轧制综合实验
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攀枝花学院学生综合设计实验报告题目: 1.8mm薄板冷轧工艺学生姓名:王何学号:200711102060所在院(系):材料工程学院专业:材料成型与控制工程班级:材料成型与控制工程压力加工班指导教师:张利民职称:讲师同组人:孙超、宋龙江、王建军、邹勇、刘玲、王平、王浩人、孙明松、朱思龙2010年12 月22 日攀枝花学院教务处制板带钢轧制工艺综合设计实验报告前言当薄板带材厚度小到一定程度时,由于保温和均温的困难,很难实现热轧,并且随着钢板宽度和厚度比值的增大,在无张力热轧条件下,要保证良好的板型也非常困难。
采用冷轧方法可以很好的解决这些问题。
冷轧板带材因其其产品尺寸精确,性能优异,产品规格丰富,生产效率高,金属收得率高等特点,从20世纪60年代起得到突飞猛进的发展。
冷轧板带材主要产品有:碳素结构钢、合金和低合金钢板、不锈钢板、电工钢板及其他专业钢板等,已被广泛应用于汽车制造、航空、装饰、家庭日用品等行业。
用于各行业对薄板带质量和产量要求的不断提高,冷轧薄板带材的发展步伐较热轧更快。
1.实验目的1.1通过本次实验把在冷轧板带钢时对钢板的影响因素,通过一定的调节方法,控制影响板形的的因素,从而生产符合产品要求的冷轧板带钢。
1.2通过本次综合设计实验,把自己所学的各种专业知识进行了一次大的检验,加深了对专业本质的认识和轧钢生产基本的设计方法,培养了一定的独立设计经验,能为以后的生产工作中打下很好的基础。
1.3对实验进行设计的过程,培养了一定的查阅资料,整理数据,分析问题的能力,并且提高了计算机的应用的水平。
2.实验原理板带钢冷轧是由热轧板带钢采用冷轧方式生产出的具有较高性能和优良品质的板带产品。
冷轧与热轧的区别在于变形前材料没有加热,因而,变形温度远低于再结晶温度。
带钢轧制的主要特点是需要很大的机械能,主要用于变形和克服轧辊和带钢表面间的摩擦。
对于成品的外观特性和性能来说,冷轧时表面的变化过程与内部的变化同样重要。
轧制实验报告轧制实验报告引言轧制是一种常见的金属加工工艺,通过对金属材料施加压力使其通过辊道进行塑性变形,从而改变材料的形状和尺寸。
本实验旨在通过轧制实验,深入了解轧制工艺的原理和影响因素,并通过实验结果分析其对材料性能的影响。
一、实验目的本实验的主要目的是探究轧制工艺对金属材料的塑性变形和力学性能的影响,具体目标如下:1. 了解轧制工艺的基本原理和流程;2. 研究轧制过程中的塑性变形特点;3. 分析轧制工艺对材料的力学性能的影响。
二、实验装置与材料1. 实验装置:轧机实验设备;2. 实验材料:金属板材。
三、实验步骤1. 准备工作:清洁实验装置,准备好实验材料;2. 调整轧机:根据实验要求,调整轧机的辊道间距和轧制速度;3. 进行轧制实验:将实验材料放置于轧机辊道之间,通过轧机施加压力进行轧制;4. 观察实验结果:观察轧制后的材料形状和尺寸变化,并记录相关数据;5. 测量力学性能:使用力学测试设备,对轧制前后的材料进行拉伸、硬度等力学性能测试;6. 数据处理与分析:根据实验数据,进行相应的数据处理和分析,得出结论。
四、实验结果与分析1. 轧制后的材料形状和尺寸变化:根据观察结果,可以看到轧制后的材料形状发生了明显的变化,原始板材变得更薄且长度增加;2. 力学性能测试结果:通过力学性能测试,可以得到轧制前后材料的拉伸强度、屈服强度、延伸率等性能指标。
实验结果显示,经过轧制后,材料的拉伸强度和屈服强度有所提高,延伸率则有所降低;3. 影响因素分析:轧制工艺中的辊道间距和轧制速度是影响轧制效果的重要因素。
辊道间距的调整会直接影响到材料的厚度变化,而轧制速度的改变则会影响到材料的塑性变形程度和性能。
