第八講金屬塑性變形時(shí)應(yīng)力和變形的不均勻性

第八講金屬塑性變形時(shí)應(yīng)力和變形的不均勻性1、均勻變形和不均勻變形〔從而也是在長(zhǎng)度方向上〕變形也均勻時(shí)，方能稱為均勻變形。時(shí)，變形不均勻分布是客觀存在的。2、根本應(yīng)力、附加應(yīng)力、工作應(yīng)力、剩余應(yīng)力根本應(yīng)力由外力作用所引起的應(yīng)力叫做根本應(yīng)力。附加應(yīng)力應(yīng)力叫做附加應(yīng)力。工作應(yīng)力根本應(yīng)力與附加應(yīng)力的代數(shù)和即為工作應(yīng)力。剩余應(yīng)力應(yīng)力。3、接觸面上外摩擦對(duì)變形及應(yīng)力不均勻分布的影響6-2鐓粗時(shí)摩擦力對(duì)變形及應(yīng)力分布的影響6-2所示，假設(shè)接觸面無摩擦力影響時(shí)〔并認(rèn)為材料性能均勻〕則發(fā)生均勻的自由變形區(qū)。I區(qū)的變形小，Ⅱ區(qū)的變形大，由金屬的整體性的影響可知在Ⅰ區(qū)金屬產(chǎn)生的是附加拉應(yīng)力，但由于接觸摩擦的影響，I區(qū)徑向所受壓縮應(yīng)力大于附加拉應(yīng)力，所以I區(qū)仍保持較強(qiáng)的三向壓應(yīng)力狀態(tài)，沒有危急；Ⅲ區(qū)金屬產(chǎn)生的6-3所示。圖6-3環(huán)向附加拉應(yīng)力引起的縱裂紋4、變形區(qū)幾何因素的影響〔H/d〕H/d≤2.0〔H/d＞2.06-4所示。l和變形區(qū)的平均高度=〔H+h〕/2有關(guān)。并隨比值/l的轉(zhuǎn)變呈現(xiàn)不同狀態(tài)。圖6-4 當(dāng)鐓粗高件時(shí)不同區(qū)域的變形分布狀況5、工具的影響工具的輪廓外形造成變形不均勻1：在鋼板軋制時(shí)，由于輥型凸度掌握不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生舌形和魚尾形，其變形6-56-6沿孔型寬度上延長(zhǎng)分布圖26-6所示，由于工具的凹形輪廓外形，加壓應(yīng)力。結(jié)果使應(yīng)力產(chǎn)生不均勻分布。圖6-5 不同凸度的軋輥對(duì)軋制變形的影響a—凸輥軋制；b—凹輥軋制圖6-6 沿孔型寬度上延長(zhǎng)分布圖變形的不同時(shí)性造成變形不均勻例如菱形軋件進(jìn)方孔時(shí)，垂直方向的對(duì)角線兩點(diǎn)首先受到壓縮，見圖6-7a所6-7b均勻，在軋件內(nèi)部產(chǎn)生自相平衡的附加應(yīng)力，造成應(yīng)力分布也不均勻。圖6-7 變形的不同時(shí)性a-菱形件在立方孔中，b-軋件在槽鋼孔型中軋輥軸線安裝不平行造成沿軋件寬向上壓下量不均勻在延長(zhǎng)大的一邊將產(chǎn)生浪彎。6、工件外形的影響度不同軋后會(huì)消滅三種結(jié)果。6-8所示。應(yīng)力增加，但拉應(yīng)力未引起金屬裂開，近似為等強(qiáng)度。更大了，邊緣局部在附加壓應(yīng)力作用下，產(chǎn)生皺紋〔浪形6-9所示圖6-8 中部周期性裂開圖6-9 邊部在附加壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生皺紋〔浪形〕示意圖7、變形體溫度分布不均勻的影響則在該區(qū)產(chǎn)生拉伸的熱應(yīng)力；在軋制的開頭階段，由于外表變形較大，中間變形較小，在中間區(qū)域也要形成附加拉應(yīng)力，這兩種拉應(yīng)力迭加在一起，簡(jiǎn)潔超性更大。2：在實(shí)際生產(chǎn)中，由于坯料在加熱時(shí)，坯料要放在爐筋管的兩條滑軌上，〔長(zhǎng)度方向〕的變形不均勻。這也是在正常軋制條件下，使鋼板在縱向上產(chǎn)生同板差的重要因素之一。