在金屬摩力加工方面科學研究工作中的 幾個問題 尼·葉·斯克羅霍多夫 温金珂泽 (一九五四年十月在科學院所舉辦的金恩研究工作報告何上之報告) 在金僻愜力加工方面有以下機個主要問題: 1.壓力加工中變形過程質和量的方面的研究包括有以下幾個問题: a)镂形的力的條件。 6)在嫠形區域中金的流動、發形係数及變形係數相互間的連繁· B)内部倏件和外邵條件對於塑性赞形過程的影缨。 下)加工工具和變形物體之間的相互關係等等。 2.加工前、加工時和加工後金狀態的究o 3。谷個單獨過程和操作的規程及連續性,並考慮到她們對產品總的影響。 4,主要設備和附設備的般計和計算,工廠和車間的設計。 5.主要設備和附恩設備的使用倏作。 6.掇定新的技而操作規程和軋製品新的品利。 7.生產的經谱和組織。 其中也包括凝定現有电間和新車間的合理的燥作規程、弥韵金盈和能最、延最設備 使用期限、降低生產战本。 在解决這些問题方面蘇聯學者獲得很大成就·特别是蘇聯的科學和宜践証明了德國 軋鋼工作者梯何别秘格(KHPx6ePr)的著名的·一次極限延伸理論`的荒恐性o 梯得别碎格在自己的理論中断言:在軋製咔能的一次最大延伸率不能大於2, 如果延伸摔大於2時則在軋件上就會出现裂救。這個理論大大的阻碍了軋鋼生產的管踐 和科學的發展。 梯魯何别格在1905年發表了自已的理篇,们任1909年俄國學者格种姆一格魯 日瑪依羅(TpyM-rpy HManno)教授就已經用下面的管验推翻了這樣的理論o 他取了一塊截而禽50X50公厘的軟蝴,什鲍床上把它削尖,然後很好的進行加 熟,在直徑等於500公炬的軋輥上軋製。 在一道中把软塊到截面篇3.5X3.5公厘,壓縮比禽14,延伸禽9.5,同時在軋 件上沒有發現任何大小裂紋。格像姆一格魯日瑪依羅教授導出结論如下:在軋製時延伸 率能大大超過梯魯何别魯格所規定的板限·但是軋鋼工作者在很長的一個时期還遵循着 梯魯何別魯格的觀期,而蘇聯的科學和實踐却除去了這個荒惑理論的危害·
在金属厘力加工方面科鬃研究工作中的 丧 固阁题 尼 · 章 · 斯 克 跟 霍 多夫 浸全 河译 一九 五四年 十 月 在科攀院 所攀辩 的金赓 研究 工作辍告 含上 之报 告 在金碍厘力 加工方面 有以 一「规涸 主要 阁题 厘力加 工中燮形遏程臀和量的方而 的研究 包括 有以 下浅侗 咫题 燮形 的力 的倏件 。 在夔形医域 中 金赓的流勤 ” 燮形 保数及燮形保数相互简 的速繁 。 内部 降件和外部倏件当淤塑性燮形遇程 的影馨 。 加 工工具和 燮形物瞻之简 的相互阴 保等等 “ 加工前 、 加工 和 加工梭 金屡状憩 的研究 。 各佃 纂镯遇程和操作的规程 及其速疲性 , 旅考 虑到 池俨当崖 品德的影馨 。 主要靛愉和附赓 投愉 的敲 舒和 静算 , 工厥和草 固 的敲舒 。 主耍没愉 和附 屡 投愉 的便用倏件 。 凝定新 的技俩操 作规程和轧裂 品新 的品机 。 生魔 的释演和祖辍 。 其中也包括 凝定 现有草 简和新 草简 的 合理 的操 作规程 、 廊拘 金屡和 能量 、 延畏投愉 使用期 限 、 降低 生 崖成 本 。 在 解之及运 些 四题方而棘睽率 者攫得 很大成 就 , 特 别 是赫盼 的科率和 宣 践融 明 了德 团 札翎 工作 者梯 将何 科 洛 的著 名 的 “ 一次栖限延伸理 渝 、 ’ 的荒 霆性 。 