矫直过程中板材塑性变形率与矫直辊压下量关系的研究

《H型异型坯拉矫机拉坯力及矫直变形研究》篇一一、引言在现代化工业生产中，异型坯拉矫机是重要设备之一，用于制造高精度的异型钢材。

H型异型坯作为其中一种常见类型，其生产过程中的拉坯力和矫直变形问题一直是研究的热点。

本文旨在研究H型异型坯拉矫机的拉坯力及矫直变形，为相关工艺优化提供理论支持。

二、H型异型坯拉矫机的工作原理H型异型坯拉矫机主要由进料装置、拉拔装置、矫直装置和出料装置等部分组成。

在生产过程中，首先将原料通过进料装置送入拉拔装置，通过拉拔装置的拉伸作用，使坯料产生塑性变形，达到预定尺寸和形状。

然后，通过矫直装置对产品进行矫直，消除内应力，提高产品的机械性能。

最后，通过出料装置将产品送出。

三、拉坯力的研究拉坯力是H型异型坯拉矫机生产过程中的关键参数之一。

拉拔过程中，拉坯力的大小直接影响产品的尺寸精度和机械性能。

因此，研究拉坯力的变化规律及影响因素具有重要意义。

（一）拉坯力的变化规律拉坯力的变化规律受多种因素影响，包括原料的化学成分、温度、组织结构等。

在拉拔过程中，随着拉伸量的增加，拉坯力呈现先增大后稳定的趋势。

这主要是由于在拉伸初期，原料的塑性变形逐渐增大，需要克服的摩擦力和内应力也随之增大；当达到一定拉伸量后，原料的内部结构趋于稳定，拉坯力也趋于稳定。

（二）影响拉坯力的因素影响拉坯力的因素包括原料的化学成分、温度、润滑条件、模具结构等。

化学成分和温度影响原料的塑性和硬度，从而影响拉拔过程中的摩擦力和内应力；润滑条件可以减小摩擦力，降低拉坯力；模具结构则直接影响拉伸过程中的应力分布和变形程度。

四、矫直变形的研究矫直变形是H型异型坯生产过程中的另一个重要问题。

矫直过程中，如何减小变形、提高产品精度是研究的重点。

（一）矫直原理及方法矫直原理主要是通过施加外力使产品产生反向塑性变形，从而消除内应力，达到矫直的目的。

常用的矫直方法包括机械矫直、热矫直和冷矫直等。

其中，机械矫直具有操作简便、效率高等优点，是H型异型坯生产中常用的矫直方法。

辊式矫直过程辊间张力计算与分析辊式矫直是一种常用的金属材料加工过程，通过辊道上的多个辊子对材料进行挤压和拉伸，使其产生塑性变形，从而改变材料的形状和性能。

辊间张力是辊式矫直过程中的重要参数，它直接影响到矫直效果和产品质量。

本文将对辊间张力的计算和分析进行探讨。

1.辊间张力的计算方法辊间张力是指辊道上两个相邻辊子之间的张力大小。

在辊式矫直过程中，材料在辊子上产生塑性变形，需要受到一定的张力作用才能实现。

张力的大小与辊子的直径、转速、摩擦系数以及材料的物理力学性能等因素有关。

根据张力的计算方法，可以将辊间张力分为三种情况进行分析。

（1）非稳态张力：指在辊道上材料刚进入辊缝或者刚出辊缝时瞬时产生的张力。

它的大小与辊子的直径、转速和入辊角度等因素有关。

非稳态张力的计算可以采用经验公式进行估算，如常用的金属材料矫直过程中，非稳态张力可用下式计算：T=K*α*R*ω式中，T表示张力，K为系数，α为入辊角度，R为辊子直径，ω为辊子转速。