3：在實(shí)際生產(chǎn)中還常常見到由于加熱缺乏而造成鋼坯的上面溫度高，下面6-10所示。圖6-10 由于上部金屬比下部金屬延長(zhǎng)大而造成的彎曲現(xiàn)象1—高溫的上部金屬；2—低溫的下部金屬8、金屬本身性質(zhì)不均勻的影響當(dāng)金屬內(nèi)部化學(xué)成分、組織構(gòu)造、雜質(zhì)以及加工硬化狀態(tài)等分布不均勻時(shí)，都促使變形體內(nèi)應(yīng)力及變形分布不均勻，這是由于金屬各局部的組織構(gòu)造不均勻，必定會(huì)使各個(gè)局部的屈服極限值不一樣，對(duì)于屈服極限值較小的局部簡(jiǎn)潔產(chǎn)生不均勻變形將是不行避開的。不均勻變形的后果及工件的斷裂1、變形及應(yīng)力不均勻分布的后果使單位變形力增高使塑性降低使產(chǎn)品質(zhì)量降低工具磨損不均勻，操作技術(shù)簡(jiǎn)單2、減輕應(yīng)力及變形不均勻分布的措施選擇合理的變形溫度選擇適宜的變形速度選擇合理的壓下規(guī)程合理設(shè)計(jì)加工工具外形盡可能保證變形金屬的成分及組織均勻盡量減小接觸外表上外摩擦的有害影響制定合理的操作規(guī)程3、不均勻變形造成的工件斷裂1〕軋制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部橫裂軋制厚件〔＜0.5， 軋件平均厚度＝時(shí)，由于發(fā)生的是外表變形，所以在小變形的斷面中心將產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力，結(jié)果產(chǎn)生如圖6-15所示的內(nèi)部橫裂。圖6-15 軋制時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部橫裂軋制時(shí)產(chǎn)生的角裂6-18所示。緣由是方坯的角部溫度低，變形抗力就應(yīng)力。拉應(yīng)力的作用造成角裂。圖6-18 軋制時(shí)產(chǎn)生的角裂軋制時(shí)產(chǎn)生的劈頭Cr126-19所示的劈頭(張嘴)。例如，65075×75mm2的方坯時(shí)，開頭幾道沒有消滅劈頭，而在第四道(Δh/H=39.5%)、第六道(Δh/H=37%)和第七道Δh/H=35%)則消滅劈頭，并且多在扁形孔消滅。當(dāng)壓縮不太厚的工件時(shí)，最簡(jiǎn)潔變形的Ⅱ區(qū)質(zhì)點(diǎn)向外鼓脹〔見圖6-，而使Ⅱ區(qū)之外表受拉力Q作用，如圖6-20所示的鍛壓狀況，在此拉力Q的作用下，使軋件先從端面分開?？梢姠騾^(qū)質(zhì)點(diǎn)越向外鼓脹越易劈頭。當(dāng)坯料中心區(qū)溫度較高時(shí)，會(huì)加?、騾^(qū)質(zhì)點(diǎn)向外鼓脹而促進(jìn)劈頭消滅。圖6-19 軋制時(shí)產(chǎn)生的劈頭軋板時(shí)的邊裂和薄件的中部裂(6-21)；用凹輥軋板時(shí)會(huì)產(chǎn)生加壓應(yīng)力而成皺褶；而用凹輥軋薄板時(shí)，邊部就會(huì)產(chǎn)生皺褶(6-9)。圖6-21 軋板時(shí)的邊裂擠壓和拉拔時(shí)工件產(chǎn)生的斷裂6-23(a)所示的斷裂，嚴(yán)峻時(shí)會(huì)消滅于金屬是一個(gè)整體又受外端作用，使金屬各層的延長(zhǎng)“拉齊”，于是在擠壓件的外層就產(chǎn)生了縱向附加拉應(yīng)力。一般這個(gè)附加拉應(yīng)力向變形區(qū)的出口漸漸增a-a截面表層上，由于有較大的附加拉應(yīng)力作用而使其工作應(yīng)力變Ka-a線以后才停頓連續(xù)擴(kuò)展，并開頭有附加拉應(yīng)力積存再產(chǎn)生其次條裂紋的情形，如圖6-23(b)所示，這樣，就在擠壓件上產(chǎn)生了一系列周期性的斷裂。6-23擠壓時(shí)的