长度的管料并将管体回转一个角度。为了降低返行程轧制时的轴向力以防止两根相邻管料在端部相互切入，一般管料的送进和管体的回转，是当小车在后极限位置时同时进行的。当小车离开后极限位置向前移动时，孔型逐渐变小，进行轧制，在返行程轧制时获得均整。 冷轧管时金属的变形和应力状态以二辊式冷轧管机轧管为例，在轧管过程中金属的变形过程如图3所示。送料时工作锥向轧制方向移动一段距离m(送进量)，相当于管料的Ⅰ-Ⅰ截面移动相同的距离到了Ⅰ1-Ⅰ1，位置，Ⅱ一Ⅱ的截面移动同一个距离m到了Ⅱ1一Ⅱ1位置(图3a)。由于在管料送进的时候，工作锥的内表面脱离了芯棒的表面，两者之间形成了一个间隙c，所以，当工作机架前移，工作锥变形时，在变形区中先是减径，然后是压下管壁(图3b)，而且在变形和延伸的过程中，工作锥内表面与位于轧槽块前的芯棒之间的间隙不断增大。同时，工作锥的末端截面移动到Ⅱx一Ⅱx位置。
轧制变形基本原理
1 第四章 轧制变形基本原理 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。基本加工变形方式可以分为：锻造、轧制、挤压、分为：热加工、冷加工、温加工。 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。 第一节 轧钢的分类 轧钢是利用金属的塑性使金属在两个旋转的轧辊之间受到压缩产生塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的钢材的加工过程。被轧制的金属叫轧件；使轧件实现塑性变形的机械设备叫轧钢机；轧制后的成品叫钢材。 一、根据轧件纵轴线与轧辊轴线的相对位置分类 轧制可分为横轧、纵轧和斜轧。如图１、２、３。 横轧：轧辊转动方向相同，轧件的纵向轴线与轧辊 的纵向轴线平行或成一定锥角，轧制时轧件随着轧辊作 相应的转动。它主要用来轧制生产回转体轧件，如变断 面轴坯、齿轮坯等。 纵轧：轧辊的转动方向相反，轧件的纵向轴线与轧 辊的水平轴线在水平面上的投影相互垂直，轧制后的轧 件不仅断面减小、形状改变，长度亦有较大的增长。它 是轧钢生产中应用最广泛的一种轧制方法，如各种型材和板材的轧制。 斜轧：轧辊转动方向相同，其轴线与轧件纵向轴线在水平面上的投影相互平行，但在垂直面上的投影各与轧件纵轴成一交角，因而轧制时轧件既旋转，又前进，作螺旋运动。它主要用来生产管材和回转体型材。 图1 横轧简图 1—轧辊；2—轧件；3—支撑辊
二、根据轧制温度不同又可分为热轧和冷轧。 所有的固态金属和合金都是晶体。温度和加工变形程度对金属的晶体组织结构及性能都有不可忽视的影响。 金属在常温下的加工变形过程中，其内部晶体发生变形和压碎，而引起金属的强度、硬度和脆性升高，塑性和韧性下降的现象，叫做金属的加工硬化。把一根金属丝固定于某一点在手中来回弯曲多次后，钢丝就会变硬、变脆进而断裂，这就是加工硬化现象的一个例子。 经加工变形后的金属，随着温度的升高，其晶体组织又重新改组为新晶粒的现象，称为金属的再结晶。再结晶无晶体类型的变化。金属进行再结晶的最低温度称为金属的再结晶温度。金属的再结晶可以消除在加工变形过程中产生的加工硬化，恢复其加工变形前的塑性和韧性。金属的再结晶温度的高低，主要受金属材质和变形程度的影响。 将金属加热到再结晶温度以上进行轧制叫热轧。热轧的优点是可以消除加工硬化，能使金属的硬度、强度、脆性降低，塑性、韧性增加，而易于加工。这是因为金属在再结晶温度以上产生塑性变形（即产生加工硬化）的同时，产生了非常完善的再结晶。但在高温下钢件表面易生成氧化铁皮，使产品表面粗糙度增大，尺寸不够精确。 金属在再结晶温度以下进行的轧制叫冷轧。冷轧的优点与热轧相反。 第三节 金属塑性变形的力学条件 一、 内力与外力 材料（入轧件）由于外力（如轧辊的轧制力）的作用，其内部产生的抵抗外力的抗力，叫内力。材料单位面积上的内力叫应力。当应力分布均匀时，或者应力虽不均匀分布，但为例计算简便时： σ=Ｐ／F 式中：σ——平均应力，Mpa ； F ——材料的截面积， 图2 纵轧示意图 图3 斜轧简图 1—轧辊；2—坯料；3—毛管；4—顶头；5—顶杆
第一章冲压变形的基本原理复习题答案
第一章冲压变形的基本原理复习题答案 一、填空题 1.塑性变形的物体体积保持不变，其表达式可写成ε1+ε2+ε3=0。 2.冷冲压生产常用的材料有黑色金属、有色金属、非金属材料。 3.物体在外力的作用下会产生变形，如果外力取消后，物体不能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称为塑性变形。 4.影响金属塑性的因素有金属的组织、变形温度、变形速度、变形的应力与应变状态、金属的尺寸因素。 5.在冲压工艺中，有时也采用加热冲压成形方法，加热的目的是提高塑性，降低变形抗力。 6.材料的冲压成形性能包括成形极限和成形质量两部分内容。 7.压应力的数目及数值愈大，拉应力数目及数值愈小，金属的塑性愈好。 8.在同号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之值较大，而在异号主应力图下引起的变形，所需的变形抗力之 值就比较小。 9.在材料的应力状态中，压应力的成分愈多，拉应力的成分愈少，愈有利于材料塑性的发挥。 10.