正文
圖1給出軋輥加於軋件的力,Pr為軋制力,它垂直於軋輥表面;T為摩擦力;Lp為變形區水平投影長度。軋制力是確定軋機強度的基礎。正確計算和測定軋制力,對於設計和使用軋機均有很大意義。影響軋制力的因素 為了便於分析,可把影響因素分為兩類:①影響軋件材料在簡單應力狀態下變形抗力σ0的因素,如化學成分、組織、軋制溫度和速度、加工硬化等;②影響變形的應力狀態的因素,如軋輥直徑、軋件尺寸、表面摩擦、外力(張力或推力)等。 由於影響軋制力的因素很多,而且在實際生產條件下各因素變動範圍較大,所以雖有多種方法計算軋制力,但仍未能取得滿意的結果。一般來說,確定軋制力的方法可以分為理論計算,用總結實驗值的經驗公式計算,以及實測法三種:
軋制力的理論計算方法 有截面法、滑移線法、能量法、上下界法、有限元法等,其中截面法(也稱工程近似法)套用最廣。
截面法中有代表性的是卡門(T.von Karman)方程(1925年提出)。此方程為在一定假設條件下於變形區取任意截面(圖2),根據力平衡條件導出 式中σx為加在微分體上的應力,Pr為軋輥加於軋件微分體上的單位垂直壓力,μ為軋輥與軋件間的摩擦係數;θ為微分體所在的角。再列入有關軋件的塑性變形條件、摩擦條件以及變形區的邊界條件等,即可求出沿接觸弧的單位壓力分布,再求和即可得出軋制力P。由所採取求解的假定不同,就可得出種種不同的公式和計算方法。比較簡化實用的是由解上述方程而得到的采利科夫(Α.И.Целиκов)公式。其他還有奧羅萬(E.Orowan)方程,套用也較廣,它在應力分布和條件等方面的假設與上述稍有不同,用此方程,布蘭德-福特(D.B.Bland-H.Ford)建立了用於冷軋的公式,西姆斯(R.B.Sims)建立了用於熱軋的公式。 軋制力的理論計算公式均較複雜,又都對實際變化著的許多條件因素作不同的簡化,所以公式雖然很多,但套用範圍均受一定條件限制,精度也較差。
軋制力的經驗公式 由於理論公式的上述缺點,實際中常套用一些經驗公式,如常用的計算熱軋碳鋼軋制力的埃克倫德(S.Ekelund)公式: 式中Kf為變形抗力,Kf=K 2ηυ/(h0h1);K=(14-0.01t)(1.4 C% Mn%);η=0.01(14-0.01t);f為摩擦係數,f=1.05~0.0005t;t為軋制溫度(℃);v為軋輥圓周速度;bm為軋件平均寬度;Δh為壓下量;R為軋輥半徑。
目前軋機上實測軋制力的技術有很大發展,軋機上的測力感測器通稱壓頭,常用的有電阻應變式和壓磁式兩種,隨著軋機自動控制的發展,它已成為現代軋機必備的檢測手段(見軋機彈性變形)。
參考書目
趙志業主編:《金屬塑性變形與軋制理論》,冶金工業出版社,北京,1980。