五、结论通过本次轧制实验,我们得出以下结论:1. 轧制工艺可以有效地改变金属材料的形状和尺寸;2. 轧制会对材料的力学性能产生影响,使材料的拉伸强度和屈服强度提高,延伸率降低;3. 辊道间距和轧制速度是影响轧制效果的重要因素。
小棒线热机轧制(TMCP)实验方案一、实验目的1、改善轴承钢组织形态,降低退火消耗;2、降低Cr、CrMo钢硬度;3、细化晶粒、提高钢的强韧性;4、冷镦钢热机轧制作为技术储备的工艺研究。
二、实验钢种45、40Cr、20-42CrMoA、GCr15三、化学成分及相关数据根据经验公式计算出相关钢种的奥氏体转变临界温度。
相关论文用公式:Ac1 = 723 - 26Si + 20Cr + 8W +16MO + 55V - 14Cu - 18Ni - 12Mn Ac3 = 910 - 320 C - 14Ni - 12Cu -10Mn + 5Cr + 7W + 14MO + 5V +18Si国内常用公式:Ac1=723-14Mn%+22Si%-14.4Ni%+23.3Cr%Ac3 =854-180C%-14Mn%+44Si%-17.8Ni%-1.7Cr%四、实验方案及过程控制参数1、试验材料的确定2、由技术中心与精棒分厂根据生产计划确定实验钢种及规格,进行热机轧制试验,待参数调整达到设定值后,在4支坯所产材中间倍尺上取样4 X400MM;,此规格热机轧制结束,水箱下线,产材取试料后的钢材与未进行热机轧制钢材一起正常上交,不进行单独标识及管理,同时取随后生产的同炉号未进行热机轧制钢材试料4 X400MM交由技术中心检验;2、加热温度控制实验钢种在实验过程中加热温度按相应加热工艺的下限控制,以获得细小而均匀的奥氏体晶粒,不允许高温长时间加热;3、控轧温度及控冷温度的确定4、不同规格各道次变形率5、水箱参数的设定使用CCT-OFFLINE ,试轧前依据控轧控冷温度确定水箱参数。
根据轧制过程中实际测定温度参数对水箱参数进行调整,直至达到试验方案要求温度。
6、注意事项由于二段穿水,冷却强度大,钢材出2#水箱后表面温度低,易造成热检无信号,需对热检进行签定,必要时更换可进行低温检测热检。
五、检验项目(试验钢与对比钢)1、GCr15检验组织中珠光体片层间距,晶粒度及网状情况;2、40Cr/35-42CrMo检验组织、晶粒度、机械性能及硬度;3、45/20CrMnTi/20-30CrMo检验组织、晶粒度及机械性能。
实验一电阻应变片的粘贴工艺一、实验目的1.了解电阻应变片的结构2.通过实验熟悉胶基式电阻应变片的粘贴工艺及粘贴质量检查方法3.为后续电阻应变测量的实验做好实验准备二、实验内容1. 应变片的外观检查及阻值分选2. 应变片的粘贴工艺3. 粘贴后的质量检查三、实验仪器、工具及材料1.胶基式电阻应变片(120Ω),每组4片2.数字万用表、镊子、放大镜等3.丙酮或酒精、脱脂棉、砂纸、502粘接剂等4.测力压头,每组一只四、实验操作过程1.外观检查和阻值分选1)外观检查用10倍以上放大镜或实物显微镜检查应变片是否完整,有无断路、短路、霉点、锈斑等缺陷。
要求敏感栅排列整齐平直,引线牢固,粘贴牢固等。
否则不能使用。
2)应变片阻值分选用惠斯登电桥及晶体管数字欧姆表等仪器逐片测量,并按其阻值大小分类、编号、登记、包装。
3)配桥要求:组成电桥的各臂阻值大致相等(R1 = R2 = R3 = R4),或相对两臂之积大致相等(R1 R3 = R22. 选择应变片的粘贴位置贴片位置应尽量离开应力集中处(测定应力集中情况除外),首先对被测零件进行受力分析,找到试件主应力方向,使主应力方向与应变片轴线平行。
对于本实验采用的圆筒形弹性元件,应将应变片贴在弹性元件的中间,均布于四周且横、竖交错(见图1),这样可以消除圆筒体端面上接触摩擦、不均匀载荷和温度的影响。
3.贴片处的表面处理图1 贴片位置示意图图2贴片位置打磨示意图1)机械清洗对贴片表面进行机械清洗,去除表面上的氧化铁皮、铁锈、污垢等。