梯 秘何 将 格 在 自 己 的理 渝 中断 言 在乳裂 可能 的一次 最大延伸率不能大鹅 , 如 果延 伸率大放 峙且 在乳件上就 愈 出现 裂叙 。 运侗 理 渝大大 自勺阻碍 了轧铜 生崖 的宵践 和 科李 的癸展 。 梯鲁何 移格 在 年聆表了 自 己 的理谕 , 但 午 年俄团率者格 科姆一格 兽 日环依 雁 一 米 教授就 已释用 一 而 的宵脆推翻 了运檬 的理渝 。 他取 了 一瑰截而 焉 公顾 的软剔 , 合鲍床 把 它削 尖 , 然梭很好 的 淮行加 熟 , 在 谊视等放 公厘的轧幌上轧裂 。 在一道 中把 钦瑰轧到截面 焉 公厘 , 咫箱比焉 , 延 伸焉 , 同 峙在乳 件上没 有癸砚任何大小裂叙 。 格 鲁姆一格 兽 日垢诙 雁教授湃 出粘 渝如 一「 在 轧裂峙延伸 率能大大超遇梯 兽何 兽格所规 定 的梅限 。 但是乳锢工作者在很畏 的一侗峙期遗遵循着 梯兽何 兽格的数黝 , 而酥聊 的科李和育践却除去 了运侗 荒忍理 渝 的危害 。 DOI :10.13374/j .issn1001-053x.1955.00.006
第一輯 37 蘇聯科學指出梯何别矜格舰點的理論上的荒壑性,並且卓越地用“超级腰縮’的 實踐推翻了它叫。 在解聯有按“超级壓縮”工作的軋钢機,些軋钢機每一道的延伸迷到3·-·4或 更大些,在蘇聯超級壓縮的变踐在科學和技面前提出了新的問题·其中主要的有以下 幾個: 1.設計有相常强度的軋鋼機刻· 2.解决關於軋辊臂人金酚的問題。 3.肝究在缝形區域中的流動,尤其是横镂形宽展的問题。 問题在於在探用超级壓時得到很大寬展,這在縱轧的條件下不希望有它。 禽了解决逼些粽和心來的腰力加工周题,顯然,丫先必須正確解状加工的力的條件 問题而特别是關於金屬對塑性變形的抵抗問题。 蘇聯學者在远方而具有很大的成就,廣泛的研究了這個問题·確定了金圈的變形抵 抗時是壓力加工外部和内部因素的複雜函数,换句話說金變形抵抗不僅决定於物質的 天然性和它的粘構(化學成分、粘構和硬度等),问导也决定于加工的外邵條件(工具 和軋件的表面状熊、工具和軋件的形状、它們的大小、有效力的作用等)。 因此趱形抵抗是作禽一個也火定於人願自恐意志的特别的變救求定的· 同時理論分析长期:在某些加工情况下外部條件對塑性變形抵抗的影響要比内部條 件對它的影響大得多· H由巴甫洛夫(∏aBJIOB)的公式可以清楚的看到此默: P-ak 1q 此處Pk引ma2-一金變形抵抗o a=1.0一1.5一考慮到中間主應力影響的係数o kkmm”-一在線随力状態下加工的金鹦挺形抵抗o qk/mm2一决定於瞪遮力狀態的變形低抗o 如果分最k值决定於金翻應矮硬化并且在不大的範图内耧化,那邂定於加工外 部條件的分量q的值可以任山0到∞範园内變化。 在q值前有正號和鱼號远說明加工的外部條件對镂形抵抗數仙的影響可以是使q位 减小,顺然有加工的外部條件是得金脚變形抵抗增加的過程,但也有外部因素减小金 變形抵抗的過程。 根據辽個觑题就開始深入的來研究外部條件對任种壓力加工過程的影響·蘇聯學者 所得到的材料可以做出一些附於金圈壓力加工原理和關於這門科學發展的非常重要的黏 論0 第一:進行的研究表明,飚該把金蓝愜力加工的各種形式相互聯系起來巡行研究, 把它們看做是某一定條件下整個塑性變形過程進行的部份情况。 第二:根據可能主攒形方式,可能憊力状態方式和他們之間相憊的配合來進行分類
