铝及铝合金成型与组织性能控制研究.doc

专业综合实验大纲实验题目：实验学时：总学时为20 先修课程：熔炼与铸锭，材料成形力学，塑性加工金属学，金属学与热处理 适用专业：材料成型与控制工程 课程性质：非独立性 课程负责人： 专业负责人：丁桦 实验时间：第六学期 实验教学目标与基本要求实验目标 采用拉伸试验、硬度测试和杯突实验方法可以得到板料冲压成形性能的实验数据与曲线，了解拉伸性能和冲压性能之间的关系，为制定板料的冲压成形工艺方案与制定工艺参数提供依据。同时，可加深理解塑形变形过程中的应力-应变关系。通过金相观察，可了解冷冲压板材的组织特征，明确板料组织性能之间的关系。 基本要求 实验报告以论文形式提交，内容包括：实验题目、摘要、绪论、实验方案、实验结果与分析讨论、结论，参考文献。实验报告是对实验结果的总结，也是基本训练之一，写作时应注意文字简练，条理清晰。绪论是对已有研究成果的综合评述，提出实验的研究内容和研究意义；实验方案是针对研究内容及研究条件而制定的实验方法，是实验能否顺利进行的关键。因此，实验前仔细阅读实验指导书和相关文献资料，了解实验目的、要求、操作程序和注意事项，结合实验内容复习有关理论，做到充分理解，预测实验的各个步骤应得的结果，注意和估计实验中可能出现哪些异常现象；实验结果：是报告的关键内容，对实验结果的记录可以文字说明，列表，图片的形式进行，记录要真实，详细，准确；讨论是根据已知的理论，对实验结果与实验现象给出合理解释及分析，要判断实验结果是否为预期的，如果出现非预期的实验结果，应考虑分析其可能的影响因素；实验结论是从实验结果中归纳出来的一般性、概括性的判断，也是这一实验所能验证的概念、原理或理论的简明总结。 二、实验安排（1）拉伸试验 低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程，如图1。在试验之初，绘出的拉伸图是一段曲线，如图中虚线所示，这是因为试件开始变形之前机器的机件之间和试件与夹具之间留有空隙，所以当试验刚刚开始时，在拉伸图上首先产生虚线所示的线段，继而逐步夹紧，最后只留下试件的变形。为了消除在拉伸图起点处发生的曲线段。须将图形的直线段延长至横坐标所得相交点O，即为拉伸图之原点。随着载荷的增加，图形沿倾斜的直线上升，到达A点及B点。过B点后，低碳钢进入屈服阶段（锯齿形的BC段），B点为上屈服点，即屈服阶段中力首次下降前的最大载荷。对有明显屈服现象的金属材料，一般只需测试下屈服点，即应测定屈服阶段中不计初始瞬时效应时的最小载荷。下屈服点的测定，并不是一件容易的事。因为在屈服阶段中，当指针无规则上、下波动时，要准确捕捉屈服载荷的读数确实有一定的难度。对试件连续加载直至拉断，由拉伸图上读出最大载荷。将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处形成缝隙，则此缝隙应计入该试件拉断后的标距内。由此可量得试件标距部分拉断后的长度L1。 均匀伸长率δj与总伸长率δ 均匀伸长率δj是指试样拉伸变形至开始产生缩颈时的伸长率；δ是拉伸试验中试样破坏时的总伸长率。δj表示板料产生均匀稳定的塑性变形能力，由于冲压成形是在稳定而均匀的变形之中进行的，因此，板料的δj可以间接地表示伸长类变形的极限变形程度。δj越大，则成形极限越大。 2）屈强比σs/σb 板料金属的屈强比是指板料的屈服强度σs与抗拉强度σb之比，对于板料冲压性能是一个极为重要的参数。塑性成形就是利用材料的屈服强度与抗拉强度之间的这一段可塑性能来实现的。屈强比越小，说明σs和σb之间的距离越宽，板料塑性变形的能力越强：对压缩类成形，板料不易起皱；对弯曲成形，回弹变形小；对伸长类成形，零件形状尺寸冻结性好，工艺稳定性高，对冲压成形很有利。 3）硬化指数n 随着塑性变形程度的增加，板料的苏醒指标降低，强度指标上升，这种现象称为加工硬化。硬化指数n值就是评价板料加工硬化性能的参数，n值增大，能够提高板料的局部应变能力，使变形均匀化，增大板料极限变形。 4）板厚方向性系数r 板厚方向性系数r也称为r值，是指板料试样拉伸时，宽度方向应变εb与厚度方向应变εt之比，所以也称为塑性应变比，其表达式为 （1-1） 式中 b0、t0——分别为拉伸前的板宽与板厚（mm）； b、t——分别为拉伸后的板宽与板厚（mm）。 r值越大，厚度方向上不容易变形，对于拉伸成形就不易出现起皱。 由于板料是经过轧制生产，沿板料不同方向的r值也不一样，为了充分考虑板料的厚度方向性能差异，通常选取与板料轧制方向呈0°、45°、90°方向的r值，经过计算取其平均值，作为板料冲压成形性能的一项重要参数。 值的大小反映出板料厚度方向与板平面塑性变形的差异。 5）板平面方向性（凸耳参数） 板料由于冶炼、轧制的原因，在板平面不同方向上的材料性能有差别，板料的