据其表面状态选用砂布进行打磨,打磨的面积约为贴片面积的2~3倍。
其表面光洁度为4~6左右,太粗糙或太光滑,都不易使应变片贴劳。
最后用砂纸或细砂布将贴片表面打成与应变片轴线呈45°角的交叉纹路,以增加滑动阻力,提高粘附力(见图2)。
这对提高应变片的粘接强度和测量精度很有益处。
若打磨后的表面,不立即贴片,可涂上一层凡士林油或黄油,以防生锈,这对于潮湿的夏天很有必要。
轧机弹塑性曲线的测定1.实验目的掌握测定轧机刚度所采用的固定辊缝法,了解刚度系数K 的意义及其对板材厚度的影响。
并了解轧件在轧制过程中的塑性特性。
2.实验仪器设备130轧机,轧制工艺参数及计算机采集系统,千分尺,钢试件3.实验原理3.1.轧机刚度系数轧机刚度是指轧机抗弹性变形的能力,刚度系数的测定为:当轧机的辊缝值产生单位长度的增量时所需到的轧制力的增量。
即∆P :轧制力的增量, ∆f :弹跳值的增量 3.2.轧机弹性曲线轧机的弹性曲线如图所示,则轧出的钢板的厚度为:即P=K(h —)其中,K:轧机刚度系数,:轧机辊缝3.3.轧机塑性曲线由塑性方程可知,轧制力大小与轧件变形时的压下量有关,其公式为其中:平均单位压力b ,h :钢板的宽度和厚度 H:轧件的厚度 R:轧辊半径由于平均单位压力是的函数,其方程为一非线性方程,塑性变形曲线0轧机弹塑性曲线如上图所示。
4.实验步骤4.1.轧机刚度测量1.取厚度不同的钢试件五块,精确测量其厚度。
2.调整辊缝为0.79mm3.分别将五块试件送入轧机,每块轧制时要求记录该试件的轧制压力和轧后的厚度(取六个点,去除最大最小后取均值),填入表一中。
4.2.轧件塑性曲线1. 取厚度相同的钢试件四块(1.5mm),精确测量其精度。
2.第一块以=0.2mm轧制,第二块以=0.6mm轧制,第三块以=0.8mm 轧制,第三块以=1mm轧制。
3.每块轧制时要求记录该试件的轧制压力和轧后的厚度(取六个点,去除最5.数据处理及分析5.1.数据及处理表三至表七所列数据分别为各轧件原始厚度测量数据、轧机刚度试验时轧件厚度测量数据、轧件塑性试验时轧件厚度测量数据、轧机刚度试验时电脑记录数据、轧件塑性试验时电脑记录数据。
由以上各表数据,处理后可得表一、表二数据。
5.2.实验分析由表一数据可作出轧机弹性曲线如图一所示。
图一由表二数据可作出轧件塑性曲线如图二所示。
图二图三可以看出红色曲线在所测到的数据中接近于一条直线,即轧机的刚度系数我们可以近似的看做定值。
一、实训目的金属轧制实训是我校材料工程专业的重要实践教学环节,旨在通过实际操作,让学生了解金属轧制的原理、工艺过程和设备操作,提高学生的实际操作技能和工程应用能力。
本次实训的主要目的是:1. 使学生掌握金属轧制的工艺流程和基本原理;2. 熟悉金属轧制设备的操作方法和安全规范;3. 培养学生的团队合作精神和动手能力;4. 提高学生的工程应用能力和创新意识。
二、实训内容本次金属轧制实训主要包括以下内容:1. 金属轧制原理及工艺流程的学习;2. 金属轧制设备的操作与维护;3. 金属轧制工艺参数的调整与优化;4. 金属轧制产品的检验与分析;5. 实验室安全知识的学习。
三、实训过程1. 理论学习:首先,我们学习了金属轧制的原理、工艺流程、设备类型、工艺参数等基本知识。
通过查阅资料、听课等方式,我们对金属轧制有了初步的了解。
2. 实践操作:在掌握了基本理论知识后,我们进入实验室进行实践操作。
在指导老师的指导下,我们按照工艺流程进行操作,熟悉了各种设备的操作方法和安全规范。
3. 工艺参数调整与优化:在实践操作过程中,我们学会了如何调整工艺参数,以获得最佳的产品质量。
通过对比实验,我们找到了合适的工艺参数,提高了产品质量。
4. 产品检验与分析:在完成轧制后,我们对产品进行了检验与分析,了解产品的性能和外观质量。