第一 翰 林珊科攀指 出梯褥何别科格觑黔 的理渝 的荒忽性 , 韭 几卓赵地用 “ 超极赓髓 ,’ 的 宵践推翻 一 它 。 在赫卿有按 “ 超极厘肺 ” ’ 工作的轧锢 微 , 运些轧铜撒每一道 的延伸率迩到 一 或 更大些 , 在酥晰超极厘箱 的宜 践在 科率和技衍 面前 提 出了新 的阴题 , 其 中主要 的有以 下 挑佃 敲 舒有相 常强度 的乳剔 腰列 。 解决阴鹅札幌咭人金璐 的阴题 。 研究在燮形匹域 中 余赓 的流勤 , 尤其 是横燮形竟 展的周题 。 咫题 在淤在探用超极艇漏峙得到很大竟展 , 运 在挑轧 的修件下不希望有它 。 焉 了解决运 些粽 和 起来 的艇力加工朋题 , 顺 然 , 一 泞先 必须正榷解决加工的力 的倏件 阴题而待别是附放 金屡当 塑性燮形 的抵抗 即题 。 赫盼李 者在运 方面 具有很大 的成 就 , 庚泛 的研究 了运侗 咫题 , 榷定 了金屡 的越 形抵 抗峙是厘力加工外部和 内部 因素 的旋 瓢函 数 , 换 句韶 锐金易燮形抵抗不谨 决定敖物贸 的 天 然性 玫和它 的粘磷 化毕成 分 、 粘椿和硬 度等 , 同 也 决定于加工的外部倏件 工具 和轧件 的表面状想 、 工共和 轧件 的形状 、 它们 的大小 ” 有效力 的作用黝等 。 因此燮形抵抗是作焉 一佃也 决 定淤人颧 自竞意 志 的特别 的燮数来决 定 的 。 同 峙理 谕 分析表 明 ‘ 在某些加 工情况 卜外部嵘件封塑性夔形抵抗 的影譬要比 内部倏 件黝它 的影髻大得多 。 山巴甫洛 夫 的公式 可以 清楚 的看到 此黝 土 此虑 一 金屡燮形抵抗 。 · 一 , 一 考虑到 中简主瞧 力影馨 的保教 。 刁 澎 一在腺瞧力状悲 一 「加 工的金屡 烫形抵抗 。 习 耐 -决 定淤艘瞧力状想的燮形低抗 。 如 果 分量 做 决 定放 金属瞧夔硬化并 一 几 在不大 的簌圈 内烫化 , 那瞧决 定放 加工外 部倏件 的 分丝 的植 可以 在 由 到 加 粒圈 内燮化 。 在 做前 有正髓 和鱼镜运锐 明 加工的外部倏件珊燮形抵抗 数植 的影粤 可以是使 值 减小 , 顾 炸有加工的外部倏件 是使得 金赓夔 形抵抗增加 的拇程 , 但也有外 部 因素减小金 屡燮形抵抗 的遇程 。 根檬运侗狈黝就 朋始深入的来研究外部倏件封 各禅屋力加 工遇程 的影馨 。 棘盼率 者 所得到 的材料 可以做 出一些阴放金屡 壑力加工原理和瀚淤运 四科李警展的非 常重要的粘 箫 。 第 一 巡行的研究表 明 , 患敲把 金属 顾力加 工的各种形式相互聊系 起来淮行研究 , 把 它佣看做是某一定倏件 一「整佃塑性燮形遇程 巡行 的部份情况 。 第 二 根像 可能 主燮形方式 , 可能慈力状憩方式和 池佣 之简相慈 的配合来莲行分叛
38 铜院學報 就可以决定這些包括了所有可能的壓力加工過程方式的数目。 第三:蘇聯舉者在世界上首先從运個觑缴分析了所有已知的'力加工過程。 由於蘇聯學者認篇谷種耧形方式和难力状態方式是一個整體就能夠來估計過渡的條 件,也就是由一種方式轉镂到另一稱方式,並H發現了避個過渡的相随的質和量的變 化,我們來研究幾個例子· L B. 二(0m5t X一 CX EMD () 疑熒形一 L 第一圖變形雙曲線和按各神遵形方式所進行的赞形過程在其上的分佈。 一·依·姆·巴甫洛夫的變形雙曲線(見第一图) 使塑性镂形沿着三偶坐模轴z一2X一X·y一y逃行,並且用片·仓· 計算三個轴上的相對變形。 h體積不镂定律我們知道 HL·B=hL·B=常数或·B=H L B h 使丹一背数 L:B2 一常數; 也就是Xy=常數 或= 等邊雙曲線方程式