一般常用的金属材料在冷塑性变形时，随变形程度的增加，所有强度指标均增加，硬度也增加，塑性指标降低， 这种现象称为加工硬化。 11.用间接试验方法得到的板料冲压性能指标有总伸长率、均匀伸长率、屈强比、硬化指数、板厚方向性系数γ和板 平面方向性系数△γ。 12.在筒形件拉深中如果材料的板平面方向性系数△γ越大，则凸耳的高度越大。 13.硬化指数n值大，硬化效应就大，这对于伸长类变形来说就是有利的。 14.当作用于坯料变形区的拉应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是伸长变形，故称这种变形为伸长类变 形。 15.当作用于坯料变形区的压应力的绝对值最大时，在这个方向上的变形一定是压缩变形，故称这种变形为压缩类变 形。 16.材料对各种冲压加工方法的适应能力称为材料的冲压成形性能。
弯曲变形的强度条件和强度计算
弯曲变形的强度条件和强度计算 当梁受到一组垂直于其轴线的力即横向力或位于轴线平面内的外力偶作用时，梁的轴线由一条直线变为曲线，称为弯曲变形。如果梁的几何形状材料性能和外力都对称于梁的纵向对称面则称为对称弯曲。如果梁变形后的轴为形心主惯性平面内的平面曲线则称为平面弯曲。本课程中主要研究以对称弯曲为主的平面弯曲，如图1所示。 图1 平面弯曲 一、梁弯曲时的内力——剪力和弯矩 梁的横截面上有两个分量——剪力和弯矩，它们都随着截面位置的变化而变化，可表示为F S=F S(x)和M=M (x)，称为剪力方程和弯矩方程。 为了研究方便，通常对剪力和弯矩都有正负规定：使微段梁发生顺时针转动的剪力为正，反之为负，如图2所示；使微段梁上侧受拉下侧受压的弯矩为正，反之为负，如图3所示。 图2 剪力的正负 图3 弯矩的正负 例1：试写出下图所示梁的内力方程，并画出剪力图和弯矩图。
解：（ 1 ）求支反力 = ∑C M：0 3 10 12 6= ? - - ? Ay F，kN 7 = Ay F = ∑Y：0 10= - +By Ay F F，kN 3 = By F （2）列内力方程 剪力： ? ? ? < < - < < = 6 3 kN 3 3 kN 7 ) ( S x x x F 弯矩： ? ? ? ≤ ≤ ≤ ≤ ? - ? - = 6 3 3 m kN ) 6(3 m kN 12 7 ) ( x x x x x M （3）作剪力图和弯矩图 二、梁弯曲时的正应力 在一般情况下，梁的横截面上既有弯矩又有剪力。若梁上只有弯矩没有剪力，称为纯弯曲。本讲主要讨论纯弯曲时横截面上的应力——正应力。梁横截面上的正应力大小与该点至中性轴的距离成正比，即正应力沿截面宽度均匀分布，沿高度呈线性分布，如图4所示。 图4 梁弯曲时的正应力分布图 即有y I x M z ) ( = σ（1）
弯曲时的内力和应力
第七章 弯曲时的内力和应力※ 说明： 本文档仅限练习。与考试无任何联系。 如答案有误请自行修改。如仍有疑问咨询相关教师。Q群125207914 一、填空题： 1、梁产生弯曲变形时的受力特点，是梁在过轴线的平面内受到外力偶的作用或者受到和梁轴线相___________的外力的作用。 3、矩形截面梁弯曲时，其横截面上的剪力作用线必然________于外力并通过截面________。 5、梁弯曲时，任一横截面上的弯矩可通过该截面一侧（左侧或右侧）的外力确定，它等于该一侧所有外力对________力矩的代数和。 7、用截面法确定梁横截面上的剪力时，若截面右侧的外力合力向上，则剪力为______。 9、将一悬臂梁的自重简化为均布载荷，设其载荷集度为q，梁长为L，由此可知在距固定端L/2处的横截面上的剪力为_________，固定端处横截面上的弯矩为__________。 10、在梁的集中力偶左、右两侧无限接近的横截面上，剪力相等，而弯矩则发生_______，_________值等于梁上集中力偶的力偶矩。 11、剪力图和弯矩图是通过________和___________的函数图象表示的。 18、在梁的某一段内，若无分布载荷q（X）的作用，则剪力图是 __________于X轴的直线。 19、在梁的弯矩图上，某一横截面上的弯矩有极值（极大值或极小值），该极值必发生在对应于剪力___________的横截面上。 21、梁在发生弯曲变形的同时伴有剪切变形,这种平面弯曲称为 __________弯曲。 24、梁在弯曲时的中性轴，就是梁的___________与横截面的交线。28、梁弯曲时,横截面中性轴上各点的正应力等于零,而距中性轴 ________处的各正应力为最大。 29、梁弯曲变形后，以中性层为界，靠__________边的一侧纵向纤维受压力作用,而靠__________边的一侧纵向纤维受拉应力作用。 31、等截面梁内的最大正应力总是出现在最大___________所在的横截面上。 32、在平面弯曲的情况下，梁变形后的轴线将成为一条连续而光滑的平面曲线，此曲线被称为_______。 33、梁在平面弯曲变形时的转角，实际上是指梁的横截面绕其________
金属塑性变形与轧制原理(教案).x
备课本 课程名称金属塑性变形与轧制原理课时数64 适用班级金属材料081、082授课教师孙斌 使用时间2011学年第1学期 冶金工程学院
