冷轧薄板摩擦热及温升模型研究胡秋，肖刚（中南大学机电工程学院，湖南长沙!"##$%）［摘要］冷轧时轧件塑性变形热和摩擦热是导致轧件温度升高的两个主要原因。采用包含滑动摩擦和粘着摩擦在内的预位移&滑动摩擦模型较准确地计算了轧制区摩擦热，并综合考虑轧件塑性变形热，推导了冷轧薄板温升计算公式。［关键词］冷轧薄板；预位移&滑动摩擦模型；摩擦热；塑性变形热；温升模型中图分类号：’(%%)*)+)文献标识码：,文章编号："###-$!!.（/##/）#"-##".-#%!"#$%&’()*+"*&,-./"/,$0.12.)/"#).3*4.*,5&6$3&66.$07*,86/".!"#$%，&’()*+,-（01223451675893:;832<258=>;8<:4;:55>;:4，05:=5>?1@=9A:;B5>C;=D，093:4C93!"##$%，09;:3）9:4")/+"：E23C=;8F561>G3=;1:953=3:F6>;8=;1:953=;C=95=H1I>;:8;I25638=1>H9;8983@C5F=95=5GI5>3=@>5;:8>5G5:=16812F>1225F=9;:I23=5*J:=95I3I5>，6>;8=;1:953=;C8328@&23=5F388@>3=52DKDI>5I3>3=1>DF;CI2385G5:=&C2;I6>;8=;1:G1F52，81GI@=3=;1:3261>G@2316812F>1225F=9;:I23=5’C=5GI5>3=@>5;:8>5G5:=;CF5>;B5FKDG53:C16=3L;:4I23C=;8F561>G3=;1:953=3:F6>;8=;1:953=;:=13881@:=CD:=95=;8322D*;.%<&)$4：812F>1225F=9;:I23=5；I>5I3>3=1>DF;CI2385G5:=-C2;I6>;8=;1:；6>;8=;1:953=；I23C=;8F561>G3=;1:953=；G1F5216=5GI5>3=@>5>;C5轧制过程中由于轧制区的摩擦热和轧件在变形阶段轧件所吸收的变形热将引起轧件的温度升高。这种温升的影响是不可忽略的，首先由于这种机械功引起的温度升高会造成材料软化，另外变形热本身又受应变、应变率及温度的影响。关于轧件温升模型曾有不少文献对其进得过研究［"M)］。轧件变形热和轧制区摩擦热是引起轧件温度升高的两个主要因素，对轧制区摩擦热的计算较多的是采用全滑动摩擦模型（库仑摩擦模型）或全粘着摩擦模型（纯剪切摩擦模型），而实际轧制时轧辊与轧件接触表面一般是混合摩擦，既有滑动区又有粘着区。全滑动和全粘着只不过是混合摩擦的两种极端情况。文中采用预位移&滑动摩擦模型较准确地计算了轧制区摩擦热，并综合考虑轧件塑性变形热，推导了轧件温升计算公式。"轧制区摩擦热的计算预位移&滑动摩擦模型［.，N］认为：轧辊与轧件间的接触面可分为滑动摩擦区和变形停滞区两个区域，滑动区位于入口区和出口区，停滞区则位于中性点面的附近两侧。在滑动区，接触表面摩擦力按库伦摩擦定律计算，在停滞区摩擦力按预位移原理来确定。在变形区中性面附近的停滞区，金属相对轧辊表面的位移在中性面处为零，离开中性面逐渐增大，到与滑动区交界处达到产生滑动摩擦的极限预位移。收稿日期：/##"&#O&"$作者简介：胡秋（"ON"-），男，湖南双峰人，硕士研究生。主要从事计算机仿真、优化设计、摩擦学等方面的科研以及新产品的开发研制工作。."金属成形工艺7<’,PQRS7JT(’<0UTRPR(VW12*/#X*"/##/万方数据文献［!］中对预位移"滑动摩擦模型作了详细的介绍，并给出了建立在三维轧制理论基础上的轧制区纵向、横向摩擦应力计算公式，文献［#，$］分别给出了停滞区长度计算的理论和经验计算方法。文中对文献［!］中给出的预位移"滑动摩擦模型作了如下简化，忽略轧件的宽度，把轧制过程视为平面变形状态；忽略轧制区横向摩擦力；在接触角不是很大的情况下，接触弧以弦代替（以弦代弧），则变形区内轧件厚度!沿轧制方向以线性分布处理。同时文中考虑了轧制变形弹性变形的影响［%&］，则轧制变形区和单位摩擦力如图%、’所示。图%轧制变形区示意图’轧制区摩擦应力与相对滑动速度分布在滑动区（包括弹性区和塑性变形区的滑动区）摩擦力按库伦摩擦定律计算，摩擦系数为常数，则在滑动区有："（#）$!%#（%）式中：!为纵向摩擦系数，由文献［(］!$)*+（!#，&’(%），!#为接触表面摩擦系数；&’为金属的剪切变形抗力，&’$&)(,,"’；%#为轧辊与轧件接触处的单位轧制力。在停滞区，摩擦力与相对位移（预位移）近似成线性关系，因此在停滞区纵向摩擦力"（#）按下式计算："（#）$（*+’#*(［,］）-".（’）式中：".为滑动区与粘着区交界处纵向摩擦力；［,］为极限预位移；*+’#*为金属相对于辊面的纵向切向位移，由假设式（’）进一...