（2）稳态张力：指在辊道上材料已经进入稳定状态下的张力。

稳态张力与非稳态张力并不完全相同，其大小与辊缝的宽度、摩擦系数以及材料的容性影响等因素有关。

稳态张力的计算比较复杂，需要进行较为精确的力学分析，可以采用材料力学中的扣力平衡原理进行求解。

（3）终态张力：指在辊道上材料已经完全从辊缝中出来后的张力。

终态张力与材料的物理力学性能、辊子的直径、转速等因素有关。

终态张力的计算可以采用经验公式进行估算，如常用的钢材辊式矫直过程中，终态张力可用下式计算：T=K'*σ*D*ω式中，T表示张力，K'为系数，σ为应力，D为钢材直径，ω为辊子转速。

2.辊间张力的分析辊间张力的大小对辊式矫直过程的影响主要体现在以下几个方面：（1）矫直效果：张力的大小决定了材料的拉伸程度，对材料的矫直效果有重要影响。

张力过小会导致材料的塑性变形不足，矫直效果较差；张力过大则会导致材料的过度拉伸，产生过度变形或者撕裂，矫直效果也不理想。

中文摘要中文摘要近年来，我国的钢铁工业经历了前所未有的发展，板带材的产量也逐年增长。

随着人们对板带材的质量要求不断提高，中厚板矫直机作为改善板材质量的关键设备也显得越来越重要。

但是由于我国对矫直技术的研究起步较晚，因此对矫直技术的研究仍存在不足之处，导致国内的矫直机在矫直质量、矫直效率及自动化水平上与国外相比仍有一定的差距。

本课题以实验室“十一辊全液压矫直平台”项目为依托，对中厚板辊式矫直机的关键技术进行了研究。

根据矫直理论和辊式矫直原理，本文对中厚板矫直机进行了工艺参数分析，通过理论分析，分析了包辛格效应和中性层偏移对矫直过程的影响，建立了截面分层的矫直内弯矩算法，并建立了十一辊矫直机矫直解析模型，从而可以计算出辊式矫直机的各种力能参数，并给出了矫直过程中截面上各种应力与应变的分布规律。

