挤压变形流动与组织.ppt

金属挤压变形 金属挤压变形、流动和组织 （部分） 2 .挤压时金属的变形流动 主要内容：金属变形流动及挤压力的变化特征；正、反向挤压时金属的变形流动特点，挤压制品的组织特点，挤压力的变化规律；影响金属流动的因素分析。 难点：挤压时的应力与变形分析，挤压缩尾的产生机理，反向挤压时的挤压力变化分析，反向挤压时的缩尾、纺锤体核组织、粗晶芯与粗晶环 。 重要概念：填充系数，挤压比，难变形区，死区，挤压缩尾，纺锤体核组织，粗晶芯，变形区压缩锥。 目的和要求：掌握挤压过程三个阶段的含义、挤压力的变化规律；填充系数的意义及其对制品质量的影响；挤压时金属的变形流动特点；挤压缩尾的概念及产生原因。 2.1正向挤压时金属的变形流动 根据金属变形流动特征和挤压力的变化规律，可将挤压过程分为：填充、基本和终了挤压三个阶段（见图2-1）。 图2-1正、反向挤压力-行程曲线 2.1.1填充挤压阶段金属的变形流动 2.1.1.1金属变形流动特点 金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形（见图2-2）。其变形指数——用填充系数λc 来表示： λc =F0 / Fp （2-1） 2.1.1.2挤压力的变化规律 随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升。 图2-2 填充挤压时金属的变形 2.1.1.3金属受力分析（见图2-3） 图2-3 填充挤压阶段锭坯的受力状态 随着填充过程中锭坯直径增大，在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。 随着填充过程进行，锭坯长度缩短，直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接触，由于摩擦作用，从而在表面层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力。 2.1.1.4对挤压制品质量的影响 （1）填充系数过大，从而易造成制品表面起皮、气泡缺陷。 （2）填充系数过大，用空心锭不穿孔挤压管材时易造成偏心缺陷。 （3）对于具有挤压效应的铝合金来说，填充系数增大，挤压效应损失增大。 2.1.2 基本挤压阶段金属的变形与应力 2.1.2.1金属变形流动特点 不发生横向流动。其变形指数——用挤压比λ来表示： λ = F0 / F1 （2-2） 2.1.2.2 应力分布（见图2-4） （1）轴向应力σL σL 边 σL中 σL入 σL出 图2-4作用在金属上的力、应力 （2）径向应力σr与周向应力σθ σr中 σr边 σr入 σr出 σθ中σθ边 σθ入 σθ出 2.1.2.3金属的变形及流动——用坐标网格法分析（见图2-5） A、纵向网格线的变化 （1）变形前后均保持平行直线，间距仍相等。 图2-5﹡正挤压圆棒材金属流动示意图 （2）每条线（除中间一条外）发生了两次方向相反的弯曲。各条线的弯曲角度不同，外大内小。 （3）在挤压制品的最前端，除了中间一条外，其它线分别向外弯曲。 挤压变形区：分别连接各条线的两个拐点，形成两个曲面。把这两个曲面与模孔锥面或死区界面间包围的体积称为挤压变形区或变形区压缩锥（见图2-5中虚线）。 B、横向网格线变化 （1）靠近挤压垫一方部分横向线未变化； （2）进入变形区后横向线向前发生弯曲，越靠近模孔，弯曲越大，出模孔后不再发生变化； （3）出模孔后的横向线的弯曲程度由前向后逐渐增加，最后趋于稳定； （4）横向线距离不等，前小后大，最后趋于稳定。 C、坐标网格的变化 （1）变形前为正方形，变形后横向压缩、纵向拉长为矩形或平行四边形； （2）挤压制品中心部位近似矩形，边部为平行四边形； （3）越靠近边部，平行四边形的短边与原横向线之间的夹角越大。 2.1.2.4难变形区与剧烈变形区 挤压过程中的难变形区如图2-6所示。 图2-6 挤压筒内的金属难变形区 a-平模挤压；b-锥模挤压 A、前端难变形区——死区 （1）死区概念：在基本挤压阶段，位于挤压筒与模子端面交界处的金属，基本上不发生塑性变形，故称为死区。 死区的的大小和形状并非绝对不变化，如图2-7所示，挤压过程中，死区界面上的金属随流动区金属会逐层流出模孔而形