【摘要】：采用理論分析方法,通過對行星軋制過程中橫截面處的金屬流動情況以及軋件的受力情況和扭矩的計算方法進行分析,得到了軸向滑動系數(shù)以及切向滑動系數(shù)的計算方法,將其與有限元模擬計算的結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明:變形區(qū)內(nèi)的切向速度先緩慢減小,然后急劇減小到最小值,再有所增大;而變形區(qū)內(nèi)軸向速度先緩慢增加,再急速增大,隨后有個緩慢變化區(qū),最后有所增大。本方法計算得到的滑動系數(shù)的變化趨勢與采用有限元仿真分析得到的結(jié)果變化趨勢是一致的;驗證了該理論計算方法的正確性。通過對軋制變形區(qū)內(nèi)的滑動系數(shù)進行理論計算,可以更為準確地描述軋制過程中的金屬流動規(guī)律。
【圖文】：

嫻暮嶠孛娉?寸，從而可計算得到任一截面處的軸向滑動系數(shù)。1.3切向滑動系數(shù)的理論計算為了計算軋件在軋制變形區(qū)內(nèi)各位置處的切向滑動系數(shù)，需對行星軋制過程中軋件上所受的扭矩進行分析。通過分析軋件上所受的扭矩可知，既可以采用受力分析來得到扭矩，也可采用扭轉(zhuǎn)變形計算得到扭矩，當采用這兩種方法得到的扭矩相等時，則可以得到軋件在軋制變形區(qū)內(nèi)各位置處的切向滑動系數(shù)。1.3.1軋件扭矩的計算假定變形區(qū)內(nèi)的軋件為一圓錐形的管材，取軋件上軋制變形區(qū)中的1個微小單元ABCD，其在軋制過程中的扭轉(zhuǎn)變形情況如圖2所示。根據(jù)文獻［11］的中相對扭轉(zhuǎn)角和扭矩的定義圖2變形區(qū)內(nèi)軋件的扭轉(zhuǎn)變形Fig.2Torsiondeformationofrolledpieceindeformation和計算方法，相對扭轉(zhuǎn)角φ為:φ=ω(x+dx)dt－ω(x)dt(13)扭矩T的計算式為:T=GIPdφdx=GIPdωvxi(14)式中:ω(x)為軋件在軸線方向x處的旋轉(zhuǎn)角速度;dt為扭轉(zhuǎn)時間;G為切變模量，G=E2(1+)μ;IP為橫截面對形心的極慣性矩，IP=πD4(－d)432，d，D分別為軋件內(nèi)、外表面直徑。另外，通過對行星軋制過程中軋件的受力情況進行分析可知，微元體所受的扭矩T是軋輥給軋件的旋轉(zhuǎn)摩擦力矩Mf和軋輥給軋件的正壓力所引起的旋轉(zhuǎn)力矩MN之差。因此扭矩為:T=Mf－MN(15)根據(jù)式(14)和式(15)，則有:Mf－MN=GIPdωvxi(16)式(14)中，dω=Syi(x+dx)Vri(x+dx)rpi(x+dx)－Syi(x)Vri(x)rpi(x)，這是與切向滑動系數(shù)相關的參數(shù)，另外根據(jù)入口處切向滑動系數(shù)為1，可以得到切向滑動系數(shù)的計算方法。1.3.2變形區(qū)內(nèi)軋件受力情況的分析對三輥行星軋制過程中軋件的受力情況進行

圖3軋輥作用力分析Fig.3Analysisofrollingforce∠CAK=arcsin［sinφ0cos(β+鐖i_t)］－γpi(17)式中:γpi為軋輥斜角;β為軋輥輥座轉(zhuǎn)角，，即偏轉(zhuǎn)角;φ0為β=0°時的輾軋角;鐖i_t為特征角。軋輥正壓力在切向、徑向及軸向的分量分別為:Nti=Nisin∠()CAKsinθiNri=Nicos∠()CAKNxi=Nisin∠()CAKcosθ{i(18)而后對摩擦力的方向進行分析，摩擦力的方向如圖4和圖5所示。設V－相對與軋制軸線方向間的夾角為α1i，則軋輥在軋制軸線方向的分速度為Vxi=Visinθi;軋輥在切向的分速度為Vri=Vicosθi，因此軋件在軋制軸線方向的分速度為vxi=VisinθiSxi;軋件在切向的分速度為vri=VicosθiSyi，其中，Vi為軋輥的線速度，即Vi=ωＲi。圖4在投影平面上摩擦力方向示意圖Fig.4Directionoffrictiononprojectionplane由圖5可知，行星軋制過程中摩擦力的分量為:圖5行星軋制過程中摩擦力方向示意圖Fig.5Directionoffrictioninplanetaryrollingprocessfxi=μNicosα1icosγ1ifyi=μNisinα1icosγ1ifzi=μNisinγ1{i(19)式中:sinα1i=11+tanθi1－Sxi1－S[()]yii

本文編號：2540215