第三章轧制过程中的横变形宽展

金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.1宽展及其分类3.1.1宽展的实际意义宽展的概念：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意义：正确的估计宽展在实际生产中有重要的意义，尤其是在孔型设计中更是如此。正确地估计宽展对提高产品质量，改善生产技术经济指标有着重要的作用。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.1宽展及其分类3.1.2宽展的分类自由宽展

限制宽展

强迫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。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，破坏了自用流动条件，此时宽展称为限制宽展。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。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.1宽展及其分类3.1.3宽展的组成3.1.3.1宽展沿轧件断面高度上的分布滑动宽展翻平宽展鼓型宽展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。翻平宽展是由于接触摩擦阻力的作用，使轧件侧面的金属，在变形过程中翻转到接触表面上，使轧件的宽度增加。鼓形宽展是轧件侧面变成鼓形而造成的展宽量。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.1宽展及其分类3.1.3宽展的组成3.1.3.1宽展沿轧件断面高度上的分布摩擦系数越大，滑动宽展越小，翻平宽展和鼓型宽展越大。当越小，滑动宽展越小，翻平和鼓型宽展越大。(如图)金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.1宽展及其分类3.1.3宽展的组成3.1.3.2宽展沿轧件宽度上的分布均匀分布假说变形区分区假说刚端机理四个区域变形区分金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素实质性因素:(1)高向移动的体积(2)变形区内轧件变形纵横阻力比3.2.1影响轧件变形的基本因素分析近似将变形区的宽度用均值表示，即这样变形区的水平投影形状近似为矩形。按照最小阻力定律分三种状态讨论宽展的规律3.2.1.1有接触摩擦时金属的宽展与变形区水平投影的几何尺寸的关系金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展（1）当＜1时宽展的变化规律当变形区长度不变，随着变形区宽度增加，宽展区域增加（梯形增为A′E′F′D′、BE′F′C）,即随着宽度增加，宽展增加。当变形区宽度不变，随着变形区长度增加，宽展区域增加（梯形增为AEF″D″、BEF″C′），即随着变形区长度增加，宽展增加。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展（2）当>1时宽展的变化规律当变形区宽度不变时，随着变形区长度的增加，宽展区域（三角形AE″D″和BF′C′）增加，故宽展增加；当变形长度不变时，随着宽度增加，宽展区域（三角形A′E′D′和BFC）不变，即随着变形区宽度增加，宽展量不变。

金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展（3）当=1时宽展的变化规律变形区宽度等于变形区长度，此时宽展区域（三角形AED和BEC）与延伸区（三角形AEB和CED）相等，但此时宽展与延伸并不相等，而是延伸大于宽展，其原因是由于轧辊形状的影响。

金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响工具形状系数

——代表纵向延伸阻力；——代表横向宽展阻力。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响假设条件：1.忽略前滑区2.接触弧上压力均匀分布金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1影响轧件变形的基本因素分析3.2.1.2轧辊形状的影响金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.1.2轧辊形状的影响3.2.1影响轧件变形的基本因素分析由于轧辊形状的影响，使纵向阻力一般小于横向阻力，而极限情况是二者相等，即金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.2各种因素对轧件宽展的影响1.相对压下量的影响相对压下量越大，宽展越大。(1)压下量增加时，变形区长度增加，变形区水平投影形状l/b

增大，因而使纵向塑性流动阻力增加，纵向压缩主应力值加大。根据最小阻力定律，金属沿横向运动的趋势增大，因而使宽展加大。(2)Δh/H增加高向压下的金属体积也增加，所以Δb也增加增加压下率有不同的方式，使Δb的变化方式也不同。压下体积增加L增加,纵向阻力增加H=ch=cΔh增加Δh=C宽展指数金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素2.轧制道次的影响3.2.2各种因素对轧件宽展的影响道次越多,宽展越小单道次较大,宽展大多道次较小,宽展小金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.2各种因素对轧件宽展的影响3.轧辊轧件的影响轧辊直径增加,宽展增加辊径增加，变形区长度增加，纵向延伸阻力增大，更易产生宽展金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.2各种因素对轧件宽展的影响4.摩擦系数的影响随着摩擦系数的增加，宽展增加

随着摩擦系数的增加，轧辊的工具形状系数增加，使σ3/σ2比值增加

,所以延伸减少,宽展增加金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.2各种因素对轧件宽展的影响4.摩擦系数的影响轧制温度、轧制速度、轧辊材质和表面状态，轧件的化学成分）

f(Δb)先升后降

f(Δb)先升后降粗糙使f(Δb)增加通常合金钢宽展大于普通碳钢钢轧辊大于铸铁轧辊金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.2影响宽展的因素3.2.2各种因素对轧件宽展的影响5.轧件宽度的影响假设变形区长度l一定:随轧件宽度增加,宽展先增加后逐渐减小，最后趋于不变。越大，宽展越大。轧制时，认为时，纵横变形相等。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.3宽展的计算3.3.1Α.и.采里柯夫公式

适用条件：ε<0.9基本原理：最小阻力定律和体积不变定律，忽略前滑区宽展金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.3宽展的计算3.3.2B.П.巴赫契诺夫公式基本原理：根据移动体积与其消耗功成正比

适用条件：计算平辊轧制和箱形孔型中的自由宽展

金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.3宽展的计算3.3.3S.爱克伦得公式基本原理：假设在接触面范围内，宽展决定于纵横阻力的大小。横向及纵向的单位面积上的单位功是相同的，滑动区为接触弧长的2/3，粘着区为接触弧长的1/3。体积不变条件定律。适用条件：计算热轧时的宽展，孔型轧制时。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.3宽展的计算3.3.3S.爱克伦得公式钢轧辊取1.0铸铁轧辊取0.8轧制速度影响系数轧件化学成分对摩擦系数的影响系数金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.3宽展的计算3.3.4C.N.古布金公式导出条件：实验为基础的公式金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.4在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法3.4.1在孔型中轧制时宽展特点

沿轧件的宽度上压缩不均匀：

平面变形，宽展为零产生正值宽展，即形成强迫宽展产生负值宽展，呈现横向收缩金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.4在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法3.4.1在孔型中轧制时宽展特点

孔型侧壁斜度的影响作用

凹形孔型中的横向阻力宽展减小，延伸增加。凸形孔型中的横向阻力宽展增加，延伸减小。轧辊轧辊金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.4在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法3.4.1在孔型中轧制时宽展特点

轧件与轧辊接触的非同时性使变形区长度沿轧件宽度是变化的

轧件与轧辊接触由A点到B点，由于被压缩部分较小，纵向延伸困难，金属在此处可能得到局部宽展。当接触到C点，压缩面积已比未压缩面积大了若干倍，此时，未受压缩部分金属受压缩部分金属的作用而延伸。相反，压缩部分延伸受未压缩部分的抑制。但是宽展增加得不太明显。当接近D点，由于两侧部分高度很小，可得到大的延伸。金属塑性加工学——轧制原理3轧制过程中的横变形－宽展3.4在孔型中轧制时宽展特点及其简化计算方法3.4.1在孔型中轧