通过分析实验数据,我们发现了问题,并提出了改进措施。
5. 安全知识学习:在实训过程中,我们学习了实验室安全知识,了解了实验室的安全规范和操作规程,提高了安全意识。
四、实训成果通过本次金属轧制实训,我们取得了以下成果:1. 掌握了金属轧制的原理、工艺流程和设备操作方法;2. 学会了调整工艺参数,优化产品质量;3. 提高了团队合作精神和动手能力;4. 增强了工程应用能力和创新意识;5. 树立了安全意识,掌握了实验室安全知识。
五、实训总结本次金属轧制实训使我们受益匪浅,以下是我们对本次实训的总结:1. 理论与实践相结合:本次实训将理论知识与实际操作相结合,使我们更好地掌握了金属轧制的原理和工艺。
一、设计实验方案1.1实验目标(1)通过对实验轧机进行多参数的综合测试,掌握轧机力能参数综合测试的各个环节,使已学过的测试理论及测试技术在本实验中得到综合应用,为今后的现场实测打下基础。
(2)通过本次综合实验的训练,进一步掌握材料成型过程中的力能参数检测的原理、方法和技术,熟练掌握相关仪器设备的使用和操作技能,巩固传感器的制作、标定与安装,熟悉测试仪器与传感器之间的连接,进而提升自身运用所学专业知识综合分析、解决问题的能力。
使我们对实验设计过程和各科知识的融合使用有了一个更感性的认识。
(3)了解计算机的测试采集系统。
1.2 设计实验参数轧机相关参数:最大轧制力 150KN ,轧机辊径为 130mm,最大轧薄能力 0.4mm,转速20~33r∕min。
轧材相关数据: T5 钢板,尺寸2×40×100mm,屈服强度s =400Mpa=40kg/mm2,轧辊与轧材间摩擦系数f=0.3。
1.2.1 压下规程设计考虑到钢板冷轧中的加工硬化,初步设计轧制 6 道次,道次压下量分配如下:2mm→1.8 mm→ 1.5 mm→ 1.25 mm→ 1.05 mm→ 0.9mm→ 0.8mm 。
分配各道次压下量,计算各道次变形程度,如下表所示 :表 1-1表 1-1 道次压下量的分配及变形程度表道次123456h /mm0.200.300.250.200.150.10i10%16.7%16.7%16.0%14.3%11.1% 10%25%37.5%47.5%55%60%考虑轧机的能力,对上述数据进行预校核:1.2.1.1 咬入角校核由压下量可知,最大压下量为0.3mm,利用公式max arccos(1h maxD),代入数据可得max =5.5°,则tan=0.09﹤f=0.3,故满足咬入条件。
1.2.1.2 确定轧制速度因为轧机的转速范围为 20~33r/min,则选取 n=25r/min1.2.1.3 轧制力校核利用斯通公式对轧制力进行初步计算。
轧钢过程模拟实验报告轧钢过程是一种常见的金属加工方法,主要用于将钢坯加工成不同形状和尺寸的钢材。
为了研究轧钢过程的影响因素和优化生产工艺,本实验使用计算机模拟软件对轧钢过程进行了模拟实验。
本报告将会介绍实验目的、实验方法、实验结果和讨论、实验结论和实验总结。
一、实验目的1.研究轧钢过程中各个参数的影响,如温度、压力等;2.探讨不同轧制工艺对钢材性能的影响;3.了解轧钢过程中可能出现的问题以及解决方法。
二、实验方法1.选择合适的计算机模拟软件进行实验,如ANSYS等;2.设定实验参数,如钢坯温度、轧制速度、轧制力等;3.进行模拟实验,记录实验数据;4.对实验结果进行分析和讨论。
三、实验结果和讨论在模拟实验中,我们考察了不同温度、轧制速度和轧制力对轧钢过程的影响。
实验结果显示,温度对轧制过程有着重要影响。
较高的温度可以降低轧制力,减小轧制损失和表面缺陷。
然而,高温轧制也容易导致组织松散和形状不完整。
轧制速度的增加可以提高钢材的硬度和强度,但也会增加轧制力。
同时,较高的轧制力也可能引起机械变形和应力集中。
因此,在实际生产中需要综合考虑温度、速度和力度等参数,确保轧制过程的效果和产品质量。