绪论 0.1金属塑性成形及其特点 金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。 金属成型方法分类： （1）减少质量的成型方法:车、刨、铣、磨、钻等切削加工；冲裁与剪切、气割与电切；蚀刻加工等。 （2）增加质量的成型方法：铸造、焊接、烧结等。 （3）质量保持不变的成型方法(金属塑性变形)：利用金属的塑性，对金属施加一定的外力作用使金属产生塑性变形，改变其形状尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。如轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压等金属压力加工方法。 金属压力加工方法的优缺点： 优点：1）因无废屑,可节约大量金属； 2）改善金属内部组织及物理、机械性能； 3）产量高，能量消耗少，成本低，适于大量生产。 缺点：1）对要求形状复杂，尺寸精确，表面十分光洁的加工产品尚不及金属切削加工方法； 2）仅用于生产具有塑性的金属； 0.2 金属塑性成形方法的分类 0.2.1按温度特征分类 1.热加工在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=0.75∽0.95T熔。 2.冷加工在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=0.25T熔以下。 3.温加工介于冷热加工之间的温度进行的加工. 0.2.2按受力和变形方式分类 由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压 1.锻造：用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使金属进行塑性变形的过程。分类： 自由锻造：即无模锻造，指金属在锻造过程的流动不受工具限制（摩擦力除外）的一种加工方法。 模锻：锻造过程中的金属流动受模具内腔轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方法。
轧制基础理论
一、什么是铝 铝是一种银白色金属，在地壳中含量仅次于氧和硅排在第三位。铝的密度小，仅为铁的34.61%、铜的30.33%，因此又被称作轻金属。拿同样体积的铝跟钢铁、铜比较，钢铁的重量是铝的2.9倍，铜的重量是铝的3.3倍，因此铝又成为各种设施轻量化的首选金属材料。 二、铝的特性及用途 铝具有轻便性、导电性、导热性、可塑性（易拉伸、易延展）、耐腐蚀性（不生锈）\物理和力学性能好等优良特性，所以成为机电、电力、航空、航天、造船、汽车制造、包装、建筑、交通运输、日用百货、房地产等行业的重要原材料。 铝的密度只有2.7103g/cm3，铝的表面具有高度的反射性，辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而经阳极氧化和深色阳极氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内反射优良，因而具有多种装饰用途及反射功能性用途。 铝通常显示出优良的电导率，它的导电能率约为铜的三分之二，但由于其密度仅为铜的三分之一，因而，将等质量和等长度的铝线和铜线相比，铝的导电能力约为铜的二倍，且价格较铜低，应用成本低，所以常被电力工业和电子工业选用。目前，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。 铝的热导率很高，仅次于铜，铝的导热能力比铁大3倍，大约是铜的50%～60%。铜的导热性虽然最佳，可是制造同样大小的工件重量要比铝大很多，价格也比铝贵很多。因此，制造散热器铝仍是首选。铝的性价比对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器都很有利。 铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一个极其重要的特性。 铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的行业来说十分重要。铝的毒性非常微小，通常用于制造盛食品和饮料的容器。近年来，铝箔在香烟、药品、食品的包装方面应用越来越广泛，已成为包装业的重要材料。 铝的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业和日用百货中。 铝还具有良好的吸音性能，根据这一特点，－些广播室、现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。 铝的可塑性非常好。纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，具有良好的可机加工性，大量用于电线、电缆制造业和无线电工业以及包装业。在某些
轧制工艺
