材料成型及控制工程专业综合实验报告.docx

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材料成型及控制工程专业综合实验报告

1实验课题.1

2实验目标.1

3实验原理.1

轧制实验原理1

轧制原理1

轧制力测定原理1

拉伸实验原理2

4实验参数设定.3

轧制实验参数确实定3

试样参数的设定3

轧制参数的设定3

拉伸实验参数确实定3

5实验内容.4

轧制实验4

实验仪器及资料4

实验步骤4

拉伸实验4

实验仪器及资料4

实验步骤4

6实验结果与剖析.5

轧制实验结果5

剖析与议论8

轧制实验8

拉伸实验结果10

7实验小结.15

综合实验

1实验课题

变形程度对金属板材冷轧变形力和机械性能的影响。

2实验目标

经过改变压下量h，即改变变形程度h（h（Hh）/Hh/H）实验参数分别进行冷轧和拉伸试验，以此来研究铝板在进行同步冷轧时轧制力随变形程度的变化规律，以

及在不一样压下量时钢板的机械性能（主要为折服强度s和抗拉强度b）的影响。

3实验原理

轧制实验原理

轧制原理

同步轧制是指上下两轧辊直径相等，转速同样，且均为主动辊、轧制过程对两个轧辊完整对称、轧辊为刚性、轧件除受轧辊作用外，不受其他任何外力作用、轧件在入辊处和出辊处速度均匀、轧件的机械性质均匀的轧制。

在轧制过程中，同步轧制变形区金属在前滑区，后滑区上下表面摩擦力都是指向中性面，中性面邻近单位下力加强，使均匀单位轧制增大。

同步轧制时单位轧制压力沿变形区长度方向的近似抛物线形状散布。

轧制力测定原理

当前丈量轧制力的方法有两种：

应力丈量法和传感器法。

而传感器丈量法又有电容式、压礠式和电阻式三大类，本实验只用电阻式。

电阻应变式传感器是利用金属丝在外力的作用下发活力械变形时，其电阻值将发生变化这一金属的电阻应变

图1同步轧制表示图

效应，将被丈量变换为电量的一种传感器。

一个典型的电阻式应变支撑传感器是用一个圆

柱作为弹性元件。

圆柱体在轧制力作用下产生形变使得应变片的电阻发生变化，将这些应

变片按必定的方式连结起来，在接入电桥，便可获得一个与轧制力成比率关系的输出电压，

进而将力参数转变为电信号，其原理图如图2所示。

V

（）

R

V

I

P

轧制压力P

弹性元件电阻应变片电桥线路放大器计算机软件输出

测力传感器测试仪器计算机剖析

图2轧制压力丈量原理图

轧制实验中，将轧机的测力传感器与计算机经过电路以及相应的轧制综合参数测试仪连结起来，在计算机中，利用杂货之测试软件来收集有关数据。

在轧制实验中经过游标卡尺丈量读取有关数据。

在拉深实验中，经过读取全能实验机上的的数据并作必需记录。

轧制综合参数测试仪数据收集方法如图3所示。

Φ130二辊

P1

测力传感器

异步轧机

2

电桥盒

P

计算机输出数据收集系统

图3数据收集方法

拉伸实验原理

金属拉伸实验是测定金属资料力学性能的一个最基本的实验，是认识资料力学性能最全面，最方便的实验。

本实验主假如测定铝板在轴向静载拉伸过程中的力学性能。

在试验过程中，利用实验机的自动画图装置可绘出铝板的拉伸图。

因为试件在开始受力时，其两头的夹紧部分在试验机的夹头内有必定的滑动，故绘出的拉伸图最先一段是曲线。

对于碳钢试样，在确立折服载荷PS时，一定注意察看试件折服时测力度盘上主动针的转动状况，国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次展转的最小载荷值为折服载荷

PS，故资料的折服极限为sPs/As。

试件拉伸达到最大载荷从前，在标距范围内的变形是均匀的。

从最大载荷开始，试件

产生颈缩，截面快速变细，载荷也随之减小。

所以，测力度盘上主动针开始展转，而从动

针则逗留在最大载荷的刻度上，指示出最大载荷Pb，则资料的强度极限为:

bPb/Ab。

试件断后，将试件的断口对齐，丈量出断裂后的标距l1和断口处的直径d1，则资料的

延长率δ和截面缩短率Ψ分别为:

式中，l0,A0分别为试验前的标距和横截面面积；l1,A1分别为试验后的标距和断口处

的横截面面积。

4实验参数设定

轧制实验参数确实定试样参数的设定

先利用剪切机剪切获得尺寸为B×H×L=3×60×1000的铝板，再进行横向剪切获得尺

寸为B×H×L=3×60×170五块铝板。

轧制参数的设定

压下量确实定：

因为轧制时是在干摩擦条件下进行，故可取辊面摩擦系数为，依据最大的咬入角为

max

arctanf

（）

1

由式

（1）可得，

max

8.5，再依据式（

）

2

hmaxD（1

cosmax）

（2）

可得，hmax1.43mm。

故本实验可取最大压下量h=

变形程度h确实定：

因为实验所给的铝板厚度大概同样，若要改变变形程度

，只要改变压下量h。

经过

上述计算可知取最大压下量，实验采纳单道次压下，压下量最大

h取用，已知转过

17个

齿，即压下量为1mm，则当h0.7mm需转过12个齿。

此刻分派每块钢板试样的压下量，在调整好辊缝的基础上，分别转动齿轮5个齿，8个齿，10个齿，13个齿，15个齿，即h

分别为，，，，。

详细理论设计数据如表

1所示。

表1铝板冷轧变形程度确实定（理论设计）

试样编号

1

2

3

4

5

轧前厚度

/mm

3

3

3

3

3

H

压下量

h/mm

转过齿数/个

5

8

10

13

15

变形程度

/%

10

15

20

25

30

注：

该表格中数据仅为设计，此后边的试验中所得数据为准。

拉伸实验参数确实定

图4拉伸试样尺寸规格

拉伸实验中参数的设定主假如对试样进行尺寸规格设定，如图4所示。

依据体积不变定律可估量冷轧后试样1的尺寸变为×60×（不考虑宽展的条件下），因为

存在弹性答复及弹性压扁，实质厚度大于，实质长度小于。

因为试样1的变形程度最小，

故其轧制后长度最小。

查有关资料可得，试样可按图1所示形状加工。

l11.3s011.3bh（3）

由经验公式（3）可得在有效宽度b1取30mm时，依据两种不一样算法可获得有效长度l1=，取

整为102mm。

因为设计时要考虑到试样能被夹头夹紧而不至于离开，两头夹住长度分别可

取20mm。

故有效长度可取l1=102mm为，则宽度b30.0mm，查有关资料可得，圆弧倒角半径可取15mm，则经过计算试样总长度l可取172mm。

5实验内容

轧制实验

实验仪器及资料

（1）实验仪器：

130mm实验轧机；压力传感器；综合剖析测试仪；游标卡尺。

（2）实验资料：

厚度为3mm的钢板一块。

实验步骤

（2）将五块3×60×170mm规格的铝板试样进行编号，分别为1号，2号，3号，4号，

5号；

（3）将压力传感器安装在轧机上，并将设施间的连线连连结好；

（4）检查好各通路，调理轧制综合参数测试仪至均衡状态，在开扎从前点击数据采

集。

（5）进行辊缝调理，先将辊缝调整为零，迟缓转动转盘，减小辊缝直至计算机收集

图样中曲线出现颠簸即可停止，说明辊缝已经调整为零。

（6）再将辊缝调整，即转过的齿数为37个即可。

（7）开启轧机，按表1调整压下量，先将转盘转过5个齿数，马上辊缝减小，点击“收集数据”后，再进行试样1轧制，轧完后测出其轧制后轧件厚度h，并记录于表2中。

（8）在进行试样2、3、4、5的轧制时，在上一个试样的的基础上分别再转动3,2,3,2

个齿数，相当于总的压下量调整为，，，（理论上），再进行轧制，分别丈量每次轧制后轧件的厚度h，并记录于表2中。

（9）轧制达成以后，点击“停止收集”，选择对应的数据点，点击“数据散布”生成word报表，记录轧制力P、P、P总与表2中。

12

拉伸实验

实验仪器及资料

（1）实验仪器：

液压全能实验机、游标卡尺、划线机、錾子、锯子、锤子、砂纸、圆锉和平锉等。

（2）轧制实验后的5块试样。

实验步骤

（1）将轧制实验后的5块铝板试样和未加工试样6设计和加工成图4所示形状及尺寸，备用。

（2）熟习全能试验机的操作规程，预计拉伸试验所需的最大载荷Fb，并依据Fb值选定

试验机的测力度盘（Fb值在测力度盘40%-80%范围内较宜）。

调整测力指针瞄准零点，并使从动针与之聚拢，同时调整好自动画图装置。

（3）将5块试样按原来的1~5编号进行拉伸实验，丈量出拉伸试样的中间长度l1和宽

度b分别填入表3中。

（4）将1号铝板试样两头夹紧在夹头上，记录拉张开始时，记录下刻度尺上的示数l2填入表3中。

（5）迟缓加载，每隔一段时间记录下，加载载荷读数以及刻度尺上的读数于表3，直

至断裂，停止试验，取下断裂后的试样用游标卡尺测出试样端口厚度，记录数据于表3。

（6）将全能试验机表盘上示数置零。

重复步骤（4）~（5）分别对试样编号2、3、4、5进行拉伸，分别记录数据于表4、表5、表6、表7、表8中。

6实验结果与剖析

轧制实验结果

试样编轧制前

号H/mm

1

2

3

4

5

2.拉伸实验结果

读

刻度尺

数载荷

读数

次P/KN

表2变形程度对轧制力的影响ε

轧制后

变形程度

轧辊一端

轧辊另一端

总轧制力

h/mm

/%

P1/KN

P/KN

总

2

P/KN

表3试样编号1数据

拉伸试样拉

拉伸前截面面断裂后延长拉伸应

前厚伸断裂

试样宽积试样宽率力

度厚度

数

l2/mm

度/mm

S/mm

2

度

b

1/mm

/%

/Mpa

b

h/mm

1

h/mm

10

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

0

表4试样编号2数据

读载荷刻度拉伸前拉伸截面面试样拉断裂后延长拉伸应

数P/KN尺读试样宽前厚积伸断裂试样宽率力

次

数

度/mm

度S/mm

厚度

度

b

1/mm/%

/Mpa

b

数

/mm

2

l2/mm

1/mm

h

h

1

0

0

0

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

表5试样编号

3数据

读

刻度

拉伸

试样拉

拉伸前

截面面

断裂后

延长

拉伸应

数

载荷

尺读

前厚

伸断裂

P/KN

试样宽

积

试样宽

率

力

次

数

度

厚度

b

1/mm

度/mm

S/mm

2

度

/%

/Mpa

b

h/mm

数

l2/mm

h1/mm

1

0

0

0

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

表

6

试样编号

4数据

读载荷

刻度