四、实验结论通过模拟实验,我们得出以下结论:1.温度是影响轧制过程的重要参数,可以通过合理调节温度来控制轧制力和产品质量。
2.轧制速度的增加可以提高钢材的硬度和强度,但也会增加轧制力和应力集中。
3.轧制过程中需要综合考虑温度、速度和力度等参数,确保轧制效果和产品质量。
五、实验总结本次实验通过计算机模拟的方法对轧钢过程进行了研究,得到了一些有关轧制参数对产品质量的影响结果。
然而,由于实验条件的限制,实验结果可能存在一定的误差和不确定性。
此外,实验中也没有考虑到其他可能的影响因素,如材料性质和轧制机械设备等。
为了更准确地评估轧制过程和优化生产工艺,需要继续深入研究和实验。
综上所述,本次实验通过计算机模拟方法对轧钢过程进行了研究和分析。
最大轧入角和摩擦系数的测定一、实验目的1、用实验方法测定轧制过程中轧入阶段和稳定阶段的最大咬入角;2、加深对咬入角、摩擦系数、轧制过程建立等基本概念的理解;二、试验仪器设备Φ130实验轧机、游标卡尺、铅试样、白粉笔等三、实验原理1、为实现轧制过程,首先必须使轧辊咬入轧件,并过度到稳定轧制。
实现自然咬入和稳定咬入,需要满足咬入条件:由于tan β = f即,β = α时,轧件处于临界咬入状态。
2、咬入角α与压下量Δh和辊径D存在以下几何关系:cosα = 1–Δh/D3、由以上知:由临界咬入状态可测出轧件自然咬入时的最大咬入角,根据临界咬入特性可计算出摩擦角β和摩擦系数f.四、试验方法与步骤本实验在三种咬入条件下进行轧制,分别为净辊面、糙辊面、人工强迫咬入。
首先用两块铅试件,分别在不同的轧辊面上进行自然咬入实验,用第三块做强迫咬入实验。
1、首先把轧辊缝隙调成0,把一块试件放在人口导板上,将其用木块推到入口处;2、开动轧机,慢慢抬起轧辊,同时保持试件前端与上下辊面接触,知道觉察22:38颤动,并刚好咬入为止;3、测量轧后试件的厚度和辊直径。
计算出最大咬入角值;4、根据临界状态关系求出摩擦系数;5、依照上述方法,在涂有粉笔灰的辊面上用第二块做自然咬入实验;6、重复第一步,在净辊面上用第三块试件做强迫咬入实验;五、数据整理注:D = 12.50 cm = 125 mm计算过程:通过Δh = H – h ,求解出Δh,再由cosα = 1–Δh/D ,求解出cosα,再解出α由临界咬入条件知,β=α,f=tanβ六、实验分析与感受1、分析(1)、根据以上实验数据,对比试件1、2,在其他因素相同的条件下,轧辊表面越粗糙,咬入角越大。
这是因为,轧辊与工件间的摩擦增大,而轧件处于临界咬入状态时,β = α,因而使咬入角增大。
(2)、对比试件1、3,我们发现在日他条件相同的情况下,施加后推力,引起咬入角的增大。
这主要是因为我们临界咬入条件建立在简单咬入的基础上,外力的施加,改变了原有的力平衡。
内蒙古科技大学本科生材料综合实验报告题目:热轧Q345钢10%压下率空冷和水冷后的组织和硬度的分析报告专业:材料成型及控制工程班级:成型10-6班学号:姓名:指导老师:目录一、实验目的................................... 错误!未定义书签。
二、实验材料 (2)三、实验方案 (2)四、实验设备及器材 (2)4.1加热炉 (2)4.2金相切割机 (3)4.3二辊可逆式实验轧机 (3)五、实验步骤 (3)5.1样品切割 (3)5.2加热 (3)5.3轧制冷却 (4)5.4 样品磨样抛光 (4)5.5腐蚀与拍照 (5)六、实验结果分析 (5)6.1观察和分析相同温度、相同压下率、不同冷却方式的金相组织 (5)6.2分析造成金相组织不同的原因 (7)6.3 分析相同温度、相同压下率、不同冷却方式的硬度的不同 (7)七、总结 (8)参考文献 (9)热轧Q345中不同冷却方式对材料组织的影响一、实验目的:1.通过实验室二辊可逆轧机对Q345钢进行轧制实验,分析其在相同加热温度、轧制温度以及相同压下量的条件下,不同冷却方式对材料组织的影响。