博思格建筑系统（巴特勒）轻型钢结构的生产流程和制作工艺 1．前言 建筑轻钢结构和传统的混凝土结构相比，具有跨度大、结构基础要求低、抗震抗风能力强、外表美观、建造周期短、维修费用低等一系列的优点，因而越来越受欢迎，得到了飞速的发展。 和重钢相比，轻钢结构重量轻，用钢量少、对基础的承载要求更低，设计周期短、建造速度快，特别适合于建造大跨度结构。现已在厂房、办公楼、大型超市、物流仓库、展示厅、机库和室内体育场馆等产品领域得到了广泛的应用。 传统的轻钢制作方式，采用机械和手工方式进行组立、装焊，自动化程度不高、工艺流程不流贯，因而生产效率低，远不能满足建筑轻钢结构飞速发展的需要。 博思格建筑系统(巴特勒)针对轻型钢结构所设计的自动化钢结构生产流水线，占地面积小、布局紧凑，流程合理，充分体现了高速、高效和高精度生产的特点，取得了满意的实际效果。 2．轻型钢结构的工艺特点 2．1．结构特点 轻型钢结构通常采用Q345和Q235钢，且大部分是Q345钢。Q345钢作为最常用、成熟的低合金高强度结构用钢，性能优良，可焊性好。除了部分柱底板外，腹板、翼板厚度基本上是4－20mm中薄板，正是对焊接工艺最有利的厚度范围。轻钢结构一般不采用箱型、十字型结构，构件绝大部分是H型截面。由于经济、受力、结构的特点，一般不采用轧制H型钢，而大多数都采用焊接H型钢。 对于H型实腹梁柱结构，易于实现焊接、装配的自动化。但是除了夹层梁和部分边柱、中间柱为等截面外，大部分构件是变截面形式，这也给焊接的自动化提出了更高的要求。 2．2．切割方法 门式多头火焰切割是翼板开条的主要切割方法，丙烯、丙烷、LPG类新型燃气已逐步取代了乙炔。 腹板由于板厚较薄，而且大多是楔形形状，通常采用数控等离子的切割方法。采用氧气的等离子切割方法，切割速度快，切割质量好，但对消耗电极的要求更高。
控制轧制过程的基本原理
控制轧制过程的基本原理 历史背景 历史上，碳是提高钢的强度的最重要的化学元素，但碳对许多工艺性能如焊接性能、成型性能有不利的影响。因此，用碳强化的钢的应用受到限制。为了保证钢结构的安全性，要求钢的强度和韧性达到优良的配合，这种含碳较高的钢往往要进行成本高的热处理，如淬火加回火。 为了扩大成本低的高强度钢的应用，物理冶金学家们建议用其它强化机制来替代碳的强化。图1（1）显示，根据d-1/2规律（2），晶粒细化是同时提高强度和韧性的最有效的方法。控制轧制工艺是达到此目的的工业技术，该技术把成型过程与显微组织的控制过程结合起来。 均热温度 为了使加热工艺易于进行，传统方法是采用较高的均热温度。因此，轧制工艺从钢坯加热开始就要控制晶粒尺寸，而且其效果是明显的。人们知道，奥氏体晶粒长大与均热温度决定于均热时要求产生的冶金反应，即使微合金化元素溶于固溶体，其原因将于下面得到解决。对于钢种而言，最低的均热温度决定于铌、碳含量。如图2所示，对于0.10%C、0.03%Nb.的钢来说，其最低均热温度为1150℃。钛形成非常稳定的TiN，如图3（3）所示，它可在相当高的均热温度下控制奥氏体晶粒尺寸。另外钛还可以夺走N b（C、N）相中的N，形成的N b C 化合物更易溶解。在钢中一般氮含量的情况下，T i的最佳含量，即化学比含量，一般很低，
低于0.02%。 log(Nb)(C)=2.96-7510/T…Nordberg and Aronsson log(Nb)(C+12/14N)=2.26-6770/T…Irvine 再结晶控制轧制 钢在热变形过程中发生再结晶。控制这一过程使其发生多次再结晶可导致有效晶粒细化。应当注意每道次轧制应采用的最小变形量，否则将会发生晶粒长大，如图4（4）所示。图5（5）显示出一种典型的轧制制度可获得大约50μm的平均晶粒尺寸。在有铌微合金化的情况下，可以得到更细小的晶粒尺寸。这是因为扩散控制的过程，如道次间的晶粒长大，由于铌原子的直径比γ-Fe原子大15.2%，扩散过程受到很大阻碍。 变形前的奥氏体晶粒愈小，轧制温度愈低，每道次变形量愈大，最终再结晶后的晶粒尺寸愈小。文献[6]表明，如果最后三道次变形至少约25%，大于图5报道的15%，再结晶控
轧制工艺(一)答案
第六套轧制工艺（一） 一、选择题 1.在把钢锭轧制成中厚板的过程中常采用（）轧制法。 A.横轧 B.纵轧 C.横轧和纵轧相结合答案：C 2.热连轧要制定各架轧机温度制度和控制（）。 A.终轧温度 B.开轧温度 C.加热温度答案：A 3.所谓是指变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。 A.热加工变形 B.冷加工变形 C.加工变形答案：A 4.产品标准是（）的依据。 A．订合同B．检验产品质量C．制定生产工艺答案：B 5.当采用下压力轧制时，轧制线在中线（）。 A.之下 B.之上 C.重合答案：B 6.钢材出轧机后往下翘是由于轧机采用了（）。 A.上压力轧制 B.下压力轧制 C.等压力轧制答案：A 7.当辊径增大时增大，延伸相应地减少。 A.△H B.△B C.α答案：B 8.在带钢热连轧精轧机组中一般采用轧制。 A.张力 B.压力 C.恒定小张力答案：C 9.中厚板轧机的轧制方式是（）。 A.横轧、纵轧、斜轧 B.横轧、纵轧 C.纵轧、斜轧答案：A 10.一个轧制单位表是指精轧两次换工作辊之间的（）。 A.轧制计划表 B.工作图表 C.产品合格书答案：A 11.组织上存在着各向异性的钢板，其横向机械性能明显（）纵向。 A. 低于 B.等于 C.高于答案：A 12.WH510的厚度执行的是以下哪个标准：（） A．GB709—88 B. GB6654 C. 其他标准答案：B 13.适合于制造变压器的钢材为（）。 A.取向硅钢 B.无取向硅钢 C.工业纯铁答案：A 14.如图1，是塔尔诺夫斯基根据实验研究绘成的轧制变形区图，易变形区为（） A、Ⅰ B、Ⅱ C、Ⅲ答案：A 15.热连轧带钢厂的原料为（） A.初轧板坯 B.连铸板坯 C. 初轧板坯和连铸板坯答案：C 16.HP295钢要求用户在半年内使用的原因是为了防止（）现象。 A、辊印 B、夹杂 C、生锈 D、时效答案：D 17.过热时钢的晶粒长大，变为( )组织。 A粗晶B、巨大晶粒C单晶粒答案：A 18.板坯中（）元素含量的增加会导致轧制负荷的增加 A、C B、N C、P D、S 答案：A 19.正确的加热工艺可以提高钢的( )。 A变形抗力B 塑性C 强度答案：B 20.冷轧带钢生产的主要特点之一是要确定( )。 A.轧制制度 B.张力制度 C.速度制度答案：B 21.电镀锡是一个( )反应过程。 A.氧化 B.还原 C.中和答案：A
