第3章金屬塑性加工的不均勻

1、 1. 均勻變形與不均勻變形均勻變形與不均勻變形 2 . 研究變形分布的方法研究變形分布的方法 3. 基本應(yīng)力與附加應(yīng)力基本應(yīng)力與附加應(yīng)力 3-1 坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 金屬塑性加工中，研究變形物體內(nèi)變形 分布（即金屬流動(dòng)）的方法很多。常用的方 法有：網(wǎng)格法；硬度法 ；比較晶粒法。 圖3-2 組合圓柱體壓縮 圖圖3-3 3-3 各種不同變形程度下各種不同變形程度下 鐓粗圓柱體的不均勻變形鐓粗圓柱體的不均勻變形 圖圖3-4 3-4 冷鐓粗鋁合金后垂冷鐓粗鋁合金后垂 直斷面上洛氏硬度變化直斷面上洛氏硬度變化 金屬變形時(shí)體內(nèi)變形分布不均勻，不但使物金屬變形時(shí)體內(nèi)變形分布不均勻，不但使物 體外形歪扭和內(nèi)部

2、組織不均勻，而且還使變形體外形歪扭和內(nèi)部組織不均勻，而且還使變形 體內(nèi)應(yīng)力分布不均勻。此時(shí)，除基本應(yīng)力外還體內(nèi)應(yīng)力分布不均勻。此時(shí)，除基本應(yīng)力外還 產(chǎn)生附加應(yīng)力。產(chǎn)生附加應(yīng)力。 圖圖3-6 3-6 在凸形軋輥上軋制矩形坯產(chǎn)生的附加應(yīng)力在凸形軋輥上軋制矩形坯產(chǎn)生的附加應(yīng)力 l la a若邊緣部分自成一體時(shí)軋制后的可能長(zhǎng)度若邊緣部分自成一體時(shí)軋制后的可能長(zhǎng)度 l lb b若中間部分自成一體時(shí)軋制后的可能長(zhǎng)度若中間部分自成一體時(shí)軋制后的可能長(zhǎng)度 l l 整個(gè)軋制后的實(shí)際長(zhǎng)度整個(gè)軋制后的實(shí)際長(zhǎng)度 l 圖圖3-7 3-7 相鄰晶粒的變形相鄰晶粒的變形 圖圖3-8 3-8 擠壓時(shí)金屬流動(dòng)擠壓時(shí)金屬流動(dòng)(a

3、)(a)及縱向應(yīng)力分布及縱向應(yīng)力分布(b)(b)、(c)(c)圖圖 (b)(b)附加應(yīng)力較小時(shí)；附加應(yīng)力較小時(shí)；(c)(c)附加應(yīng)力較大時(shí)附加應(yīng)力較大時(shí) 基本應(yīng)力；基本應(yīng)力； - - - - - - 附加應(yīng)力；附加應(yīng)力； - - 工作應(yīng)力；工作應(yīng)力； d di i- -變形區(qū)某截面的直徑變形區(qū)某截面的直徑 摩擦影響的摩擦影響的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：由于摩擦力的 作用，在一定程度上改變了金屬 的流動(dòng)特性并使應(yīng)力分布受到影 響。 圖圖3-9 圓柱體鐓粗時(shí)摩擦力圓柱體鐓粗時(shí)摩擦力 對(duì)變形及應(yīng)力分布影響對(duì)變形及應(yīng)力分布影響 圖圖3-10用塑料鐓粗時(shí)用塑料鐓粗時(shí) 單位壓力分布圖單位壓力分布圖 圖5-9 平行六面體不