2.了解、熟悉使用加热炉的使用方法3.对Q345钢进行打磨,抛光,腐蚀,了解试样的加工过程。
4.通过观察金相组织,熟悉仪器的使用,分析不同加工条件下的金相组织。
二、实验材料:本实验所用材料试样为低合金钢Q345,其主要成分见表1。
表1 Q345化学成分三、实验方案:把低合金钢Q345试样放入加热炉中加热,,当炉温达到1050℃时,保温20分钟,取出式样,在二辊可逆式实验轧机进行轧制。
压下量为10%,轧制完成后空冷至室温。
待试样冷却完毕用金相切割机切割试样,用砂轮机进行打磨毛边、倒角,取小块分别在120倍、240倍、400倍、600倍和800倍的砂纸上打磨,将其表面的划痕完全祛除后利用抛光机进行抛光,随后进行腐蚀、清洗,在电子显微镜上观察所处理试样的组织结构并进行拍照及标注。
目录1 设计实验方案 (1)1.1 实验目标 (1)1.2 设计实验参数 (1)1.3 实验方法 (2)1.4 实验原理 (2)2 实验程序制定及具体操作 (3)2.1 综合实验的操作流程 (3)2.2 实验原料及设备 (3)2.3 实验具体操作 (3)3 数据采集及分析 (8)3.1实验实际测量数据 (8)3.2实验数据处理 (8)3.3实验数据分析 (8)设计实验方案1.1 实验目标通过综合实验,进一步掌握材料成型过程中的力能参数检测的原理、方法和技术,熟练掌握相关仪器设备的使用和操作技能,巩固传感器的制作、标定与安装,熟悉测试仪器与传感器之间的连接,进而提升自身运用所学专业知识综合分析、解决问题的能力。
1.2 设计实验参数1.2.1 实验条件参数轧机相关参数:最大轧制力150KN ,轧机辊径为130mm ,最大轧薄能力0.4mm ,最大转速33r ∕min 。
轧材相关数据:T5钢板,尺寸2×40×100mm ,屈服强度σs =400Mpa ,轧辊与轧材间摩擦系数f=0.3。
1.2.2 实验参数设计考虑到钢板冷轧中的加工硬化,初步设计轧制5道次,道次压下量分配如下:2mm →1.7 mm →1.5 mm →1.3 mm →1.2 mm →1.1mm 。
考虑轧机的能力,对上述数据进行预校核: (1)咬入角校核由压下量可知,最大压下量为0.3mm ,利用公式)(Dh 1arccos maxmax ∆-=α,代入数据可得max α=5.5°,则tan α=0.09﹤f=0.3,故满足咬入条件。
(2)轧制力校核利用斯通公式对轧制力进行初步计算。
公式为:P=p FK m1ep m-=代入第一道次数据:其中冷轧薄板是均匀变形,所用K=1.15σs ,故经计算得K 为46kg/2mm 。
h R F ∆=B=176.82mm ,利用查表数据有'σn =m1em-=1.533,经计算可得第一道次轧制力为139.13KN 。
轧制相关参数如表1所示。
将上述数据与轧机的额定参数进行比较可知,均满足要求,故此设计参数能够进行轧制。
表1 轧制参数表道次H∕mm h∕mm h∆∕mmε∕% 累积变形程度ε0∕%速度/r/minB∕mm P∕KN1 2.0 1.7 0.3 15 15 28 40 45.642 1.7 1.5 0.2 11.7 21 28 40 79.863 1.5 1.3 0.2 13.3 29.4 28 40 90.324 1.3 1.2 0.1 7.7 35.7 28 40 95.655 1.2 1.1 0.1 8.3 41.3 28 40 107.41.2.3 轧制速度选择由于轧机最大速度的限制以及速度太小造成的影响(速度太小会导致摩擦力增大,轧制无法顺利进行),本实验轧制速度定为28r∕min。
1.3 实验方法目前广泛采用两种测量轧制压力的方法。
