Vol.24 康永强等：斜轧中凸棱斜率对轧件心部应力影响 ·325 形进人稳定状态，非圆体积开始减小，此时轧件 大值越小，其变化量越小；第3主应力最小值越 心部金属所受的拉应力和等效应力达到峰值， 小，其变化量越大. 而后开始下降.由于轧件心部金属开始塑性变 形时，等效应力数值几乎相同.因此在k值不同 4结论 时等效应力的峰值变化较小. (1)轧件中心部位的应力集中，其应力状态 当较小时，轧件的瞬时变形量较小，塑性 为2个拉应力和1个接近与零的应力，且数值 变形区向轧件心部扩展的速度较慢，轧件的非 较大，同时等效应力也较大，因此中心部位比其 圆体积迅速增加，并且变形部分金属反复加工 他部位容易发生疏松 硬化.因此，轧件心部的第1和第2主应力增加 (2)凸棱斜率k对轧件中心部位主应力和等 较快且其峰值较大，第1主应力的增加逐渐抵 效应力有较大影响.当凸棱斜率较小时，轧件心 消了轧制力对轧件心部的影响，使第3主应力 部所受的第1和第2主应力最大值较大，第3主 为拉应力，但数值较小同时心部金属的等效应 应力接近于零，因此轧件容易在变形的前期出 力迅速增加使轧件心部进入塑性状态，因此k越 现疏松破坏.当凸棱斜率较大时轧件心部所受 小轧件心部3个主应力和等效应力达到峰值时 拉应力和等效应力持续较大，由于应力的积累， 的轧件断面收缩率越小，第1和第2主应力其 轧件容易在变形的后期出现疏松破坏. 蜂值越大.当轧件进人稳定变形状态后，由于轧 (3)轧件心部的应力状态和应力积累是导致 件的瞬时变形量较小，轧件的非圆体积迅速减 轧件发生心部疏松的主要原因. 小，轧件心部金属所受的第1和第2主应力以 及等效应力随之减小，同时第3主应力变化也 参考文献 较小 1胡正寰，许协和，沙德元，斜轧与楔横轧原理、工艺及 当k较大时，轧件的瞬时变形量较大，塑性 设备[M.北京：冶金工业出版杜，1985 2赵俊杰.斜轧螺纹锚杆的数值模拟及实验研究D]:[学 变形区向轧件心部扩展的速度较快，轧件心部 位论文]北京：北京科技大学，2000 金属进入塑性状态时，轧件塑性变形区金属硬 3 Yaoming Dong,Kaveh A Tagavi.Analysis of Stress in 化较小，因此轧件所受的第1和第2主应力峰 Cross Wedge Rolling with Application to Failure[J].In- 值较小.同时由于轧辊凸棱升高较快，当轧件心 ternational Journal of Mechancial Sciences,2000,42:1233 部进入稳定塑性变形时，轧件变形量较大.当轧 4 Tetein P K,Liuzin J F.The Mechanism of Metal Rupture 件进入稳定塑性变形以后，由于轧件瞬时变形 in Cross Rolling[J].Stal,1960,10:930 5翁克索夫EΠ.王仲仁等译，金属塑性变形理论M 量较大，轧件的非圆体积较大，所以轧件心部金 北京：机械工业出版社，1992 属所受的第1和第2主应力和等效应力都较大， 6周纪华，管克智.金属塑性变形阻力M们.北京：机械 其变化量则较小，第3主应力为明显的压应力， 工业出版社，1989 k越大轧件心部所受的第1和第2主应力的最 Affect of Ridge Slope on the Stress in the Center of Workpiece in Skew Rolling KANG Yonggiang,LIU Jinping.HU Zhenghuan Mechanical Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT Through the study of the process of skew rolling step-axis with the help of FEM software ANSYS-DYNA,the stress on the middle section of the workpiece