郑振华等：钢球斜轧成形的金属流动规律 ·785· 的轴向间距相等，为3mm,截面M处于未变形区，作为 参考截面，截面M与截面A的距离为70mm.截面A→ D在成形的半球区域，截面E→L在成形的整球区.在 每个截面上，除中心点5外，在相互垂直的两个半径上 分别选取四个追踪点，与中心点的距离分别为r、 5432 0.75r、0.5r和0.25r(r=15mm) (a) LKJIHGFEDCBA 2345 追踪点编琴 A BC DE F C H T I K L M 截面编号 图6各追踪点的径向压缩量 Fig.6 Radial compression of tracked points KJIHGFE 缩变形过程进行分析.图7所示为各截面表面点在轧 辊旋转两圈过程中的径向变形过程 从图7及对各表面点径向变形量的数据分析可以 得到如下结果 图5截面及追踪点的位置.(a)轧制前：(b)轧制后 Fig.5 Positions of selected sections and tracked points:(a)before (1)各截面上追踪点的径向变形量不同.从图中 rolling:(b)after rolling 可以看出：离连接颈越近的截面，其径向变形为压缩变 形，且变形量大，变形为负（直径缩小）：离球体中心对 3.1轧件的径向变形 称面越近的截面，其径向变形也为挤压变形，但变形量 在斜轧成形钢球过程中，棒料受轧辊作用而产生 小，且变形为正（直径增大）例如：截面D离凸棱的 的径向压缩是一个主要变形.图6所示为各追踪点在 对称面近，其压缩量大，在轧制一周后表面点的稳定变 轧辊旋转2圈后的径向压缩量.从图中可以看出：离 形量约为-3.19mm:而离对称面稍远的截面C,其压 连接颈对称面越近的截面（如截面D、E和L),其径向 缩量小于截面D,在轧制一周后表面点的稳定变形量 压缩量越大：离球体中心对称面越近的截面（如截面 为-0.55mm;截面A和截面B离球体的中心对称面 A、H和)，其径向压缩量越小 近，其变形为小量挤压变形，在轧制一周后表面点的稳 在两个轧辊凸棱的对称挤压作用下，棒料的径向 定变形量为0.1和0.44mm.这是由于在变形过程中， 压缩变形是从表面慢慢渗透到心部的，且心部压缩变 变形是由凸棱挤压作用产生的，相差360°的凸棱形成 形比表面压缩变形困难。因此，在同一截面上，中心点 一个槽型，即球体的封闭空间，在凸棱位置挤压量大， 5的径向压缩量最小，基本为零，离中心点越远，其径 在离球体对称面近的截面金属，其压下量小，且离槽底 向压缩量越大，如截面D,追踪点1→9在轧辊旋转2 越近的位置，轧件有一定的扩径 圈后的径向压缩量分别为3.19、1.75、1.53、0.93、0、 (2)各截面上追踪点的径向变形周期不同.从图 1.01、1.76、2.05和3.30mm. 中可以看出，每个追踪点的径向变形都是以周期振荡 3.2特征点的径向变形历程 的形式累积径向变形，直至成形终了，离凸棱对称面近 为了得到坯料的径向压缩规律，选取各截面的表 的截面D其受凸棱作用的次数多，所以振荡周期的次 面点1为特征点，对其在斜轧成形钢球过程中，径向压 数多，为8次，变形持续时间长，离球体对称面近的截 +截面A 。一载面B 截面C 截面D 2 截面E -1 ◆一截面A ~截面F 面B 截面G 2 截面C 截面H 截面D 截面 -3 (aj 一业间 b 0.2 040.60.8 1.0 L2·截面K 0.2 0.40.6 0.81.01.2 时间/s 一截面L 时间/s 图7各截面表面点的径向变形量.(a)所有截面：(b)截面A→D Fig.7 Radial deformation of surface points:(a)all sections:(b)sections AD郑振华等: 钢球斜轧成形的金属流动规律 的轴向间距相等，为 3 mm，截面 M 处于未变形区，作为 参考截面，截面 M 与截面 A 的距离为 70 mm． 截面 A→ D 在成形的半球区域，截面 E→L 在成形的整球区． 在 每个截面上，除中心点 5 外，在相互垂直的两个半径上 分别 选 取 四 个 追 踪 点，与中心点的距离分别为 r、 0. 75r、0. 5r 和 0. 25r (r = 15 mm)． 图 5 截面及追踪点的位置． (a)轧制前;(b)轧制后 Fig． 5 Positions of selected sections and tracked points: ( a) before rolling; (b) after rolling 3. 1 轧件的径向变形 在斜轧成形钢球过程中，棒料受轧辊作用而产生 的径向压缩是一个主要变形． 图 6 所示为各追踪点在 轧辊旋转 2 圈后的径向压缩量． 从图中可以看出:离 连接颈对称面越近的截面(如截面 D、E 和 L)，其径向 压缩量越大;离球体中心对称面越近的截面(如截面 A、H 和 I)，其径向压缩量越小． 图 7 各截面表面点的径向变形量． (a)所有截面;(b)截面 A→D Fig． 7 Radial deformation of surface points: (a) all sections; (b) sections A→D 在两个轧辊凸棱的对称挤压作用下，棒料的径向 压缩变形是从表面慢慢渗透到心部的，且心部压缩变 形比表面压缩变形困难． 因此，在同一截面上，中心点 5 的径向压缩量最小，基本为零，离中心点越远，其径 向压缩量越大，如截面 D，追踪点 1→9 在轧辊旋转 2 圈后的径向压缩量分别为 3. 19、1. 75、1. 53、0. 93、0、 1. 01、1. 76、2. 05 和 3. 30 mm． 3. 2 特征点的径向变形历程 为了得到坯料的径向压缩规律，选取各截面的表 面点 1 为特征点，对其在斜轧成形钢球过程中，径向压 图 6 各追踪点的径向压缩量 Fig． 6 Radial compression of tracked points 缩变形过程进行分析． 图 7 所示为各截面表面点在轧 辊旋转两圈过程中的径向变形过程． 从图 7 及对各表面点径向变形量的数据分析可以 得到如下结果． (1) 各截面上追踪点的径向变形量不同． 从图中 可以看出:离连接颈越近的截面，其径向变形为压缩变 形，且变形量大，变形为负(直径缩小);离球体中心对 称面越近的截面，其径向变形也为挤压变形，但变形量 小，且变形为正(直径增大)． 例如:截面 D 离凸棱的 对称面近，其压缩量大，在轧制一周后表面点的稳定变 形量约为 － 3. 19 mm;而离对称面稍远的截面 C，其压 缩量小于截面 D，在轧制一周后表面点的稳定变形量 为 － 0. 55 mm;截面 A 和截面 B 离球体的中心对称面 近，其变形为小量挤压变形，在轧制一周后表面点的稳 定变形量为 0. 1 和 0. 44 mm． 这是由于在变形过程中， 变形是由凸棱挤压作用产生的，相差 360°的凸棱形成 一个槽型，即球体的封闭空间，在凸棱位置挤压量大， 在离球体对称面近的截面金属，其压下量小，且离槽底 越近的位置，轧件有一定的扩径． (2) 各截面上追踪点的径向变形周期不同． 从图 中可以看出，每个追踪点的径向变形都是以周期振荡 的形式累积径向变形，直至成形终了，离凸棱对称面近 的截面 D 其受凸棱作用的次数多，所以振荡周期的次 数多，为 8 次，变形持续时间长，离球体对称面近的截 ·785·