第9章+矫直机

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1、第9章矫直机9.1弹塑性弯曲的基本概念9.2轧件的反弯矫正原理9.3矫直机的分类和适用性9.4辊式矫直机9.5拉伸弯曲矫直机轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因素的影响，往往产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管经常出现弧形弯曲；某些型钢(如工字钢等)的断面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材则会产生纵向弯曲(波浪形)、横向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，轧件需要在矫正机（矫直机）上进行矫正。在压力矫正机（矫直机）、辊式矫正机（矫直机）及拉伸弯曲矫正机（矫直机）中，轧件是经过弹塑性反弯后矫平的。为此，应简

2、要介绍弹塑性弯曲的基本概念及轧件的反弯矫正原理。9.1弹塑性弯曲的基本概念§9.1.1轧件的弹塑性弯曲变形轧件在外力矩M的作用下弯曲变形时，中性层以上的各层纵向纤维产生拉伸变形，中性层以下的各层纵向纤维产生压缩变形(图11-1)（P354页）。轧件中既有弹性变形层又有塑性变形层时的弯曲，称为弹塑性弯曲。轧件中，各纵向纤维的变形是遵循材料的拉伸一压缩应力、应变规律的。图11-2a（P355页）是有加工硬化材料的应力-应变曲线。图11-2c（P355页）为简化后的加工硬化材料的应力-应变曲线，其弹性模量为E=tana，屈服点以上的硬化

3、模量为E1=tanβ。在屈服点以上应力值不随应变值增加的材料称为理想弹塑性材料(图11-2b)（P355页）。炽热状态下的钢材，可近似认为是理想弹塑性体。随着轧件弯曲变形程度的增大(弯曲外力矩的增大)，轧件断面上的应力将呈现不同的状态。图11-3绘出了弹塑性弯曲阶段，轧件的几种变形状态。为了方便，在图中将应力与应变绘制在断面的两侧。由图可看出，在弹塑性弯曲阶段，随着外力矩的增大，轧件可呈现三种弯曲变形状态：1)弹性弯曲的极限状态：在外力矩作用下，轧件表面层应力达到了材料屈服限σs，应变为εs(图11-3a)（P356页），各层纤维

4、都处于弹性变形状态。外力矩去除后，在弹性内力矩的作用下，各层纵向纤维的应变将全部弹性恢复。2)弹塑性弯曲状态：外力矩继续增大，一部分纤维层产生塑性变形。外力矩越大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度也越大。实验与理论分析表明，弹性弯曲时的平断面假设在弹塑性弯曲时仍然有效，断面上各层纤维的应变与其至中性层的距离z成直线关系(图11-3b)（P356页）。外力矩去除后，纵向纤维的变形有的只能部分地弹性恢复，轧件中将产生残余应变和残余应力。3)全塑性弯曲状态(假想的弹塑性弯曲极限状态)：对理想弹塑性材料，这是外力矩增大至使整个断面上各层

5、纤维的应力都达到屈服极限时的假想状态(图11-3c)（P356页）。此时，外力矩达到了最大值。外力矩消除后，各层纤维的变形只能部分地弹性恢复。在图11-3b中，也绘出了有加工硬化材料的轧件弹塑性弯曲时断面上各层纤维的应力状态。由上可知：1)在弹塑性弯曲阶段，随着外力矩的增大，轧件可出现三种弯曲变形状态；2)轧件弹塑性弯曲变形过程由两个阶段组成：在外力矩作用下的弯曲阶段和外力矩去除后的弹性恢复阶段(轧件产生弹性恢复变形)。§9.1.2轧件弹塑性弯曲过程的曲率1．轧件弹塑性弯曲过程中的曲率变化轧件的弯曲过程可以用其曲率变化来说明。(1

6、)原始曲率1/r0(图11-4a)（P356页）轧件初始状态下的曲率称为原始曲率，用1/r0表示。r0是轧件的原始曲率半径。曲率的方向用正、负号表示。当轧件需反弯时，原始曲率的正、负号与反弯曲率的正、负号有关。与反弯曲率方向相同时符号相反；方向相反时，符号相同。1/r0=0时，表示轧件原始状态是平直的。(2)反弯曲率1/ρ(图11-4a)（P356页）在外力矩M的作用下，轧件强制弯曲后的曲率称为反弯曲率1/ρ。在压力矫正机（矫直机）和辊式矫正机（矫直机）上，反弯曲率是通过矫正机（矫直机）的压头或辊子的压下来获得的。(3)总变形曲率

7、1/rc它是轧件弯曲变形的曲率变化量，是原始曲率与反弯曲率的代数和，即1/rc=1/r0+1/ρ1l-1使用式1l-1时，应将曲率的正、负号代入。(4)弹复曲率1/ρy它是轧件弹复阶段的曲率变化量，其数值取决于弹复力矩My。(5)残余曲率1/r(图11-4b)它是轧件弹复后的曲率。如果轧件被矫平，则1/r=0；若轧件未被矫平，则在连续弯曲过程中，这一残余曲率将是下一次反弯时的原始曲率，即1/ri=（1/r0）i+1下标i是指第i次弯曲。残余曲率1/r是反弯曲率与弹复曲率的代数差，即1/r=1/ρ-1/ρy1l-2显然，为使残余曲率

8、1/r=0(即将轧件矫平)，按照式11-2，应是1/ρ=1/ρy11-3式11-3是一次反弯矫正(压力矫正)时，选择反弯曲率1/ρ的基本原则。2．弹塑性弯曲阶段应变与曲率的关系§9.1.3轧件弹塑性弯曲阶段的外力矩1．外力矩计算式的一般形式轧件弹塑