[科普中国]-单位压力

简介

自19 2 5年T.K a r m a n 提出轧板时变形区中单位压力分布微分方程后, 不同的研究者根据不同的简化和假设, 得出不同形式的单位压力分布的解答。然而, 不论是根据变形力平衡的方法, 或是根据变形能量恒等的方法, 都有一个共同的假设, 即略去沿变形区宽度上单位压力的变化。

但是, 早在1 9 3 3 年,W.L u e g 的实验就指出了轧板时不仅沿接触弧上单位压力是变化配, 而且, 沿变形区宽度上单位压力也是变化的。后来, 这一现象又为其他研究者的实验所证实, 现在已成为众所公认的基本规律。因此, 对于单位压力在变形区中的分布规律, 迄今一直通用的p = p ( x) 的表达方式是不全面的, 应该用p =p (x , y) 的方式表达1。

轧制单位压力轧制单位压力是表征轧件与轧辊相互作用的主要参数，是制订工艺规程的基本依据，为了计算轧制力，通常先计算出轧制单位压力的分布。为了确定轧制单位压力，一般是采用理论计算的方法，个别情况下也可通过实测的方法得到。理论计算可得到轧制单位压力的分布，实测的方法是通过在轧辊的某些区域内安置压力传感器由电测法测得这些区域的轧制单位压力，但得不到沿整个接触面积上的压力分布。计算轧制单位压力的最普遍的公式是卡尔更方程和奥洛万方程等。此外，在平板轧制中还有常用的纳达依(A.Nadai)和斯通(M.0.Stone)公式2。

分布规律分析前提条件是：

（1）金属变形时符合简单轧制的条件。

（2）轧板时的中心面及中性面皆符合平面塑性变形的条件, 并以它们在变形区水平投影上的投影为坐标轴( x 轴和y 轴)。原点处单位压力最大。

轧板时变形区接触面上金属质点塑性流动的轨线, 就是沿着接触面上单位压力梯度方向的摩擦阻力线族( 但流动方向和梯度方向相反, 摩擦阻力方向和梯度方向相同)。流线的形状由给定变形条件下的最小变形功确定。对变形功取极值, 可得出相应的摩擦阻力线族的形状。因为等压线族和摩擦阻力线族正交, 故可再由此得出等压线族的形状。从而获得单位压力在接触面上的分布规律2。

总结轧板时单位压力的分布规律不仅用于计算总轧制力的数值, 而且提供计算宽展、设计合理辊型的依据。然而迄今进行的分析, 绝大部分只限于一维表达, 不能反映单位压力沿变形区宽度上的变化3。