弯曲的内力与强度计算 习题
弯曲的内力与强度计算 一、判断题 1.如图1示截面上，弯矩M和剪力Q的符号是：M为正，Q为负。（） 图1 2.取不同的坐标系时，弯曲内力的符号情况是M不同，Q相同。（） 3、在集中力作用的截面处，Q图有突变，M连续但不光滑。（） 4、梁在集中力偶作用截面处，M图有突变，Q图无变化。（） 5.梁在某截面处，若剪力Q=0，则该截面的M值一定为零值。（） 6.在梁的某一段上，若无荷载作用，则该梁段上的剪力为常数。（） 7.梁的内力图通常与横截面面积有关。（） 8.应用理论力学中的外力定理，将梁的横向集中力左右平移时，梁的Q图，M图都不变。（） 9.将梁上集中力偶左右平移时，梁的Q图不变，M图变化。（） 10.图2所示简支梁跨中截面上的内力为M≠0，Q=0。（） 图 2 图 3 11.梁的剪力图如图3所示，则梁的BC段有均布荷载，AB段没有。（） 12.上题中，作用于B处的集中力大小为6KN，方向向上。（） 13.右端固定的悬臂梁，长为4m，M图如图示，则在x=2m处，既有集中力又有集中力偶。（）
图 4 图 5 14.上题中，作用在x=2m处的集中力偶大小为6KN·m，转向为顺时针。（） 15.图5所示梁中，AB跨间剪力为零。（） 16.中性轴是中性层与横截面的交线。（） 17.梁任意截面上的剪力，在数值上等于截面一侧所有外力的代数和。（） 18.弯矩图表示梁的各横截面上弯矩沿轴线变化的情况，是分析梁的危险截面的依据之一。（） 19.梁上某段无荷载作用，即q=0，此段剪力图为平行x的直线；弯矩图也为平行x轴的直线。 （） 20.梁上某段有均布荷载作用，即q=常数，故剪力图为斜直线；弯矩图为二次抛物线。（） 21.极值弯矩一定是梁上最大的弯矩。（） 22.最大弯矩Mmax只可能发生在集中力F作用处，因此只需校核此截面强度是否满足梁的强度条件。（） 23.截面积相等，抗弯截面模量必相等，截面积不等，抗弯截面模量必不相等。（） 24.大多数梁都只进行弯曲正应力强度核算，而不作弯曲剪应力核算，这是因为它们横截面上只有正应力存在。（） 25.对弯曲变形梁，最大挠度发生处必定是最大转角发生处。（） 26.两根不同材料制成的梁，若截面尺寸和形状完全相同，长度及受力情况也相同，那么对此两根梁弯曲变形有关量值，有如下判断： （1）最大正应力相同；（） （2）最大挠度值相同；（） （3）最大转角值不同；（） （4）最大剪应力值不同；（） （5）强度相同。（） 27.两根材料、截面形状及尺寸均不同的等跨简支梁，受相同的荷载作用，则两梁的反力与内力相同。（）
燕山大学塑性变形力学基础与轧制原理复习大纲
"塑性变形力学基础与轧制原理" 参考书："塑性变形力力学基础及轧制及原理"曹鸿德等主编，机械工业出版社。 学生应掌握的主要内容： 点的应力状态的张量性质：已知主方向和主应力，求斜面应力：画出主应力图示；写出主应力平面的方向余弦，主切应力平面的法应力， 主切应力；什么是八面体平面，写出八面体平面法向应力及剪应力分式：写出平衡微分方程式；推导体积应力及不可压缩性条件，画出主应变图示：试述均匀变形的定义和特点，对数应变系数和条件应变系数的关系；试述塑性表面的概念；试述最大剪应力等于常值的塑性条件，写出公式：试述单位弹性形态改变势能等于常值的塑性条件，写出公式：试述两个塑性条件的差别和联系。 试述平面问题的概念，写出平面问题的方程式：如何选定滑移线的参变量和确定滑移线的方向，对简单的实际问题能给出滑移线的正方向：推导汉基积分（4一17）式及（4一18）式：试述滑移线的几何性质；证明汉基第一定理（画图）：画出窄锤头冲压厚板时的滑移线场，并求解单位压力 P；试述何为几何可能位移和静力可能的屈服应力状态；求各种典型压力加工情况的上限解。 试述在平面镦粗和轧制时的单位摩擦力的分布规律；推导卡尔曼近似平衡微分方程式(6-46)及单位压力基本平衡微分方程式（4-49）并分析求解此方程式的基本方法；推导奥洛万近似的平衡微分方程式（6 -69)；画图说明各种因素对单位压力的影响；导出计算咬入角及变形区 长度的公式；试述中性角的概念；前滑的概念及前滑公式，如何测定前滑系数；写出轧件的工程常用变形系数；试述位移体积的概念及导出其表达式，导出以对数变形系数表示的体积不变条件；简述变形抗力的概念；简述各种因素对变形抗力的影响，了解强化强度，变形速度的概念；试述滑动摩擦的种类及概念，基本滑动摩擦机理；导出斯通公式；阐述轧机传动力矩的组成及概念；画图说明在简单轧制，带张力轧制及单辊传动时金属对轧辊作用力的方向。
轧钢基础知识
