Vol.27 No.2 束学道等：工艺参数对楔横轧多楔轧制成形机理影响分析 ◆223· 表1实验轧制工艺参数 度加剧，轧件芯部由不均匀变形所产生的附加拉 Table 1 Process parameters for experiment 应力值变大，轴向应力的数值就越大，因此等效 工况 a()B)截面收缩率，w% 0) 应力也增大.在主楔和侧楔都进入展宽段，轧制 34 0.6022 G 40 进入稳定阶段后，等效应力处于下降阶段，随着 改变成形角 32 1.5052 30 2.4075 成形角的增大，等效应力反而减小，其中最大等 6.5200 效应力随成形角的增大而增大， 改变展宽角28 50 6.5196 图4和图5分别为展宽角和断面收缩率对应 10 7.5400 力响应.可以看出，在主楔和侧楔进入展宽段前， 10 0.6022 改变断面收 等效应力处于上升阶段.随着展宽角和断面收缩 缩率 9 6 1.5049 率的增大，等效应力增大.主要原因表现在展宽 40 2.4075 角增大，轧件轴向压缩量增大，轴向变形程度增 由于结构对称性，轧件取一半，并在对称面 大，轧件的轴向延伸受到的阻力增加.所以等效 上给予轴向几何约束，轧辊与轧件的楔横轧多楔 应力随展宽角增加而增大，随着断面收缩率的增 有限元计算模型如图2所示. 大，变形逐渐渗透到轧件芯部，轧件芯部受压的 趋势增大，所以等效应力增加.在主楔和侧楔都 进入展宽段，轧制进入稳定阶段后，等效应力处 于下降阶段，随着展宽角和断面收缩率的增大， 等效应力反而减小.其中最大等效应力随展宽角 和断面收缩率的增大而增大， 综合图35，成形角对等效应力影响最小，展 宽角和断面收缩率对等效应力影响相对较大.因 此，为了减小轧件的等效应力，在选择模具工艺 参数时，在工艺条件允许情况下，应尽量选择较 图2楔横轧多楔轧制有限元计算模型 100 (a)A点 成形角 Fig.2 MCWR FEM model ★—30° 32° 平34° 2工艺参数对多楔轧制轧件内部 60 应力影响分析 40 通过有限元数值模拟，得到轧制过程中不同 工艺参数下轧件内部A点（主楔中心点）B点（侧 楔中心点)的等效应力响应如图35所示.由 10 20 3.0 图3~5可以看出，侧楔作用下B点的应力变化趋 势和主楔作用下A点相似，无论对于变化成形 80(b)B点 角、展宽角还是断面收缩率，轧制过程中应力随 轧制时间变化都分为两个阶段，即应力上升阶段 60 和下降阶段，最大等效应力出现在主楔和侧楔压 40 下量达到最大时刻. 6 成形角 图3为成形角对应力影响.可以看出，上升阶 30 段，等效应力随着成形角的增大而增大.因为由 0 于成形角越大，轧件每半圈压下量增大，轧件芯 -10 部受压的趋势增大，径向应力增大；同时由于成 t/s 形角越大，轧件变形区内金属的轴向变形就越容 图3成形角对应力影响 易，这导致轧件表层与芯部轴向变形的不均匀程 Fig.3 Forming angle effect on stress一 束 学 道 等 工 艺 参数 对 楔横 轧 多楔 轧 制 成形 机 理 影 响 分 析 表 实验 轧制 工 艺 参 数 韶 印 加 肛 对 叨 工 况 刀 截 面 收缩 率 ， 州 石 ︺，内、、 气乙 改 变成 形 角 改变展 宽角 勺山 ︸ 改 变 断 面收 缩 率 ， 由于 结构 对 称 性 ， 轧 件 取 一 半 ， 并 在 对 称 面 上 给 予 轴 向几 何 约 束 轧辊 与 轧件 的楔 横 轧 多楔 有 限元 计 算模 型 如 图 所 示 翠甜辱夔淦之搜或坛绪瘾岌痊妻若夔鑫叠善攀袋 子薰墓只蒙、 卜瑟户 李樱缓桑蒸寒爹琴兹鑫鬓馨戮囊鬓叁叁鑫窦 异奋异宁公玉 屯 、 亏 忿叹 之子攀纬 份补笼占答弓月省式 井字蛤弓斌冰 