and the infection of ridge slope to the stress in the center is known.The result indicates the principal stress and Von-Miss stress have great influence on the middle section of the workpiece,the state of stress and the accumulation of the stress are the main reason of the failure. KEY WORDS skew rolling;FEM;stress;flaw康永 强等 斜轧 中凸棱斜 率对 轧件心 部应 力 影 响 一 形进人稳定状态 ， 非 圆体积开始减小 ， 此时轧件 心 部金 属所受 的拉应力 和 等效应力 达到 峰值 ， 而后开始下 降 由于 轧件心 部金属开始塑 性变 形 时 ， 等效应力数值几乎相 同 ， 因此在 值不 同 时等效应力 的峰值变 化较小 当 较小时 ， 轧件的瞬时变形 量较小 ， 塑 性 变形 区 向轧件心 部扩展 的速度 较慢 ， 轧件 的非 圆体积迅 速增加 ， 并且 变形 部分金属反 复加 工 硬 化 因此 ， 轧 件心部 的第 和 第 主应力增加 较快且其峰值较大 ， 第 主应 力 的增加逐渐抵 消 了轧制力对轧件心 部的影 响 ， 使第 主应力 为拉应力 ， 但数值较小 同时 心 部金属 的等效应 力迅 速增加使轧 件心 部进人 塑 性状态 ， 因此 越 小轧件心 部 个主应力和 等效应力达到峰值时 的 轧件断面 收缩率越小 ， 第 和 第 主应力其 峰值越 大 当轧件进人稳定变形状态后 ， 由于轧 件 的瞬时变形 量较小 ， 轧件的非 圆体积迅 速 减 小 ， 轧件心 部金属所受的第 和第 主应力 以 及 等效应力随之减小 ， 同时第 主应力变 化 也 较小 当 较大时 ， 轧件 的瞬时变形量 较大 ， 塑 性 变 形 区 向轧件心 部扩展 的 速度较快 ， 轧件心 部 金属 进 入 塑 性状态时 ， 轧件塑 性变形 区 金 属 硬 化较小 ， 因此轧 件所受 的第 和第 主应力 峰 值较小 同时 由于轧辊 凸棱升高较快 ， 当轧件心 部进入稳定塑性变形 时 ， 轧件变形量较大 当轧 件进 人稳定 塑性变形 以后 ， 由于轧件瞬时 变形 量较大 ， 轧件的非 圆体积较大 ， 所 以轧件心部金 属所受的第 和第 主应力和等效应力都较大 ， 其变化量 则较小 ， 第 主应力为 明显 的压应力 越大轧件心 部所受 的第 和 第 主 应力 的最 大值越小 ， 其变化量越小 第 主应力 最小值越 小 ， 其变化量 越大 结论 轧件 中心 部位 的应力集 中 ， 其应力状态 为 个拉应力和 个接近 与零 的应力 ， 且 数值 较大 ， 同时等效应力也较大 ， 因此 中心 部位 比其 他部位容易发 生疏松 凸棱斜率 对轧件 中心 部位 主应 力和等 效应力有较大影 响 当凸棱斜率较小时 ， 轧件心 部所受的第 和第 主应力最大值较大 ， 第 主 应 力接近 于零 ， 因此轧件容易在变形 的前期 出 现疏松破坏 当凸棱斜率较大时轧件心 部所受 拉应力和等效应力持续较大 ， 由于应力的积累 ， 轧件容易在 变形 的后 期 出现疏松破坏 轧件心部 的应力状态 和应力积 累是导致 轧件发生心 部疏松 的 主要 原 因 参 考 文 献 胡正 寰 ， 许协和 ， 沙德元 斜轧与楔横轧原理 、 工艺及 设备 』北京 冶金工业 出版社 ， 赵俊杰 斜轧螺纹锚杆 的数值模拟及 实验研究〔 学 位论文〕 北 京 北京科技大学 ， 台 ， 认乞 口 ， ， ， 加 【 ， ， 翁克索夫 王 仲仁等译 金 属 塑性变形理论 』 北京 机械工业 出版社 ， 周纪华 ， 管克智 金 属塑性变形阻力〔 北 京 机械 工业 出版社 ， 尤咬刀 月 ， 介 ， 动 ， 一 ， ， 勿 一 一 ， 、 电 一 ， 雌