轧钢基础知识 第一章：钢材品种及其生产系统 1钢材有那些加工方法？ 在钢材工业生产中，绝大多数钢材是经过压力加工制成的。 所谓压力加工就是用不同的工具，对金属施加压力，使之产生塑性变形，制成一定形状的加工方法。 压力加工方法很多，除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。 2什么叫轧钢？怎么分类？ 在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。轧钢的目的与其它压力加工一样，一方面是为了得到需要的形状例如钢板、钢管、带钢、线材以及各种型钢等；另一方面是为了改善钢的内部质量，提高钢的力学性能。 轧钢方法按轧制温度不同可分为热轧和冷轧；按轧制时轧件与轧辊的相对运动关系不同可分为纵轧、横轧和斜轧；按轧制产品的成型特点还可分为一般轧制和特殊轧制。周期轧制、旋压轧制、弯曲成型等都属于特殊轧制方法。 3什么叫热轧？什么叫冷轧？ 钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般情况下都需要加热到1100-1250C进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。大部分钢材热轧方法生产。但是因为在高温下钢的表面生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。 在常温下的轧制一般理解为冷轧，然而，从金属学观点看，热轧与冷轧的界限应以金属的再结晶温度来区分，即低于再结晶温度的轧制为冷轧；高于再结晶温度的轧制为热轧。钢的再结晶温度一般为450-600C。 4有那些轧钢生产系统？ 在钢铁联合企业中，为生产特定钢材和达到一定生产规模而建立起来的相互之间有一定联系的多套轧机的组合谓之轧钢生产系统。按照轧制产品的种类，轧钢生产系统可分为型钢生产系统、钢管生产系统、钢板生产系统以及由它们组成的混合生产系统。此外还有合金钢生产系统。
轧制工艺考试试题复习(小抄版)
轧制生产工艺复习（小抄版） 一、板带钢:板材和带材 1. 板带产品的使用特点①可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便；②可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件；③表面积大，故包容覆盖能力强 .板带材的生产特点①平辊轧出②形状简单③轧制压力大 板带钢按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板 2. 中厚板的用途：中厚板是国民经济发展的主要材料，号称万能钢材，弯曲后当作型材，卷起来作管材，也可焊接成各种形状。主要用途有：机械结构、建筑、车辆、压力容器、桥梁、造船、输送管道。如造船板（C）、锅炉板（g）、桥梁板（q）、容器板（R）、汽车大梁板（L）、焊管用板（H）、多层式高容器板（gc） 中厚板生产主要设备：立辊轧机、四辊轧机、矫直机、定尺剪、双边剪和剖分剪、快速冷速装置等。工艺流程：连铸坯→上料→板坯加热→除鳞→(粗轧)→精轧(控制轧制)→(快速冷却)→热矫直→冷床→检查修磨→切头、切尾、取试样、切定尺和切边→标志→收集。两架四辊可逆式轧机组成的双机座厚板轧机是现代厚板轧机的最佳方式 3. 板坯加热的目的 将钢由室温提高到满足热加工所需温度的过程叫钢的加热。 加热的目的有：第一，提高钢的塑性和降低变形抗力。第二，使坯料内外温度均匀，坯料内外温差会使金属产生内应力而造成中厚板的费品或缺陷。通过均热使坯料断面内外温差缩小，避免出现危险的温度应力。第三，改变金属的组织。消除钢坯在浇注中带来的一些组织缺陷。 4．中厚板的轧制阶段可分为除鳞、粗轧、精轧3个。 除鳞是将在加热时生成的氧化铁皮(初生氧化铁皮)去除干净，以免压入钢板表面形成表面缺陷。除鳞原理：利用高压水的强烈冲击作用，去除表面的氧化铁皮。粗轧阶段的主要任务是将板坯或扁锭展宽到所需要的宽度并进行大压缩延伸。精轧阶段的主要任务是质量控制，包括厚度、板形、表面质量、性能控制。 5. 中厚板控制轧制方法及生产工艺有几种，对产品性能各有何种影响？ 答：有3 种：①奥氏体再结晶区的控制轧制（Ι型控轧）：轧制全部在奥氏体再结晶区内进行（950℃以上）。它是通过奥氏体晶粒的形变、再结晶的反复进行
轧制原理
轧制原理 1、基本原理和工艺 1.1基本概念 ⑴轧制过程：轧制过程是靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拖近 辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。轧制过程除了使轧件获得一定形状和尺寸外，还必须具有一定的性能。 ⑵轧制变形区： ①轧制变形区：在辊缝中的轧件承受轧制力作用发生变形的部分称为轧制变形区，通常也称为几何变形区。 ②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所构成的园心角。 Δh＝D（1- cosα） 式中：Δh—该道次的压下量，Δh＝H–h。D—轧辊工作直径。 ③接触弧长度：轧件与轧辊相接触的园弧的水平投影长度称为接触弧长度。 ④前滑：在轧制过程中，轧件出口速度V h 大于轧辊在该处的线速度V，即 V h 与对应点的轧辊园周速度之差与轧辊园周速度之比称为前滑值，即 V h -V S h = ×100% V 式中：S h —前滑值 V h —在轧辊出口处轧件的速度
