(1) 轧件与轧辊接触瞬间的咬入条件
轧制时, 当轧件前端与旋转轧辊接触时, 参见图4-3, 接触点A 和A'处, 轧件
受到辊面正压力 N 和切向摩擦力T 的作用, 如不考虑轧件咬入时的惯性力, 要实
现咬着轧件, 就必须满足以下力学条件:图4-1 铝合金板带箔材的典型生产工艺流程
2Tcosα>2Nsinα (4-1)
由几何关系可知, α可由下式确定:
cosα=1-Δh/2R (4-2)
按库仑摩擦定律, T=μN (μ 为咬入时的接触摩擦系数)。 代入上式, 经整理
284 铝加工技术问答图4-2 轧制过程的四个阶段
(a) 咬入; (b) 曳入; (c) 稳定轧制; (d) 轧件抛出
图4-3 轧件与轧辊接触时的受力图
(a) 轧辊受力图; (b) 轧件受力图
图4-4 轧件填充辊缝时的接触角
后得:
tanα<μ (4-3)
如令μ=tanβ (β为摩擦角), 则上式可写成:
tanα<tanβ或α<β (4-4)
即咬入时的条件为: 咬入角α应小于摩擦角β。
铝材轧制时, 不同轧制情况下的咬入角见表4-1。
表4-1 铝材不同轧制条件下的最大咬入角
轧制条件 咬入角α/(°) Δh/D
热轧 18~20 (1/30)~(1/15)
冷轧(粗糙辊面) 5~8 (1/250)~(1/100)
冷轧(高度光洁辊面,并有良好润滑) 3~4 (1/700)~(1/400)
注: 表中 D 为轧辊直径
第4章 铝及铝合金板带箔材生产技术 285(2) 稳定轧制的咬入条件
当轧件被咬入并逐渐填充辊间以后, 由于合力的作用点内移, 其最大咬入角与
摩擦角之间的关系也随之发生变化。 如以δ表示尚未咬入弧长部分的角度, 如图4-
4所示, 并假设轧件与轧辊相接触弧上所受的力是均匀分布的, 则合力作用点即可
假定位于接触弧长的中点。 因此, 随着轧件逐渐充满辊缝间, δ角将逐渐减小, 最
终降到零。 由几何关系有:
Φ=(αm+δ)/2 (4-5)
式中 Φ———合力作用点的径向线与轧辊中心线的夹角;
αm———开始咬入时的最大咬入角。
当轧件完全充满辊间后, δ角降为零, 即有Φ=α/2。 于是:
αm<2β (4-6)
为稳定轧制的充分条件。
实际上, 咬入弧上轧制压力的分布一般是不均匀的, 以及稳定轧制时的摩擦系
数总是小于咬入初始瞬间的摩擦系数。 可见, 稳定轧制时的最大可能咬入角一般小
于2倍摩擦角。 实验研究表明: 冷轧铝板时, 基本还是接近2倍摩擦角的值。
(3) 改善轧制咬入困难的主要措施
① 当 Δh 一定时, 轧辊直径D 愈大, 咬入角愈小, 即愈易咬入。
② 当轧辊直径D 一定时, 压下量 Δh 愈大, 愈难咬入。 因此, 生产上为改善
大压下量时的咬入困难情况, 常将轧件前端做成楔形或圆弧形, 以减小咬入角。
③ 辊面接触摩擦愈大, 愈有利于咬入。 因此, 轧辊表面愈粗糙, 或辊面不润
滑, 或喷洒煤油等涩性油剂等增大辊面摩擦的措施, 均有利于咬入。
④ 低速咬入, 也可增大咬入时的摩擦, 改善咬入条件。 一旦咬入后便采用高
速轧制以提高生产效率。 即生产上常使用的 “低速咬入, 高速轧制” 的操作方法。
⑤ 轧制方向上增加水平推力, 有利于咬入。 因此, 当咬入困难、 出现打滑现
象时, 常使用推锭机、 辊道运送轧件的惯性力、 夹持器、 推力辊等对轧件施加水平
推力, 进行强迫咬入。