钢 院 鬃 银 就 可以 决 定运 些包括 了 所有 可能 的屋力加工遇程方式的 数 目 。 第 三 林盼李者 在世界上 首先促运侗觑黝 分析 一 所有已知 的厘力加工遇程 。 由放麟瞒李 者韶焉 各撞燮形 方式和喉 力状祺方式是一佃整艘就能狗来估 针遇渡 的倏 件 , 也就是 由一踵 方式博燮到另一踵方式 , 韭 几聆现 了运佃 遇 渡 的相瞧 的肯 和 量的燮 化 , 我俩来研究 餐调例 子 。 详,加工呱 万 马 , 万 二 下 ‘ 叫下考 二 ‘ 口刀 ‘ 进几 万 犷 认 ‘ “州瘦岁举 子 下 了 个 梦 、 。 娜 ‘ , , , 摹 一 尹 盆 、 皇 。 、 ‘ 工 歹 里淤 ‘ 厂 一 乡 卜 厂 上 一 磷 一 以已卜 竺哭 一 、 。 、 。 万‘ 渭飞蔷, 义 毛 一飞卜、 粼辞 劣右 一公 一 一 , 吞 」 申 朔 犯潮。 “ “ 形 “ 一 会 第一 圆 一 · 玄衣 超形赞曲腺 和按各禅夔形方式所巡行的逾 形遇程 在共 卜的分怖 。 · 姆 · 巴 甫 洛 夫的燮形赞 曲腺 场一 玖一 、 使塑性燮形沿着三锢坐漂轴 一 · 一 兑 第 一圆 一 延行 , 。。 且用 华 舒算三侗轴土 的相封燮形 。 山艘植不燮定律我们知 道 一 一 · · · · 之二 常数 , 便 下一 常 数 , 不乙 盆 一 常数 也就 是 二 常 数 或 二二 入 等渔矍 曲腺方程式
第一輯 39 比线接份顶经知路於y=陷情电跳是七=尽或日-(化=(食儿 這表示出凝形物體沿看高度减小(z軸)有縱方向(x軸一延伸)和横方问上等 量的增加(y轴一究展)、远種耧形情况盥於1變形方式。 侧是O包会有格>1吃>1西吃>骨·吸亡<营所轴製彩不等时的 ,L 所有變形情况。 因此在這些條件下的與雙曲線頂點相對稀,部份却圈於變形方式· 知果盘=1.谢日=七成止=1则片=母 H B, 耧形就按照《D疑形方式進行o 在表示.⑦耧形方式的雨数以後的雙曲線的所有除下的部份(雨根分枝)却圈於⑦ 接形方式·同時對於下枝B,<B1运就是說在横方向上物醴的尺寸减小(沿y軸),而對於 上枝L2<L就是說在縱方向上物體的尺寸减小(沿x軸)· 在x或y其中任一軸上尺寸改秘的極限可以達到零,則在另一一轴上的耧形超於無窮 大,對於上枝L=0,則 B=H,=H.h=∞ Bt =h·L 對于下枝使B=O则 b=H.B=H.B=∞ L =h、B2 這就表示變形雙曲象的惭近線篇相應的坐標軸。 镂形雙曲線表明了下列幾歌: 1.由于質殿按照:坐標的疑化程度由雙曲線頂数沿着上下枝運動的粘果,也就是 最镂的粘果,就發生由品到質的镂化,同時此棘楼表現禽疑形方式的改镂。 2.相常的疑形方式變化的發生中間是沒有任何間隔的。 3.D:,)耧形方式塡滿了整個糙形雙曲線一直到它的限坐標值。 4.變形雙曲線包括了在某一定高翅形哮的所有可能的壓力加工過程。 由此得出在任何條件下(在醴積不變條件下)的壓力加工(塑性變形)僅僅按三個赞 形方式進行,也就是查際上只能有三稱變形方式,、D:和u。 二·加工的外部條件對金湖键形抵抗的影響。 在這方面蘇聯學進行了廣泛的研究亚且裕出了有價歃的理論上的粽合,確定了摩 擦係數、工具形狀、加工件厚度和它的形狀、轧輥直徑和壓縮程度等等對塑性變形抵抗 的影響·
