[发明专利]一种棒材二辊矫直的回弹预测模型

说明书

本发明涉及一种棒材二辊矫直的回弹预测模型，属于二辊矫直机技术领域。首先，确定棒材矫直时应力中性层的偏移量；接着，依据不同规格棒材矫直工艺和变形特点，确定出变形硬化系数和拉压应力分布；在此基础上结合纯弯曲和回弹理论，确定出回弹弯矩和矫直挠度回弹预测模型。回弹挠度与以下变量有关：={R，σ_t，λ，ξ，Ψ，κ，I，E，L，B，n，R₀，R_w，P，τ}其中，R为棒材半径；σ_t为屈服极限；λ为硬化系数；ξ为弹区比；Ψ为中性层偏移半径比；κ为反弯曲率；I为棒材截面惯性矩；E为弹性模量；L为三点弯曲中两端点间距离；B为塑性系数；n为硬化指数；R₀为初始弯曲半径；R_w为反弯半径；P为矫直力；τ为修正系数。本发明可以更真实反映矫直变形过程，完善矫直理论；准确预测矫直过程中的回弹量，为辊形设计与工艺参数制定提供依据。

技术领域

本发明属于二辊矫直机技术领域，具体涉及一种棒材二辊矫直回弹预测模型的建立方法及回弹量的精确计算方法。

背景技术

随着社会和国内机械工业的快速发展，对高强度合金钢棒材的需求量和质量要求日益提高，其中直线度要求达到1mm/m，甚至小于0.5mm/m，否则后续加工中材料的去除量非常大，损耗严重，成本急剧增加，因此，对棒料矫后直线度的要求十分严格。二辊矫直作为棒料精整的最后一道工序，是保证棒料矫后直线度指标的关键技术，同时，二辊矫直是一个复杂的弹塑性变形过程，存在部分弹性变形，在卸载后弹性变形会立即恢复原态，出现回弹现象。回弹的结果使得棒料的残余曲率发生严重变化，会显著降低棒料的直线度，得到的棒料矫后直线度普遍大于1mm/m，如图1所示。由矫直曲率比公式可知，无论是板料还是管棒材的矫直均是利用回弹来实现的。回弹量的大小决定了矫直辊辊形的设计和工艺参数的制定，回弹量的预测精度也影响着棒料的矫直精度。因此，准确有效地预测回弹是获得稳定的高精度棒料的基础。

从现有文献上看，目前关于棒材矫直的回弹模型是依据理想弹塑性材料力学性能和忽略中性层偏移的基础上建立起来的。理想弹塑性材料是一类没有硬化现象的理想材料，与实际矫直的材料性能存在差距。同时，矫直过程中性层会向受压侧偏移，影响棒材截面应力的分布，进而影响回弹量的计算精度。因此，为了提高棒材矫直回弹的预测精度和棒材的矫后直线度，提出了本发明专利，即根据中性层偏移和材料硬化规律，建立一种棒材二辊矫直的回弹预测模型。

发明内容

本发明的目的在于克服传统矫直回弹理论因忽略中性层偏移及材料塑性硬化规律而导致的回弹预测精度低，高精度棒材矫直难以达到的弊端，提出一种二辊矫直回弹预测模型。按照此模型可准确有效地预测棒材矫直的回弹，完善矫直回弹理论，更精确反映棒材矫直变形机理。同时，为后续矫直辊的辊形设计和工艺参数的制定奠定理论基础，保证矫后棒材直线度满足当前高精度的需求。