第一种是通过测量机架立柱的拉伸应变测量轧制压力,又称应力测量法;第二种是用专门设计的测力传感直接测量轧制压力。
至于所用的交换原理或传感器式,则有电阻应变式、压磁式、电容式及电感式。
本实验采用第二种中的电阻应变片式。
1.4 实验原理按照实验要求先制作出测力传感器,然后将测力传感器应安装在工作机座两侧轧辊轴承垂直载荷的传力线上,通过测量两侧的轧制力分力即可得到总轧制力。
外力作用在弹性元件上,使其产生弹性变形(应变),由贴在弹性元件上的应变片将应变转换成电阻变化。
再利用电桥将电阻变化转换成电压变化,然后送入放大器放大,由记录器记录。
经过计算机数据采集系统的编辑整理后得到轧制力数据。
利用Excel可以将轧制力和变形程度曲线描绘出。
最后利用标定曲线将测量的应变值推算出外力大小,从而可以得到轧制力,具体流程如图1所示。
图1 实验原理图2 实验程序制定及具体操作2.1 综合实验的操作流程备料、设备准备→传感器制作→传感器标定→安装传感器、数据采集记录→轧制并采集数据→数据分析。
2.2 实验原料及设备T5钢板(2×40×100mm), 130mm实验轧机,测力压头,轧机实验参数综合测试仪器,计算机,ZGJ-1参数分析软件,电桥盒,数字万用表,绝缘胶布等。
2.3 实验具体操作2.3.1 传感器的制作2.3.1.1电阻应变片的粘贴工艺(1)外观检查和阻值分选①外观检查用10倍以上放大镜或显微镜检查应变片是否完整,有无断路、短路、霉点锈斑等缺陷。
要求敏感栅排列整齐平直,引线牢固,粘贴牢固等,否则不能使用。
②阻值检查经过外观检查后合格的应变片,每片都应进行电阻值检查。
用惠斯登电桥逐片测量应变片的阻值,记下每片阻值,其值要求精确到0.1Ω,同一批使用的应变片电阻值的位差范围,一般不超过±.03Ω,不合格者不予采用。
③配桥要求组成电桥的各臂阻值大致相等,或相对臂之积大致相等,其最大误差限制在0.5Ω以内,否则不易平衡。
(2)应变片的粘贴位置贴片位置应尽量离开应力集中处。
对于本实验用的圆筒形弹性元件,应将应变片贴在弹性元件的中间,均布于四周且横、竖交错(见图2),这样可以消除圆筒体端面上的接触摩擦、不均匀载荷、偏心载荷和温度的影响。
图2 应变片粘贴示意图(3)贴片部位的表面处理①机械清理去除弹性元件表面的氧化铁皮、铁锈、污垢等。
并使其达到所需的表面粗糙度。
根据弹性元件的表面状态。
先用粗砂布打磨,然后用细砂布打磨,最后用细砂布沿与轴线成45°角的方向交叉打磨,以增加滑动阻力,提高黏附力(见图2)。
打磨的面积均为应变片面积的2-3倍,其表面粗糙度R以0.8-1.6为宜,太粗糙或太光滑都不易使应变片粘牢。
a②化学清理用镊子夹住脱脂棉蘸酒精对表面进行清洗,直到棉球不见黑为止。
注意,贴片人员的双手亦保持清洁,严禁用手指接触清洗过的表面。
最后,将弹性元件放在红外线灯下,烘干其表面的潮气。
(4)应变片的定位为保证测量的精度,应使应变片的粘贴位置正确而不歪斜。
在座校纸上按贴片位置刻出比应变片基底稍大的空位,然后将它贴在弹性元件上,以备贴片时用。
(5)粘贴质量检查①外观检查:不能有翘曲、变形,否则应重贴。
用万用表检查是否短路、断路如有缺陷也应重贴。
②阻值检查:贴片前后,应变片的阻值不应有较大的变化。
③将贴片进行编号,并记住编号,以备接下来的实验使用。
2.3.2 组桥连线及防潮2.3.2.1 熟悉电桥的加减特性相邻臂电阻变化,同号相减,异号相加,而相对臂同号相加,异号相减。
因此在组桥接线时,一定要把被测量的变化相同的连接在相对臂,相反的变化连接在相邻臂。
2.3.2.2 组桥接线①固定焊接端子为了防止应变片在焊接和连接过程中被拉断,最好不直接把连线与引线焊接,也不要把连线焊接在应变片上,建议采用焊接端子和胶布固定连接的方法。
