轧制时,金属在塑性变形前后的体积基本保持不变,当轧件在厚度方向承受轧辊压缩作用,压缩后的体积将按照最小阻力法沿着纵向和横向移动。在实际生产中,通常将轧件在宽度方向上尺寸的变化即绝对宽展,称为宽展。虽然用绝对宽展不能正确反映变形的大小,但是由于其简单、明确,在生产实践中得到极为广泛的应用。
在轧制过程中,掌握宽展的变化规律是保证轧制产品断面质量的重要环节。如在孔型轧制时,若计算宽展大于实际宽展,孔型充填不满,造成很大的椭圆度;若计算宽展小于实际宽展,孔型充填过满,形成耳子。以上两种情况均会造成轧件报废(图1)。
不同的轧制条件下,坯料在轧制过程中的宽展形式是不同的。根据金属沿横向流动的自由程度,宽展可分为自由宽展、限制宽展和强迫宽展。
轧制时,如果金属流动仅受轧辊和轧件间的摩擦阻力,不受其他外部阻碍与限制,这种情况称为自由宽展(图2);如果金属横向流动除受接触摩擦的影响,还承受孔型侧壁的限制,此时产生的宽展称为限制宽展(图3);如果金属质点横向移动不仅不受任何阻碍,而且还受强烈的推动作用,使轧件宽度产生附加的增长,此时产生的宽展称为强迫宽展(图4)。
影响金属在变形区内沿纵向和横向流动的数量关系的因素很多,但这些因素都是建立在最小阻力定律及体积不变定律的基础上。经过综合分析,宽展的影响因素可归纳为两方面:一是高向移动体积;二是变形区内轧件变形的纵横阻力比,即变形区内轧件应力状态中的关系(σ3为纵向压缩主应力,σ2为横向压缩主应力)。
宽展的计算只有在深入分析轧制过程的基础上,正确考虑主要因素对宽展的影响后,才能获得比较完善的公式。已有的很多公式是按经验数据整理的,使用起来有很大局限性。在实际生产中多数是按经验估计宽展量。