4、均勻鐓粗時(shí)粘著區(qū)及難變形區(qū)圖示 圖5-9 平行六面體不均勻鐓粗時(shí)粘著區(qū)及難變形區(qū)圖示 圖5-9 平行六面體不均勻鐓粗時(shí)粘著區(qū)及難變形區(qū)圖示 圖圖3-12 3-12 平行六面體不均勻平行六面體不均勻 鐓粗時(shí)粘著區(qū)及難變形區(qū)圖鐓粗時(shí)粘著區(qū)及難變形區(qū)圖 示示 變形區(qū)的幾何因子（如H/D、H/L、 H/B等）是影響變形和應(yīng)力分布很重 要的因素。 圖圖 3-13 鋼球壓縮時(shí)的流線鋼球壓縮時(shí)的流線 圖圖 3-14 3-14 受塑壓時(shí)物體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)受塑壓時(shí)物體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn) 滑移變形的近似模型滑移變形的近似模型 圖圖3-15 3-15 當(dāng)鐓粗高件時(shí)不當(dāng)鐓粗高件時(shí)不 同應(yīng)力狀態(tài)分布區(qū)圖示同應(yīng)力狀態(tài)分布區(qū)圖示 工具（或

5、坯料）形狀是影響金屬塑工具（或坯料）形狀是影響金屬塑 性流動(dòng)方向的重要因素。工具與金屬形性流動(dòng)方向的重要因素。工具與金屬形 狀的差異，是造成金屬沿各個(gè)方向流動(dòng)狀的差異，是造成金屬沿各個(gè)方向流動(dòng) 的阻力有差異，因而金屬向各個(gè)方向的的阻力有差異，因而金屬向各個(gè)方向的 流動(dòng)（即流動(dòng)（即變形量變形量）也有相應(yīng)差別。）也有相應(yīng)差別。 圖圖3-16 3-16 型鉆中拔長(zhǎng)型鉆中拔長(zhǎng) 圖圖3-17 3-17 沿孔型寬度上延伸分布圖沿孔型寬度上延伸分布圖 a) a) 圓型砧圓型砧 b) Vb) V型砧型砧 c) c) 凸型砧凸型砧 圖圖3-18 3-18 邊緣部分壓下量比中部大時(shí)軋件產(chǎn)生中部破裂邊緣部分壓下量比

6、中部大時(shí)軋件產(chǎn)生中部破裂 (a)(a)和邊部皺紋和邊部皺紋(b)(b)的情況的情況 4 變形物體的溫度不均勻，會(huì)造成 金屬各部分變形和流動(dòng)的差異。變形 首先發(fā)生在那些變形抗力最小的部分。 一般，在同一變形物體中高溫部分的 變形抗力低，低溫部分的變形抗力高。 外端：外端：是指在變形過(guò)程中的某瞬間，不直接承受工是指在變形過(guò)程中的某瞬間，不直接承受工 具作用而處于變形區(qū)以外的部分具作用而處于變形區(qū)以外的部分。外端又稱為外區(qū)或剛。外端又稱為外區(qū)或剛 端。外端對(duì)變形區(qū)金屬的影響主要是端。外端對(duì)變形區(qū)金屬的影響主要是阻礙變形區(qū)金屬流阻礙變形區(qū)金屬流 動(dòng)動(dòng)，進(jìn)而，進(jìn)而產(chǎn)生或加劇附加的應(yīng)力和應(yīng)變產(chǎn)生或加劇附加的應(yīng)力和應(yīng)變。 圖圖3-20 3-20 在封閉形外端作用條件而產(chǎn)生的彎曲現(xiàn)象在封閉形外端作用條件而產(chǎn)生的彎曲現(xiàn)象 1-1-變形區(qū)；變形區(qū)；2-2-外端；外端；3-3-加工工具加工工具 圖圖3-21 3-21 局部塑壓時(shí)外端對(duì)延伸及寬展的影響局部塑壓時(shí)外端對(duì)延伸及寬展的影響 11工具；工具；22外端；外端；33變形區(qū)變形區(qū) （a）（b） 變形金屬中的化學(xué)成分、組變形金屬中的化學(xué)成分、組 織結(jié)構(gòu)、夾雜物、相的形態(tài)等分織結(jié)構(gòu)、夾雜物、相的形態(tài)等分 布不均會(huì)