V —轧辊的园周速度 ⑤后滑：轧件进入轧辊的速度V H 小于轧辊在该点处线速度V 的水平分量 Vcos α的现象称为后滑现象。 v cos α-v H S H = ×100% v cos α S H —后滑值。 v H —在轧辊入口处轧件的速度。 在前滑区和后滑区分界的中性面处轧件的水平速度与此处轧辊的水平速度相等，即V γ=Vcos γ。 ⑶轧制变形的表示方法： ①用绝对变形量表示：即用轧制前，后轧件绝对尺寸之差表示的变形量。 绝对压下是量为轧制前、后轧件厚度H 、h 之差，即△h=H-h ； 绝对延伸量为轧制前、后轧件长度L 、l 之差，即△l=L-l ； ②用相对变形量表示，即用轧制前、后轧件尺寸的相对变化表示的变形量。 H-h 相对压下量： ×100% H l-L 相对延伸量： ×100% L ③用变形系数表示：即用轧制前、后轧制尺寸的比值表示的变形程度。 压下系数：η=H/h 延伸系数：μ=l/L 变形系数能够简单而正确地反映变形的大小，因而在轧制变形方面得到极 为广泛的应用。 1.2咬入条件 领先旋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称为咬入。在实际生产中，轧辊顺利咬入轧件是轧制过程建立的首要条件。 ⑴轧辊对轧件的作用力： 对轧件来说，受有P 和T 两个力的作用，P 力的方向是径向正压力，T 力 是摩擦力，与轧辊旋转方向一致，是切线方向的，与P 力垂直。按库仑摩擦定律：T=fP ，f —摩擦系数 ⑵轧件被咬入的条件 水平分力Px=Tx 是咬入的临界条件。 Px=P ﹒sin α Tx=T ﹒cos α Psin α≤Tcos α T/P ≥tg α 而T/P=f 故轧辊顺利咬入轧件的条件为f ≥tg α，与摩擦系数和咬入角密切相关。 1.3轧制压力及其影响因素：
2016 轧制变形原理1
2016年2月26日星期五9时59分33秒 Material and Metallurgy School jin zili 1 轧制变形原理 材料与冶金学院 教学内容安排 1.序论（材料成型的方式、轧制理论的重要性、轧制理论发展的历史回顾、21世纪轧制技术研究的展望、塑性加工工程录像）2学时 2.轧制变形概念及实现轧制过程的条件2学时3中的横变形宽展3学时 4.轧制过程中的纵变形――前滑与后滑3学时 5.轧制过程的力能参数计算8+2答疑 6.异步轧制理论2学时 7.轧制变形工艺制度确定2学时8.机动学时2学时实验教学 2 测定一定轧制条件的前滑，研究压下量、轧件宽度及摩擦对前滑的影响。 前滑实验及前滑值测定 实验三 2 在φ130 实验轧机上，研究轧件宽度、压下量、摩擦对宽展的影响 宽展实验及影响宽展的因素 实验二2 在φ130 实验轧机以铅为实验材料，测定不同摩擦条件及轧机转速条件下的咬人角。 最大咬入角及摩擦系数 的测定实验一 学时实验内容 实验名称 序号 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 2016年2月26日星期五9时59分33秒 Material and Metallurgy School jin zili 4 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具间变形。 2016年2月26日星期五9时59分33秒 Material and Metallurgy School jin zili 5 铸造 湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄 2016年2月26日星期五9时59分33秒 Material and Metallurgy School jin zili 6 锻压
《轧制理论与工艺》习题集
《轧制理论与工艺》习题集
绪论 一.概念题 1)轧制 2)轧制分类 3)平辊轧制 4)型辊轧制 5)纵轧 6)横轧 7)斜轧 二.填空题 三.问答题 1)轧制有哪些分类方法，如何分类? 2)轧制在国民经济中的作用如何? 3)现代轧制工艺技术的特点和发展趋势如何? 四.计算题
第一篇轧制理论 第1章轧制过程基本概念 一.概念题 1)轧制过程 2)简单轧制过程 3)轧制变形区(07成型正考) 4)几何变形区 5)咬入角 6)接触弧长度(09成型正考) 7)变形区长度 8)轧辊弹性压扁(08成型正考) 9)轧件弹性压扁 10)绝对变形量 11)相对变形量 12)变形系数 13)均匀变形理论 14)刚端理论 15)不均匀变形理论 16)变形区形状系数 二.填空题 三.问答题 1)简述不均匀变性理论的主要内容。 2)简述沿轧件断面高度方向上速度的分布特点。 3)简述沿轧件断面高度方向上变形的分布特点。 4)简述变形区形状系数对轧件断面高度方向上速度与变形的影响。
