幾種軋制工藝介紹

異步軋制

異步軋制是一種速度不對等軋制，上下工作輥表面線速度不等，以降低軋制力；因此又稱差速軋制，也稱搓軋。異步軋制用于軋制雙金屬板，將引起軋件的彎曲變化，異步軋制可以調(diào)節(jié)雙金屬板的彎曲曲率，而且在同一異步比的條件下，兩金屬組元的厚比在某一變形程度條件下，可以得到平直的軋件。異步軋制是一個(gè)新的軋制工藝，有許多優(yōu)點(diǎn)。采用異步軋制可以大大地降低軋制力，所以設(shè)備重量輕，能耗低，軋機(jī)變形小，產(chǎn)品精度高；減少了軋輥的磨損和中間退火，降低了生產(chǎn)費(fèi)用；軋制道次少，生產(chǎn)率高；軋機(jī)可軋厚度大。異步軋制不但適用于冷軋板帶，并且可以用于熱軋板等，是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的生產(chǎn)工藝。異步軋制的不足主要是容易引起軋機(jī)震顫。

累積疊軋焊

累積疊軋焊( accumulative roll bonding，ARB) 是將表面進(jìn)行脫脂、加工硬化等處理后尺寸相等的兩塊薄板材料在一定溫度下疊軋并使其自動(dòng)焊合，然后重復(fù)進(jìn)行相同的工藝反復(fù)疊片、軋制焊接，從而使材料的組織得到細(xì)化，夾雜物均勻分布，大幅度提高材料的力學(xué)性能。

雙驅(qū)動(dòng)軋制

雙驅(qū)動(dòng)軋制常用于環(huán)件加工，其基本工作原理與常規(guī)環(huán)件軋制基本相似，不同之處在于雙驅(qū)動(dòng)軋制過程中芯輥上加載一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩，使得芯輥的轉(zhuǎn)動(dòng)方式由隨動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)樽灾黩?qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)件雙驅(qū)動(dòng)軋制設(shè)備是在常規(guī)環(huán)件軋制設(shè)備的基礎(chǔ)上將芯輥部件改成帶液壓驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的芯輥，能夠?qū)崿F(xiàn)芯輥?zhàn)灾鬟\(yùn)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)輥和芯輥旋轉(zhuǎn)作用下，環(huán)件連續(xù)進(jìn)入由驅(qū)動(dòng)輥與芯輥構(gòu)成的軋制孔型。由于芯輥?zhàn)灾鬟\(yùn)轉(zhuǎn)并不隨環(huán)件運(yùn)轉(zhuǎn)，在軋輥與環(huán)件表面摩擦力的作用下，環(huán)件內(nèi)、外表面材料旋轉(zhuǎn)速度不相匹配，猶如環(huán)件內(nèi)、外表面材料發(fā)生搓動(dòng)，增大了環(huán)件組織的塑性變形量使得環(huán)件產(chǎn)生連續(xù)局部塑性變形。壁厚減小、直徑擴(kuò)大、截面輪廓成形的同時(shí)，環(huán)件內(nèi)部組織因產(chǎn)生較大的塑性變形而改善零件的組織性能。環(huán)件經(jīng)反復(fù)多轉(zhuǎn)軋制使直徑達(dá)到預(yù)定值時(shí)，環(huán)件外表面與信號輥接觸，驅(qū)動(dòng)輥停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，環(huán)件雙驅(qū)動(dòng)軋制過程結(jié)束。軋制過程中，導(dǎo)向輥的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)保證了環(huán)件的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

1 軋制過程

軋制過程是由軋件與軋輥之間的摩擦力將軋件拉進(jìn)不同旋轉(zhuǎn)方向的軋輥之間使之產(chǎn)生塑性變形的過程。金屬材料尤其是鋼鐵材料的塑性加工，90%以上是通過軋制完成的。

圖1 軋制簡圖

軋制工藝按照產(chǎn)品類型可以分為板帶軋制、管材軋制、型材軋制以及棒、線材軋制四種基本類型; 按生產(chǎn)工藝可以分為熱軋和冷軋工藝;按厚度可分為薄板（厚度<4mm）、中板（厚度4~20mm）、厚板（厚度20~60mm），特厚板(厚度>60mm、***厚達(dá)700mm) 。

2 軋制變形理論

2.1 軋制變形區(qū)

軋制時(shí)軋件在軋輥?zhàn)饔孟掳l(fā)生變形的部分稱為軋制變形區(qū)。

圖2 軋制變形區(qū)示意圖

2.2 簡單理想軋制及幾何變形區(qū)

簡單理想軋制的條件：軋輥直徑相同、轉(zhuǎn)速相等、軋輥為圓柱形剛體、軋件為均勻連續(xù)體，軋制時(shí)變形均勻，軋件為平板。

幾何變形區(qū)：軋件與軋輥接觸面之間的幾何區(qū)，即從軋件入軋棍的垂直平面到軋件出軋輥的垂直平面所圍成的區(qū)域ACBD。

圖3 簡單理想軋制過程示意圖

2.3 簡單軋制時(shí)變形區(qū)參數(shù)間的關(guān)系

1）咬入角軋件被咬入軋輥時(shí)軋件和軋輥***先接觸點(diǎn)和軋輥中心的連線與兩軋輥中心連線所構(gòu)成的角度。

圖4 咬入角在軋制時(shí)的解析計(jì)算

2）變形區(qū)長度軋件和軋輥接觸圓弧的水平投影長度。兩軋輥直徑相等時(shí):

圖5 變形區(qū)長度的解析計(jì)算

3）接觸面積接觸面水平投影面積。解析算式如下：

2.4 變形理論

2.4.1沿軋件斷面高度方向上的變形分布不均勻

帶鋼表面粗晶區(qū)的形成和軋制狀態(tài)有關(guān) :

1）軋制時(shí) ，由于摩擦力的存在 ，在軋件和軋輥接觸部位存在難變形區(qū) ，當(dāng)軋制潤滑條件不好時(shí)，容易在表面層產(chǎn)生粗晶區(qū)，可以通過開啟機(jī)架間冷卻水來改善潤滑。

2）沿軋件高向上變形分布是不均勻的，表面層變形小。壓下量分配不合理時(shí) ，使得軋件表面層變形量小，從而產(chǎn)生粗晶。

圖6 軋制變形區(qū)Ⅰ-易變形區(qū);Ⅱ-難變形區(qū) ; Ⅲ-自由變形區(qū)

2.4.2 不均勻變形理論:

1）沿軋件斷面高度方向上的變形、應(yīng)力和金屬流動(dòng)分布都是不均勻的。

2）在幾何變形區(qū)內(nèi)，在軋件與軋輥接觸表面上，不但有相對滑動(dòng)，而且還有粘著，在粘著區(qū)軋件與軋輥之間無相對滑動(dòng)。

3）變形不但發(fā)生在幾何變形區(qū)內(nèi)，也產(chǎn)生在幾何變形區(qū)以外，其變形分布都是不均勻的，軋制變形區(qū)分為變形過渡區(qū)，前滑區(qū)，后滑區(qū)和粘著區(qū)。

4）在粘著區(qū)有一個(gè)臨界面，在這個(gè)面上金屬的流動(dòng)速度分布均勻，且等于該處軋輥的水平速度。