金属塑性成形原理5~7章.ppt

图6-12 h2 为各种数值时的情况 6. 2. 3 工具的形状和坯料形状的影响 工具（或坯料）形状是影响金属塑性流动方向的重要因素。工具与金属形状的差异，是造成金属沿各个方向流动的阻力有差异，因而金属向各个方向的流动（即变形量）也有相应差别。 图6-13 型钻中拔长 图6-14 沿孔型宽度上延伸分布图 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧 6. 2. 4 外端的影响 外端（未变形的金属）对变形区金属的影响主要是阻碍变形区金属流动，进而产生或加剧附加的应力和应变。 图6-15 拔长时外端的影响 （a） （b） 图6-16 开式冲孔时的“拉缩” 图6-17 弯曲变形对外端的影响 6. 2. 5 变形温度的影响 变形物体的温度不均匀，会造成金属各部分变形和流动的差异。变形首先发生在那些变形抗力最小的部分。一般，在同一变形物体中高温部分的变形抗力低，低温部分的变形抗力 高。 图6-18 铝—钢双金属轧制时由不 均匀变形产生的弯曲现象 1——铝；2——钢 6. 2. 6 金属性质不均的影响 变形金属中的化学成分、组织结构、夹杂物、相的形态等分布不均会造成金属各部分的变形和流动的差异。 6. 3. 1 均匀变形与不均匀变形 6. 3. 2 研究变形分布的方法 6. 3. 3 基本应力与附加应力 6. 3. 4 残余应力 §6. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力 6. 3. 1 均匀变形与不均匀变形 若变形区内金属各质点的应变状态相同，即它们相应的各个轴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。 不均匀变形实质上是由金属质点的不均匀流动引起的。因此，凡是影响金属塑性流动的因素，都会对不均匀变形产生影响。 均匀变形产生的条件 （1）变形物体的物理性质必须均匀且各向同性； （2）整个物体任何瞬间承受相等的变形量； （3）接触表面没有外摩擦，或没有接触摩擦所引起的阻力； （4）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。 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，板材轧制时易出现舌头和鱼尾等均表明变形体横断面上延伸都是不均匀的，所以说不均匀变形是绝对的均匀变形是相对的。 6. 3. 2 研究变形分布的方法 金属塑性加工中，研究变形物体内变形分布（即金属流动）的方法很多。 常用的方法有：网格法；硬度法 ；比较晶粒法。 （1）网格法。它是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。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。 图6-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱体的不均匀变形 （2）硬度法。此法的基本原理是：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；从图6-20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。 图6-20 冷镦粗铝合金后垂直断面上洛氏硬度变化 （3）比较晶粒法。此法的实质是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。 除此之外，还有示踪原子法、光塑性法、云纹法等多种型式的研究方法。 6. 3. 3 基本应力与附加应力 金属变形时体内变形分布不均匀，不但使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且还使变形体内应力分布不均匀。此时，除基本应力外还产生附加应力。 图6-21 在凸形轧辊上轧制矩形坯产生的附加应力 la—若边缘部分自成一体时轧制后的可能长度 lb—若中间部分自成一体时轧制后的可能长度 l —整个轧制后的实际长度 图6-22 相邻晶粒的变形 图6-23 挤压时金属流动（a）及纵向应力分布（b）、（c），其中（c）为摩擦很大时应力分布；（一—）基本应力；（——）附加应力；（-—-—-）工作应力 假想应力，×9.8 N/mm2 φ18φ20 图3-24 拉伸实验曲线 1）带缺口试样δ=2% 2）未带缺口试样δ=35% 变形程度ε 应力σ σsb σsn 图3-25 拉伸时真应力与变形程度的关系 1)无缺口试