第一 斡 二 , ,’ , , 二 , 。 此赞 阳撇 的坦 黝相常 放 一 的 清况 , 也就 是 一 一 一 会 或 个 一 普 一 会 运 表示 出燮形物黔沿看 高度诚小 翰 右靛方向 翰一延伸 和横 方 向 上等 量的增加 朝一克 展 、 运林夔形 情况赓淤 召, 量形方式 ” 但是、 包含有 常导 孕 , ‘ 卜 。 , ‘, 夕瓦 ’ 或石 面 雨 翰燮形不相等峙 的 所有燮形 情况 。 因 此在 范些倏件下 的典夔 曲腺顶 黝相珊解 , 部份却赓敖 夕 , 燮形方式 。 如果 一 鲁一 , · 公 一 会 , 或 一 扮 一 , 别 令 一 会 燮形就按照 勿 , 燮形方式淮行 。 在表 示 夕 ,,燮形方式的雨 黝以 援 的赞 曲腺的所 有除 一「的部份 雨根分枝 却屡敖幼川 燮形方式 , 同 存势放 一「枝 运 就是锐在横方 向土物艘 的尺寸械小 沿 朝 , 而势放 一 枝 , 就是能在撇方向上物艘 的尺寸诚小 沿 朝 “ 在 或 其 中任一翰土尺寸改燮 的拯限 可以 连 到零 , 则 在另一翰上 的燮形超淤骊窦 大 , 蜀放 卜枝 , 以〕 一 一 一一 一 一 氏 ︸‘ 场 珊于 一 下枝 使 一 则 一 卫上 二 。 。 一 运 就表示燮形笙 曲腺 的渐近腺焉相瞧 的坐镖翰 。 燮形夔 曲腺表 明 一 一「列怒黔 由于臀黔按照 黝坐襟 的燮化程度由矍 曲腺顶黝沿着上 一「枝还勤 的粘 果 , 也就是 量燮的粘果 , 就聆生 由量到贾的燮化 , 同 峙 此博燮表现焉燮形方式的改燮 。 和常 的燮 形方式燮化 的聆生中尚是没 有任何 简隔的 。 夕 , 份 , 劲 工, 量形方式填满 了整佃键形矍 曲腺一直 到它 的栖限坐镖值 。 燮形瞥 曲腺包括 一 在某一 定 高逾形 峙的所有可能 的座力加工遇程 。 由此得 出在任何倏件 一 「 在艘 桔不越倏件 一 自 的赓力加工 塑性燮形 谨谨按三锢趁 形 方式巡行 , 也就是宵 除 卜只 能 有三种趁形方式 夕 , 、 夕 , 和 幼 , 。 二 加工的外部倏件封 金恩 艇 形抵抗 的影馨 。 在逼 方面赫珊率者巡行 一 魔泛 的研究旅 亘抬出了 有 膺值 的理 流 卜的粽 合 , 榷定 了 摩 擦 保数 、 工具形状 、 加工件厚 度和它 的形状 、 轧幌直 理和厘缩程 度等等势 塑性夔形抵抗 的影缪
40 鋼院學報 a)摩擦係數的影響 第二圆表示出摩擦係數数值與變形抵抗的關係的曲線网。此曲線圆分禽雨部分,它 的下部(横坐標軸奥AB線所包括的面積)禽線應力狀態時的變形抵抗,上面部分是由 于摩擦力阻碍作用的影譽引思的附加缝形抵抗· 曲線吲清楚地表示出随着摩擦係數的增 加金變形抵抗由于分量‘q’按巴甫洛夫方 100 P=K 程式P=ak十q而增加o 80 進行的研究表明在宜際加工過程中“q” 值可能比“K”值大的多,因此在變形抵抗的 bo 值中摩擦阻力部分常常比金“自然硬 度”起的作用大o 由此得出宜際的结論:在壓力加工時必 須散法减小摩擦係数(摩擦起有效作用的軋 0.o010203a40s 製情况除外)。 6)工具形状的影警 摩擦係數 工具的形状是壓力加工中主要間题之 第二网接觸而上的摩擦係数對金隰 一,特别值得研究。 韆形抗力的影響 軋製時工其形状對於變形的影響是蘇聯學者依·亞·塔諾夫斯基(TapHoBCKH) 第一個進行了群細的研究。 