矯直過程中板材塑性變形率與矯直輥壓下量關(guān)系的研究

宋小平

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

在板材矯直過程中，矯直輥的壓下量會直接影響板材的矯直效果。許多學(xué)者從不同角度對輥縫設(shè)定進行了研究，利用板材彈塑性理論及彎曲力矩計算對矯直機輥縫設(shè)定方法的研究，另外工程上一般也會采用帶有塑性變形率參數(shù)的經(jīng)驗公式進行計算壓下量。

1 原理分析

1.1 塑性變形率與各輥下板材曲率的關(guān)系

塑性變形率是指材料整個橫截面上的應(yīng)力超過彈性極限的截面部分面積與整個截面面積的比值。板材進入矯直機后，板材會依次在各輥下按照設(shè)定的輥縫值發(fā)生彎曲變形，板材斷面上達到一定塑性變形率。根據(jù)塑形變形率α與相對總彎曲曲率C∑之間的關(guān)系為：

根據(jù)矯直原理及已知相對初始曲率值Co情況下可計算各輥下的相對反彎曲率Cw，相對彈復(fù)曲率Cf相對殘余曲率Cc，以及板材經(jīng)過第n-1輥后的殘余曲率。

圖1 板材彈塑性變形

1.2 反彎曲率與壓下量的關(guān)系

板材在矯直輥壓下的作用下發(fā)生彎曲變形，如圖2所示，板材由A中狀態(tài)變化到B中狀態(tài)，則壓下量為點C到直線AB距離的變化量，即SV=OW-O1W1；現(xiàn)假設(shè)板材經(jīng)矯直輥壓下作用后，其彎曲半徑由A圖的∞變化到B圖的ρw，在A圖中假想已存在一組半徑為的ρw圓，即圓A、圓B和圓C，在圖A中△ABC中，點C到直線AB的距離為OW，即OW=2ρw+h；當板材發(fā)生彎曲后，在圖B中△AW1O1，點C到直線AB的距離為O1W1，即其中，AW1=2ρw+h，AO1=t，所以得

圖2 板材反彎曲率與壓下量幾何關(guān)系

2 仿真計算分析

2.1 仿真計算實例

通過計算機編程進行仿真試驗，試驗用矯直機設(shè)備為九輥矯直機，上4下5排，輥徑為320mm，輥距為350 mm；鋼板規(guī)格參數(shù)：板厚h為 20mm，屈服強度 σS為400MPa，彈性模量E為210000MPa；入口板材塑性變形率按照85%情況考慮及1.5mm出口壓下量進行計算仿真，結(jié)果如表1所示。

表1 矯直工藝參數(shù)計算結(jié)果

2.2 結(jié)果分析

通過上述研究分析及仿真，文章提出矯直過程中板材的塑形變形率與壓下量之間的具體關(guān)系，從而為板材矯直過程壓下規(guī)程的制定提供一種可靠的方法，具有實際的指導(dǎo)意義。