与攀夺冬芝 彝 参鑫 季奔 鬓 鬓鬓获黔之之 纂 殡鬓 莽 斑 纂生宝 鬓 摹彝 鬓鬓蒸羹攀瓣摹 笨笨效奏奔款欢杖牵 以翌产致丫 洲筹、 乏卜李义乏，蒸争导声聋州鑫与及 卜聚广，‘攀尹， 幸弓不 户拜尹 希今，华产 并， 并产 户滚尸人八蚁尸冲八户 甚、垫入 划旗次李丁丫 乏子欠义溉签究滋冬乡乓今六半铃瀚戈罕 我会盖竖下 度 加剧 ， 轧件 芯 部 由不均 匀 变 形 所 产 生 的附加 拉 应 力值 变 大 ， 轴 向应 力 的数 值 就 越 大 ， 因此 等 效 应 力 也 增 大 在 主 楔 和 侧 楔 都进 入 展 宽段 ， 轧 制 进 入 稳 定 阶 段 后 ， 等 效 应 力 处 于 下 降阶段 ， 随着 成 形 角 的增 大 ， 等 效 应 力 反而 减 小 其 中最 大 等 效应 力 随成 形 角 的增 大 而 增 大 图 和 图 分 别 为展 宽角和 断面 收缩 率对 应 力 响应 可 以看 出 ， 在主楔和 侧楔 进 入 展 宽段 前 ， 等 效应 力 处 于 上 升 阶段 随着 展 宽角 和 断面 收缩 率 的增 大 ， 等 效应 力 增 大 主 要 原 因表 现 在 展 宽 角 增 大 ， 轧 件 轴 向压 缩 量 增 大 ， 轴 向变 形 程度 增 大 ， 轧 件 的轴 向延 伸 受 到 的 阻 力 增 加 所 以等 效 应 力 随展 宽角增 加 而增 大 随着 断 面 收缩 率 的增 大 ， 变 形 逐 渐 渗 透 到 轧件 芯 部 ， 轧 件 芯 部 受压 的 趋 势 增 大 ， 所 以等 效应 力 增 加 在 主 楔 和 侧楔 都 进 入 展 宽段 ， 轧 制 进 入 稳 定 阶 段 后 ， 等 效应 力处 于 下 降阶段 ， 随着 展 宽角 和 断 面 收缩 率 的增 大 ， 等 效应 力 反 而减 小 其 中最 大 等 效应 力 随展 宽角 和 断面 收 缩 率 的增 大 而 增 大 综 合 图 一 ， 成 形 角对 等 效 应 力 影 响最 小 ， 展 宽 角和 断面 收缩 率 对 等 效应 力 影 响相 对较 大 因 此 ， 为 了减 小 轧件 的等 效应 力 ， 在 选 择 模 具 工 艺 参 数 时 ， 在 工 艺 条 件 允许 情 况 下 ， 应 尽 量 选 择 较 图 楔横 轧 多楔 轧 制 有 限 元 计 算模 型 片 成形角 一创卜 一润卜 工 艺 参数对 多楔 轧 制 轧 件 内部 ﹄乙﹄ 应 力 影 响 分 析 通 过 有 限元 数 值 模拟 ， 得 到 轧 制 过 程 中不 同 工 艺参 数 下 轧 件 内部 点 主 楔 中心 点 、 点 侧 楔 中心 点 的等 效 应 力 响 应 如 图 一 所 示 由 图 一 可 以看 出 ， 侧 楔 作 用 下 点 的应 力 变 化 趋 势 和 主 楔 作 用 下 点相 似 ， 无 论 对 于 变 化 成 形 角 、 展 宽 角还 是 断面 收缩 率 ， 轧 制 过程 中应 力 随 轧制 时 间变 化 都分 为两 个 阶 段 ， 即应 力 上 升 阶段 和 下 降阶 段 最 大 等 效 应 力 出现在 主楔 和 侧 楔 压 下 量 达 到最 大 时刻 图 为成 形 角对 应 力 影 响 ， 可 以看 出 ， 上 升 阶 段 ， 等 效应 力 随着 成 形 角 的增 大 而 增 大 ， 因 为 由 于成 形 角越 大 ， 轧件 每 半 圈压 下 量 增 大 ， 轧 件 芯 部 受 压 的趋 势 增 大 ， 径 向应 力 增 大 同 时 由于 成 形 角越 大 ， 轧件 变 形 区 内金 属 的轴 向变 形 就 越容 易 ， 这 导致 轧件 表 层 与 芯 部 轴 向变 形 的不 均匀 程 刃 卜 点 成形角 山尸 一甲 ﹄﹄ 图 成形 角对 应 力影 响