然后通过有限元分析软件Marc对辊式矫直过程进行了模拟。

最后，对中厚板辊式矫直机进行了实验研究，设计了矫直力的测试装置，并对矫直力进行了现场测试。

通过对比我们发现，矫直过程的分层计算方法与有限元模拟得到的矫直力与实测值差距很小，证实了分层计算方法与有限元模拟的可行性。

总之，本文采用分层计算、有限元模拟以及实验研究等方法对辊式矫直过程进行了研究，其结果可以对我国中厚板辊式矫直技术的发展提供理论依据和科学指导。

同时，本文采用的分层计算方法为矫直理论的进一步发展提供了新的研究手段。

关键词：辊式矫直机；矫直力；分层计算；测试中文摘要ABSTRACTABSTRACTIn recent years, steel industry in our country undergo a unprecedented development, the production of strip also keeps a higher increase each year. Along with the unceasing enhancement of users to the strip quality requirement, the leveler as a key equipment for ensuring strip quality, determine the productivity and quality of the strip. But because of the slow development of straightening theory, the weak links of in researching straightening technology, the straightening equipments in the country still has a gap compared with foreign.This topic takes straightening project in testing laboratory as a backing, has conducted the research to technologies of strip roller straightened. According to the straightening theory and the roller straightening principle, this paper carried on processing parameter analysis by using roller straightened to straightening strip, analyzed the influence of the packet singh effect and neutral layer migration to the process of straightening, the calculation model of leveling process is developed. By the calculation mode, all kinks of straightening force was worked out, and also given the stress and strain distribution laws of leveling process. Finally, a straightening force testing equipment was designed, and straightening force was tested. The gap of straightening force among layered calculation, the test value and layered calculated value, the results confirmed the correctness of layered calculation.In short, this paper combined analysis calculation, layered calculation and experimental methods to study the process of strip roller straightening, the result could provide the development of strip roller straightening technology. Meanwhile, the layered calculation methods used in this paper provides a new means of research for the further development of the straightening theory.Key words : Roller straightener ; Straightening force ; Layered calculation ; TestABSTRACT目录目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外中厚板辊式矫直机研究概况 (2)1.2.1 国外中厚板辊式矫直机发展概况 (2)1.2.2 国内中厚板辊式矫直机发展概况 (3)1.3 中厚板辊式矫直过程研究概况 (3)1.4 本文的研究目的及研究内容 (4)1.5 本章小结 (5)第二章辊式矫直机矫直基本理论 (7)2.1 弹塑性弯曲理论 (7)2.1.1 研究弹塑性弯曲所引用的假设 (7)2.1.2弹塑性弯曲的定义 (7)2.1.3 弹塑性弯曲的曲率 (8)2.1.4板材在弹塑性弯曲中的力矩及曲率方程 (10)2.2 辊式矫直机简介 (11)2.2.1辊式矫直机工作原理 (11)2.2.2辊式矫直机的结构特点 (12)2.2.3辊式矫直机的分类 (12)2.3 辊式矫直机的矫直方案 (15)2.4 本章小结 (16)第三章中厚板辊式矫直过程数学模型的建立 (19)3.1 中厚板辊式矫直机压下模型的建立 (19)3.1.1入、出口矫直辊压弯量的确定 (19)3.1.2各矫直辊处板材弯曲曲率的确定 (22)3.1.3矫直过程中内力矩方程 (22)3.1.4矫直力的计算 (24)3.2 中厚板辊式矫直机弹塑性弯曲过程中的分层计算方法 (24)3.2.1关于包辛格效应 (33)3.2.2关于中性层偏移 (35)3.2.3分层计算方法的建立 (37)目录3.3 中厚板辊式矫直机连续弯曲过程矫直模型的建立 (40)3.4 实例计算及结果分析 (42)3.5 本章小结 (48)第四章中厚板辊式矫直过程的有限元模拟 (50)4.1有限元模型的建立 (50)4.1.1模型的简化 (50)4.1.2单元类型的选择 (51)4.1.3材料模型的选择 (51)4.1.4网格划分 (52)4.1.5接触的处理 (53)4.1.6载荷工况的定义及作业参数的定义 (54)4.1.7 后处理 (56)4.2模拟结果分析 (56)4.2.1中厚板辊式矫直过程分析 (56)4.2.2 中厚板辊式矫直过程应力应变分析 (57)4.2.3中厚板辊式矫直过程中矫直力分析 (62)4.3本章小结 (63)第五章中厚板辊式矫直过程的实验研究 (64)5.1 实验的目的 (64)5.2 实验设备简介 (64)5.3 实验仪器简介 (66)5.4实验步骤 (66)5.5实验结果分析 (68)5.6本章小结 (70)结论 (72)参考文献 (74)致谢 (74)攻读学位期间发表的学术论文目录 (74)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景矫直，简单的说就是利用材料的弹塑性性质，使轧件在矫直辊间受压产生正向或反向的弹塑性弯曲变形，在弹复后变直或减少原有的弯曲程度，使之成为合格产品的工艺过程。

/EM>?@BK8@A" " OLO8@B^7" " `E.78@BS78@A" " F1F7@A#
!"(=R8R?I?KH8[9U8R9UK9VN9SS7@A8@C 1DR9X8R79@" 59UR>?8TR?U@ E@7P?UT7RK" =>?@K8@A""*,"+" M>7@8# #(L=WF8@DV8QRDU7@Aa?\8URX?@R" N7J>89=R??S;9SC7@A/U9D\ M9(" HRC(" N7J>89#)',**" M>7@8$
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
#*#$ 8&0%!!!!!!!!!!!!!!! !!!重 型 机 械
+"$+
"!辊式矫直机简介与国内矫直机
发展现状
!!辊式矫直 机 的 矫 直 原 理 是 金 属 经 多 次 反 复 弯曲" 使曲率从大变小而最终平直& 辊式矫直 机的出现" 避免了压 力 矫 直 机 间 歇 工 作 的 问 题" 大幅提升了矫直的质量和效率& 国外对于 辊式矫直技术的研究要远早于国内" 因此早期
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
+"%+
重 型 机 械!! !!!!!!!!!!!!!!!!#*#$ 8&0%
表 "!矫直实验数据")
倾斜矫直方案
平行矫直方案
最大弯曲
曲率 ')