金属塑形变形不均匀性及其在塑形加工中的效应概要.pptxVIP

金属塑形变形不均匀性及其在 塑形加工中的效应 金属塑形变形的物理基础 汇报内容： 变形不均匀的基本概念 变形不均匀的产生原因 不均匀性引起的不良后果 均匀变形 1 2 基本概念 若变形区内金属各质点的应变状态相同（即相应的各方向上变形的发生情况，发展方向及应变量的大小都相同），这个体积的变形可视为均匀的。 变形特点 变形前体内的直线和平面，变形后仍然是直线和平面； 变形前彼此平行的直线和平面，变形后仍然保持平行； 任何一个二阶曲面变形后仍为二阶曲面，其中变形前的球体于变形后变为椭球体； 两个几何相似且位置相似的单元体，于变形后仍保持几何相似。 均匀变形 均匀变形 3 4 变形条件 变形物体的物理性质必须均匀且各向同性； 整个物体任何瞬间承受相等的变形量； 接触表面没有外摩擦，或没有接触摩擦所引起的阻力； 整个变形体处于工具的直接作用下，即处于无外端的情况下。 不均匀变形是绝对的 挤压或拉伸棒材的后端凹入 平砧下镦粗圆柱体时出现的鼓形 板材轧制出现舌头和鱼尾等 因此必须对不均匀变形规律加以研究， 以便采取各种有效措施来防止或减轻其不良后果。 均匀变形 表明变形体横断面上延伸 都是不均匀的。 不均匀变形的应力状态 金属塑形变形时 物体内变形的不均匀分布 物体外形歪扭 内部组织不均匀 物体内应力分布不均匀 基本应力+附加应力 由于外力作用所引起的应力 物体在塑性变形状态中，完全根据弹性状态所测出的应力 由于物体内各处的不均匀变形受到物体整体性的限制，而引起在其间相互平衡的应力 产生 a:塑形变形的不同时性；b:塑形变形程度的不均匀性 含义 工作应力 工作应力=基本应力 处于应力状态的物体在变形时用各种方法实测出来的应力 不均匀变形的应力状态 当物体的变形绝对均匀时 当变形呈不均匀分布时 工作应力=基本应力+附加应力 不均匀变形的应力状态 基本应力 外力作用下 瞬时（加载/卸载) 弹性变形 外力 弹性变形（恢复） 基本应力（消失） 附加应力 不均匀变形受物体整体性阻碍 物体内自相平衡的内力 弹性变形或畸变 外力 变形终止 继续保留在变形体内部 在塑性变形完毕后仍保留于物体内的自相平衡的应力称为残余应力 不均匀变形的应力状态 金属整体性的阻碍 趋向产生较大变形的金属层 附加压应力 趋向产生较小变形的金属层 附加拉应力 附加应力 在变形物体的大部分体积之间由不均匀变形所引起的彼此平衡的附加应力 在变形物体内两个或几个相邻晶粒之间由不均匀变形所引起的彼此平衡的附加应力 在一个晶粒内的滑移面附近或在滑移带中各部分彼此之间平衡起来的晶格畸变所引起的附加应力 宏观级 原子级 显微级 研究变形分布的方法 1 网格法 研究金属塑性加工中变形区内金属流动情况应用最广的方法。该方法是于变形前在试样的表面上或内部的剖面上用某种方法刻上坐标网，变形后测量和分析坐标网的变化，确定变形物体各处的变形大小及分布。其实质是观察变形前后，各网格所限定的区域金属几何形状的变化。目前网格法可作定量分析。 研究变形分布的方法 网的单元 立体坐标网 平面坐标网 连续地 分开的 圆形 正方形 变形区单元 圆形 椭圆形 椭圆轴 尺寸、方向 尺寸、方向 主变形 正方形 内接圆 椭圆轴 尺寸、方向 尺寸、方向 主变形 研究变形分布的方法 2 硬度法 在冷变形情况下，变形金属的硬度随变形程度的增加而提高 研究变形分布的方法 3 比较晶粒法 根据再结晶退火后的晶粒大小，与退火前的变形程度的关系，来判断各部位变形的大小。变形越大，再结晶后晶粒越小。利用再结晶图，近似地得出变形体内各处的变形程度。此法也只能定性地显示变形分布情况。对于热变形，因该过程中发生了再结晶现象，就很难判断变形的分布。 从图示可见，中心部分的硬度最高，接触表层的硬度则较小，越靠近表面的中心越小。在中心部分的同一层上，靠试样中部硬度比最外部（边部）大。这正好说明镦粗时三个区的存在。 汇报内容： 变形不均匀的基本概念 变形不均匀的产生原因 不均匀性引起的不良后果 变形不均匀的原因 金属塑形变形不均匀的原因 接触面上的外摩擦 变形区的几何因素 工具与工件的轮廓形状 变形体内部温度分布不均 变形体的外端 金属性质不均的影响 接触面上的外摩擦 在工具和变形金属之间的接触面上必然存在摩擦。由于摩擦力的作用，在一定程度上改变了金属的流动特性并使应力分布受到影响。 Ⅰ区由外摩擦影响而产生的难变形区 Ⅱ区与作用力成45°角的最有利方位的易变形区 Ⅲ区变形程度居于中间的自由变形区 镦粗 外摩擦 变形不均匀 应力不均匀（接触面上） 沿试样边缘的应力=屈服极限 边缘 中心 应力逐渐升高 接触面 变形体中部 应力逐渐减小 接触面 接触表面附近金属流动困难 圆柱形坯料转变成鼓形 接触面上的外摩擦 圆柱体垂直剖面上坐标网格在镦粗