各稀形狀的加工工县可歸納禽三種典型形状一一凸形、℉板形和凹形,工具的任何 一種複雜的形狀都是由远三形状配合巴來的。 最重要的是用同时包括有三種形状的工具加工时工只形状對變形條件的彩響粽合思 來進行了研究,並且闡明了逼些條件由一種貲到另一和置的轉键,也就是確定了由最疑 所引心的值變工具的曲度有關。 塔穆诺夫斯:篇了簡化問题也見認篇工具篇與水年轴成某一角度的平面形 (圆3)。 凸形工具用正角表示,平面工具用g=O表示,凹形工具用鱼9角來表示,在M 殿以反作用力R和摩擦力T表示工具對變形物體的作用,並且求出R、T的水年分力。 我們得出: 1.當>O時水平分力Rx和Tx作用在相反的方向,同咔Rx作用在加工金圈的速 動方向,而T:作用在與金圈運動相反的方向。因此布該情况下R:减小摩擦阻力T:,可 以把公式P=K+q寫作P=K+(Tx一R) 常Tx=R:q=0P=K 若Tx<Rxq=-RP=K一q 2.當g=0Rx=0P=K+q
锅 院攀掇 摩擦保教 的影馨 第 二圆表示 出摩擦保 数数位舆燮形抵抗 的阴 保 的 曲腺圆 。 此曲腺圈 分焉 雨 部 分 , 它 的下部 横坐漂 翰 舆 腺所包括 的面 植 焉腺瞧 力状憩峙 的燮形抵抗 , 上而 部 分是由 于摩擦力 阻碍 作用 的影鲁引 起的附加 燮形抵抗 曲腺圆清楚地表示 出随着摩擦保 数 的增 加 金屡 燮 形抵抗 由于 分量 ‘ ’ 按巴 甫洛 夫方 程式 二 而增 加 。 淮行的研究 表明 在宜除加工遇程 中 “ ” 值 可能比 “ ’ ’ 植大 的多 , 因 此在夔形抵抗 的 德值 中摩 擦阻 力部 分常 常 比 金屡 “ 自然硬 度 ,, 起 的作用大 。 由此得 出宜 除 的粘 渝 在厘力加工峙 必 须 敲 法减小摩擦保数 摩擦 起有效作用 的轧 裂情况除外 。 工具形状的影缪 工具 的形状 是厘力加 工中主 要咫 题之 户二 火勺乡 万摄娜 ’ 群 彩珊麟娜瀚 簇撰沐然麟 麟绷跳狱滩 第 二圆 特别植得研究 。 乳裂峙工具形状戳敖燮形 的影馨是林聊举者依 · 亚 · 摩擦保数 接镯 而 的摩擦保数当金霭 燮形抗 力 的影 篡 塔将诺夫斯墓 幻 第一侗巡行了 静糊 的研究 。 各根形状的加工工 二具可蹄钠焉三秘 典型形状一一凸形 ” 平板形和 凹形 , 工具的任何 一踵蝮 雄 的形状都是 由运三征形状配合 起来 的 。 最重要的是用 同 包括 有三视形状 的工 工勃口工峙工工切衫状势燮形倏件 的影馨粽 合起 来淮行了研究 , 韭 几阐明 了 运 些倏件 由一 种贯 到另一机终的棘逾 , 也 就是榷定 了 由量夔 所 弓卜巴的簧燮舆工具 的曲度有阴 。 塔兽诺 夫斯 钱焉 一 简化 隅题 巴兑韶焉工具 焉 典 水 平 翰 成 某 一 角 度 犷 的 平 而 形 圆 凸形工具 用正 甲角表示 , 卜面 工具用 ,一 表示 , 凹形工具用负 梦角 来表示 , 在 黔以 反作用 力 和摩擦力 表示 工具封燮形物艘 的作用 , 立众且求 出 、 的水平 分力 。 我们得 出 常 犷 峙水平 分力 、 和 作用 在相 反的方 向 , 同 峙 作用 在加 工金盾 的逆 勤方 向 , 而 作用 在舆 金屡还勤 相 反的方 向 。 因 此 有 蒸 情 况下 诚小摩擦阻 力 , 可 以把公式 一 窝作 一 一 及 常 一 常 一 一 赏 , 二