·324· 北京科技大学学报 2002年第3期 因此，轧件中心部位受力条件比较恶劣，材料的 不同凸棱斜率对轧件中心点的应力影响如 塑性较差，容易出现疏松，这与现有的理论和实 图7所示，分别显示出3个主应力和等效应力 践经验相符合.因此，研究轧件中心部位的应力 随k值变化的情况.从图中可以得出如下结论： 变化对研究轧件内部应力状况和轧件内部疏松 (1)凸棱斜率k对第1和第2主应力有很大 的产生原因有典型的意义. 影响.当较小时第1和第2主应力的峰值较大， 并且第1和第2主应力的变化较快，变化量也 3凸棱斜率对轧件中心点应力影响 较大.当k较大时，第1和第2主应力的峰值较 根据斜轧时的旋转条件，当摩擦系数0.3 小，并且第1和第2主应力的变化较慢，变化量 时，凸棱的极限斜率km0.045,同时考虑到轧件 也较小 的形状精度，确定k的研究值为0.014,0.02,0.03， (2)当凸棱斜率k较小时，第3主应力的变 0.04 化量较小，其数值接近于零.随着k的增加，第3 凸棱斜率k的大小代表着轧辊凸棱的升高 主应力的变化量增加，并呈现出明显的压应力 快慢，反映出轧制速度的快慢.成形相同的轧 状态.k越大压应力的峰值越大 件，k大时凸棱所占的辊面角度小，k小时凸棱所 (3)凸棱斜率k对等效应力的峰值，影响不 占的辊面角度大.以图3所示的轧件为例，轧件 大，但对等效应力的变化影响较大 的断面收缩率为0.75时，当-0.014时，凸棱所 在变形开始阶段，轧件的塑性变形区分布 占的辊面角度为360°，当0.04时，凸棱所占的 在轧件外圈，轧件心部处于弹性变形，金属不能 辊面角度为120° 沿轴向流动，变形金属集中在轧件非圆体积处， 凸棱所占的棍面角度越小，轧辊长度越小， 轧件心部产生垂直于轧制方向的径向拉应力和 可以减小轧辊的长度.同时凸棱升高的快慢，还 轴向拉应力，在轧件的心部金属发生塑性流动 受旋转条件、轧件尺寸精度和轧件内部质量等 前，随着轧辊的旋转凸棱逐渐升高加宽，轧件的 多方面因素的影响，所以确定合理的凸棱斜率 断面收缩率增加，非圆体积增加.轧件的非圆体 是比较困难的.通过研究轧辊凸棱不同斜率对 积越大，轧件径向拉应力和轴向拉应力越大，从 轧件心部应力变化的影响，可以为轧辊设计时 而第1和第2主应力也越大 确定合理的凸棱斜率提供理论依据 当轧件心部金属开始发生塑性流动时，变 (a)第1主应力 (b)第2主应力 50 60 40 30 ●-k=0.014 -k=0.020 20 -k=0.014 -k=0.030 一k=0.020 -k-0.040 10 .k-0.030 .k=0.040 0 (c)第3主应力 80 (d等效应力 60 ● 15 40 ●k-0.014 ●一k=0.014 -0.020 25 k-0.020 20 k=0.030 =0.030 k=0.040 k=0.040 -35 0 0 0.1 0.2 0.30.40.50.60.70.8 0 0.10.2 0.30.40.50.60.70.8 断面收缩率，” 断面收缩率，” 图7k值对轧件中心点应力的影响 Fig.7 The influence of k ridge slop of roll on the center point of the workpiece北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 因此 ， 轧件 中心部位受力条件 比较恶 劣 ， 材料的 塑性较差 ， 容易 出现疏松 ， 这与现有 的理论和 实 践经验相符合 因此 ， 研究轧件中心部位的应力 变化对研究轧件 内部应力状况和 轧件 内部疏松 的产生 原 因有典型 的意义 凸棱斜率对轧件 中心点应力影响 根据斜轧 时 的旋转条件 ， 当摩擦 系数产闭 时 ， 凸棱 的极限斜率 。 ， 同时考虑到轧件 的形状精度 ， 确定 的研究值为 ， ， ， 凸 棱斜率 的 大小代表着轧 辊 凸棱 的 升 高 快慢 ， 反 映 出轧制速度 的快慢 成形相 同的轧 件 ， 大时 凸棱所 占的辊面角度小 ， 小 时凸棱所 占的辊面 角度大 以 图 所示 的轧件为例 ， 轧件 的断面 收缩率为 时 ， 当肪 时 ， 凸 棱所 占的辊 面角度 为 ， 当 时 ， 凸棱所 占的 辊 面 角度 为 凸棱所 占的辊 面角度越小 ， 轧辊长度越小 ， 可 以减小轧辊 的长度 同时 凸棱升高的快慢 ， 还 受旋转条件 、 轧件尺 寸精度 和轧 件 内部质量等 多方面 因素的影 响 ， 所 以确定合理 的 凸棱斜率 是 比较 困难 的 通 过研究 轧辊 凸 棱不 同斜率对 轧件 心 部应力 变 化 的影 响 ， 可 以 为轧辊设计时 确定合理 的凸棱斜率提供理论依据 不 同 凸棱斜率对轧件 中心 点的应力影 响如 图 所示 ， 分别显示 出 个主应力 和 等效应力 随 值变化 的情况 从 图 中可 以得 出如下 结论 凸棱斜率 对第 和 第 主应 力有很 大 影响 当 较小时第 和第 主应力 的峰值较大 ， 并且 第 和 第 主应力 的变化较快 ， 变化量 也 较大 当 较大时 ， 第 和 第 主应 力 的峰值较 小 ， 并且第 和第 主应力 的变化较慢 ， 变化量 也较小 当凸棱斜率 较小 时 ， 第 主 应力 的变 化量较小 ， 其数值接近 于零 随着 的增加 ， 第 主应力 的变 化量增加 ， 并呈 现 出 明显 的压 应力 状态 越 大压应力 的峰值越 大 凸 棱斜率 对等效应力 的峰值 ， 影 响不 大 ， 但对等效应力 的变 化影 响较 大 在变形 开 始阶段 ， 轧件的塑 性 变形 区分布 在轧件外 圈 ， 轧件心 部处于 弹性变形 ， 金 属不 能 沿轴 向流 动 ， 变形金属集 中在轧件非 圆体积处 ， 轧件心部产生垂直于轧 制方 向的径 向拉应力和 轴 向拉应力 在轧件 的心 部金 属 发生 塑 性 流 动 前 ， 随着轧辊 的旋转凸棱逐渐升高加宽 ， 轧件 的 断面收缩率增加 ， 非 圆体积增加 轧件 的非 圆体 积越大 ， 轧件径 向拉应力和轴 向拉应 力越大 ， 从 而第 和 第 主应力 也越大 当轧件心 部金属 开 始发生 塑性流 动 时 ， 变 芝曰心 琦 力 芝已、 第 主应力 、芝讨唠 一令 一卜 一 士 一 一丸 一 一左 ︸曰︸、亡，‘工︸ ‘，乙丹︸、 芝。、心 断面 收缩率 ， 班 断面 收缩 率 ， 图 值对 轧件 中心点应力 的影响