北科大固态成型工艺原理与控制实验报告.docxVIP

固态成型工艺原理与控制实验报告一、实验目的：（一）材料成形极限图FLD绘制试验：（1观察坯料产生胀形变形后破裂或失稳时后表面状态，研究宽度变化对胀形后材料的影响；（2）学会应用刚性凸模胀形实验测量并计算薄板极限变形的方法；（3）学会材料成形极限图FLD的绘制方法。（二）板料弯曲成型工艺试验：(1)观察并比较v形件在自由弯曲和校正弯曲时的回弹现象，了解控制回弹的方法；(2) 进行不同材质及同一材质不同厚度的弯曲实验，研究弯曲件机械性能及相对弯曲半径对回弹值的影响；(3)理论计算不同材质及不同规格下的弯曲回弹值，并与实际测量值进行比较，分析产生差异的原因。二、实验原理：（一）板材成形极限图：（1）成形极限图（FLD）是板料在不同应变路径下的局部失稳极限应变e1和e2（工程应变）或?ε1和?ε2（真实应变）构成的条带形区域或曲线。（2）FLD试验原理：刚性凸模胀形实验时，将一侧板面制有网格圆的试样置于凹摸与压边圈之间，利用压边力压牢试样材料，试样中部在凸模力作用下产生胀形变形并形成凸包，板面上的网格圆同时发生畸变成为近似的椭圆，当凸包上某个局部产生颈缩或破裂时，停止试验，测量颈缩部位或破裂部位(或这些部位附近)畸变网格圆的长轴和短轴尺寸，由此计算金属薄板板面上的极限应变。（3）成形极限曲线的制作：制作网格(如下图所示)采用不同方法获得不同应变路径下的极限应变量。采用不同宽度的试样：①目的：测定成形极限图左半部分（拉压变形区，即e10，e20或?ε10，ε20）各处不同的极限应变。试样宽度差距越大，测定出的极限应变数值差异越大。选择较多的宽度规格，有利于分散极限应变点的间距。另外，辅助单向拉伸、液压胀形和平底圆柱凸模冲压成形等其他实验方法还可测定形极限图中的单向拉伸、等双拉和平面应变等应变路经下的极限应变特征点。②对于同一尺寸规格和相同润滑条件的试样，进行3次以上有效重复实验。测量破裂部位起始部份(裂纹中央)最接近、且不包含缩颈的椭圆的长轴d1和短轴d2的值，计算表面极限应变量测量破裂部位起始部份(裂纹中央)最接近、且不包含缩颈的椭圆的长轴d1和短轴d2的值，计算表面极限应变量。网格圆畸变图绘制成形极限图以e2为横坐标、e1为纵坐标，建立表面应变坐标系，将实验测定的表面极限应变(e1、e2)或（?ε1、?ε2）标在表面应变坐标系中，根据极限应变在应变坐标系中的分布特征，将它们构成条带形区域或连成适当的曲线，即成形极限曲线。（4）影响成形极限曲线的因素：(a)材料的n、r值：应变刚性指数n值大，材料的强化效应大，应变分布比较均匀。因此，板料的压制成形性能好，成形极限曲线升高。厚向异性指数r值大，拉-拉区的极限应变值就低（图）。(b)应变梯度：应变梯度越大，周围材料对危险区材料的补偿作用越大，应变分散效应愈强，有利于提高成形极限。(c)测量方法：由于试件和零件上存在应变梯度，网格基圆的直径愈小，被测椭圆离裂纹愈近，所得的极限应变愈大，愈接近真实极限应变值。(d)变形速度(e)应变途径帽形应变轨迹（二）板料弯曲成型工艺试验:（1）弯曲变形的过程：弯曲变形过程1-凸模；2-凹模（2）弹—塑性弯曲时的应力和应变：(a) 没有硬化情况下弯曲变形区内切向应变在厚度方向的分布：切向应力与切向应变的函数关系为：=f()(b)有硬化情况下弹性变形范围内(见右图的OA部分)切向应力值为：塑性变形范围内(AB部分)切向应力值为：(3)弯曲件回弹现象分析，影响回弹的因素:1)材料的机械性能 板料的弹性模量越小，屈服极限和抗拉强度等与变形抗力有关的数值越大，则回弹也越大。2)相对弯曲半径R／t3)弯曲中心角4)工件形状：U形件的回弹V形件的回弹。5)弯曲方式：自由弯曲时回弹角大，采取校正弯曲时回弹角减小。校正力越大，回弹值越小。 （3）弯曲角回弹量的计算0、分别为卸载前中性层半径及弯曲角；’0 、0分别为回弹后中性层半径及弯曲角。三、实验内容：（一）板料成形极限图测量1）在试验用坯料上制备好坐标网格；2）以一定的加载方式使坯料产生胀形变形，测出试件破裂或失稳时的应变ε1、ε2（长、短轴方向）；3）改变坯料尺寸重复2）项试验，测得另一状态下的ε1、ε2；4）取得一定量的数值后，在平面坐标图上描绘出各试验点，然后圆滑连线，作出FLD。成形极限曲线将整个图形分成如1所示的三部分：安全区、破裂区及临界区。（二）板料弯曲成形实验1)在自由弯曲条件下，相同材料、不同相对弯曲半径时的弯曲及回弹角的测量，将实验结果记录到表中；2)在自由弯曲条件下，不同材料在同一变形程度时的弯曲及回弹角的测量，将实验结果记录到表中；3）更换模具，同样材料在校正弯曲条件下的弯曲及回弹角的测量，并与步骤1）、步骤2）进行对比；4）每种情况实验3次，取平均值。四、实验材料：带有网格的Q235薄钢板4