5)简述沿轧件宽度方向上的金属的流动规律。 四.计算题 1)咬入角计算 2)接触弧长度计算 3)在?650mm轧机上轧制钢坯尺寸为100mm×100mm×200mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.0m/s时，试求：(12分) (07成型正考) (08成型正考) (1) 第1道次轧后的轧件尺寸(忽略宽展)； (2) 第1道次的总轧制时间； (3) 轧件在变形区的停留时间； (4) 变形区的各基本参数。 4)在?750mm轧机上轧制钢坯尺寸为120mm×120mm×250mm，第1道次轧制道次的压下量为35mm，轧件通过变形区的平均速度为3.5m/s时，试求：(12分) (09成型正考) (1) 第1道次轧后的轧件尺寸(忽略宽展)； (2) 第1道次的总轧制时间； (3) 轧件在变形区的停留时间； (4) 变形区的各基本参数。
各种梁 弯矩计算
弯曲变形：杆件在垂直于其轴线的载荷作用下，使原为直线的轴线变为曲线的变形。梁Beam——以弯曲变形为主的直杆称为直梁，简称梁。弯曲bending 平面弯曲plane bending 7.1.2梁的计算简图载荷：（1）集中力concentrated loads （2）集中力偶force-couple （3）分布载荷distributed loads 7.1.3梁的类型(1)简支梁simple supported beam 上图(2)外伸梁overhanging beam (3)悬臂梁cantilever beam 7.2 梁弯曲时的内力7.2.1梁弯曲时横截面上的内力——剪力shearing force和弯矩bending moment 问题：任截面处有何内力？该内力正负如何规定？例7－1 图示的悬臂梁AB ，长为l ，受均布载荷q 的作用，求梁各横截面上的内力。求内力的方法——截面法截面法的核心——截开、代替、平衡内力与外力平衡解：为了显示任一横截面上的内力，假想在距梁的左端为x处沿m-m截面将梁切开。梁发生弯曲变形时，横截面上同时存在着两种内力。剪力——作用线切于截面、通过截面形心并在纵向对称面内。弯矩——位于纵向对称面内。剪切弯曲——横截面上既有剪力又有弯矩的弯曲。纯弯曲——梁的横截面上只有弯矩而没有剪力。工程上一般梁（跨度L 与横截面高度h 之比L/h ＞5），其剪力对强度和刚度的影响很小，可忽略不计，故只需考虑弯矩的影响而近似地作为纯弯曲处理。规定：使梁弯曲成上凹下凸的形状时，则弯矩为正；反之使梁弯曲成下凹上凸形状时，弯矩为负。7.2.2弯矩图bending moment diagrams 弯矩图：以与梁轴线平行的坐标x表示横截面位置，纵坐标y按一定比例表示各截面上相应弯矩的大小。例7－2 试作出例7－1中悬臂梁的弯矩图。解（1）建立弯矩方程由例7－1知弯矩方程为（2）画弯矩图弯矩方程为一元二次方程，其图象为抛物线。求出其极值点相连便可近似作出其弯矩图。例7－3 图示的简支梁AB ，在C点处受到集中力F 作用，尺寸 a 、b 和l 均为已知，试作出梁的弯矩图。解（1）求约束反力（2）建立弯矩方程上例中梁受连续均布载荷作用，各横截面上的弯矩为x的一个连续函数，故弯矩可用一个方程来表达，而本例在梁的C点处有集中力F作用，所以梁应分成AC和BC两段分别建立弯矩方程。例7－4 图示的简支梁AB ，在C点处受到集中力偶M 0 作用，尺寸 a 、b 和l 均为已知，试作出梁的弯矩图。解（1）求约束反力（2）建立弯矩方程由于梁在C点处有集中力偶M作用，所以梁应分AC和BC两段分别建立弯矩方程。（3）画弯矩图两个弯矩方程均为直线方程总结上面例题，可以得到作弯矩图的几点规律：（1）梁受集中力或集中力偶作用时，弯矩图为直线，并且在集中力作用处，弯矩发生转折；在集中力偶作用处，弯矩发生突变，突变量为集中力偶的大小。（2）梁受到均布载荷作用时，弯矩图为抛物线，且抛物线的开口方向与均布载荷的方向一致。（3）梁的两端点若无集中力偶作用，则端点处的弯矩为0；若有集中力偶作用时，则弯矩为集中力偶的大小。7.3 梁纯弯曲时的强度条件7.3.1梁纯弯曲(pure bending)的概念Concepts 纯弯曲——梁的横截面上只有弯矩而没有剪力。Q = 0，M = 常数。7.3.2梁纯弯曲时横截面上的正应力Normal Stresses in Beams 1．梁纯弯曲时的变形特点Geometry of Deformation: 平面假设：1）变形前为平面变形后仍为平面2）始终垂直与轴线中性层Neutral Surface ：既不缩短也不伸长（不受压不受拉）。中性层是梁上拉伸区与压缩区的分界面。中性轴Neutral Axis ：中性层与横截面的交线。变形时横截面是绕中性轴旋转的。2．梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律纯弯曲时梁横截面上只有正应力而无切应力。由于梁横截面保持平面，所以沿横截面高度方向纵向纤维从缩短到伸长是线性变化的，因此横截面上的正应力沿横截面高度方向也是线性分布的。以中性轴为界，凹边是压应力，使梁缩短，凸边是拉应力，使梁伸长，横截面上同一高度各点的正应力相等，距中性轴最远点有最大拉应力和最大压应力，中性轴上各点正应力为零。3．梁纯弯曲时正应力计算公式在弹性范围内，经推导可得梁纯弯曲时横截面上任意一点的正应力为式中，M 为作用在该截面上的弯矩（Nmm ）；y 为计算点到中性轴的距离（mm ）；Iz Moment of Area about Z-axis 为横截面对中性轴z的惯性矩（mm 4 ）。在中性轴上y