即事先将焊接端子粘贴在靠近应变片引线附近的适当位置,然后把应变片的二条引线分别弯成一个平弯焊接在端子上,再从端子上焊接引线,连线的排列应尽量整齐规则,便于检查,并用白胶布或胶带把它固定住。
②组桥连线可用细的漆包线或塑料胶线作为连线,并按一定的组桥方式或用20-50瓦的电烙铁将工作应变片和补偿片连接起来组成桥路,将应变片的引线和引出导线用镊子夹住,将其焊在端子上,多余的引线用剪刀剪掉。
注意:⑴焊接点一定要焊牢,严防虚焊,焊点要光滑,但焊锡用量不宜过多,焊接时间不要太长,一般为3-5秒;⑵连接线线头尽量剥短些,以免裸露部分和弹性元件相碰;⑶连接时,要注意邻臂和对臂的关系,实验中,为了便于区分,对臂用相同颜色的导线,邻臂用不同颜色的导线。
2.3.2.3 桥路检查① 焊点是否焊牢,发现虚焊应重焊。
② 绝缘检查:桥臂中任一抽头与弹性元件之间的绝缘电阻应在50M Ω以上。
③ 测量阻值:二个相邻臂阻值相同,二相对臂阻值相同。
2.3.2.4 防潮处理轧钢机上的测力传感器工作环境十分恶劣,往往有灰尘、油、水和蒸汽等。
在这种情况下,如果防潮处理不当,将会使应变片与压头之间绝缘破坏,以及粘贴剂吸水后变质,粘接力大大降低,严重会引起剥落,使得压头无法正常工作。
因此对传感器采取防潮措施。
2.3.3 轧机实验参数综合测试仪的使用 2.3.3.1准备工作轧制过程中,通过应变片的电流较大,如果采用半桥连接时候,在相同的电流情况下,半桥的暑促功率将是全桥式电路的一半,一般半桥电路不适用大功率的逆变电路,故实验采用全桥测量接法,接法如图3所示。
全桥测量时,把R 1接在接线柱“1”和“2”之间,R 2接在接线柱“2”和“3”之间, R 3接在接线柱“3”和“4”之间,R 4接在接线柱“1”和“4”之间。
导线接在线柱上时,必须拧紧。
2.3.3.2 仪器的连接① 将粘贴在试件上的电阻应变片通过连接线接到相应的电桥盒接线柱上将电桥盒的另一端的插头通过连接线分别接到应变仪后面板下部的“输入”插座内,并将插头旋紧。
② 开启计算机,用USB 连接线连接计算机和测试仪器,计算机自动安装测设仪驱动。
③ 接线完毕,开启电源值钱,再检查一下各开关的工作位置。
2.3.3.3 平衡调节① 打开仪器电源的“电源开关”,指示灯亮。
② 从应变片的第一通道开始,先观察输出表是否为零如果不为零,课通过“平衡”电器操作自动平衡按钮,2秒后放大器输出为零,消除自身的漂移。
③ 调整“增益”档位选择适当的放大倍数输出,如额定增益档不能满足要求,可使用增益微调来进行微调。
2.3.3.4 软件使用① 新建项目,选择通道数输入项目名称和存放位置。
图3全桥线路图② 参数设置,选择单位和设置定系数K ,K 值系数与采集的数据是相乘的关系。
③ 开始采集,根据需要选择合适的“采集频率”,以及“采集时间”,点击“开始采集”按钮开始采集。
采集时波形实时显示在各自的窗口中。
④ 显示全部波形,点击主界面右面的“显示全图”按钮,将在相应窗口中显示项目文件中的所有数据。
⑤ 标志⑥ 分析数据⑦ 图形输出,将图形保存。
⑧ word 报表及输出,生成word 报表。
2.3.3.5 整体调试首先开启测试测试仪的电源,之后在计算机上打开测试软件,通过点击“采样”开始采集并有图形输出即表明各设备或各一起之间已连接好,否则要重新检查连接线路排除故障。
2.3.4 测力传感器的标定方法测力传感器的标定方法及步骤:所谓标定,就是用一系列已知的标准载荷作用在传感器上,然后确定出一系列标准载荷与输出信号之间的对应关系,该关系通常以曲线或数学式来表示,前者为标定曲线,后者为标定方程,以此关系来度量传感器所承受的未知载荷的大小。
输出量与输出成正比例的关系的,则以一常数来表示,称为标定函数。
因此,标定也就是确定标定曲线、标定方程和标定常数的过程。
本实验采用等臂梁为传感器,其标定方法具体如下:① 将要标定的传感器一端固定,接入测量仪器,调其平衡,使初始读数为零。