3塑性變形的基本定律

塑性變形的根本定律體積不變定律及應(yīng)用一、體積不變定律內(nèi)容V 在壓力加工過程中，只要金屬的密度不發(fā)生變化，變形前后金屬的體積就不會產(chǎn)生變化。V o iV V o i實際上，金屬在塑性變形過程中，其體積總有一些變化，這是由于：在軋制過程中，金屬內(nèi)部的縮孔、氣泡和疏松被焊合，密度提高，因而轉(zhuǎn)變了金屬體積。這就是說除內(nèi)部有大量存在氣泡的沸騰鋼錠〔或有縮孔及疏松的冷靜鋼錠、連鑄坯〕加工時，金屬的體積是不變的。在熱軋過程中金屬因溫度變化而發(fā)生相變以及冷軋過程中金屬組織構(gòu)造被破壞，也會引起0.10.2%。不過這些在體積上引起的變化是微缺乏道的，況且經(jīng)過再結(jié)晶退火后其比重照舊恢復(fù)到原有的數(shù)值。二、體積不變定律的應(yīng)用1、確定軋制后軋件的尺寸設(shè)矩形坯料的高、寬、長分別為H、B、L,軋制以后的軋件的高、寬、長分別為h、b、I〔如圖3-1所示〕，依據(jù)體積不變條件，則3-1矩形斷面工件加工前后的尺寸y=HBLV=hbl2即 HBL=hbl在生產(chǎn)中，一般坯料的尺寸均是的，假設(shè)軋制以后軋件的高度和寬度也時，則軋件軋制后的長度是可求的，即HBLlhb150X5角鋼，原料為連鑄方坯，其尺寸為120X120X3000mm50X5角鋼每米理論重3.77kg7.85t/m3I為多少？解：坯料體積50X5角鋼每米體積為由體積不變定律可得

V0=12OX120X3000=4.32X107mm33.77/(7.85X103-109)=480X103mm37 34.32X107=480X103XI軋后長度 I90m22:某軌梁軋機上軋制50Kg/m重軌，其理論橫截面積為6580mm2，孔型設(shè)計時選定的鋼坯斷面尺寸為325X280mm2,要求一根鋼坯軋成三根定尺25m長的重軌，計算合理的鋼坯長度應(yīng)為多少？依據(jù)生產(chǎn)實踐閱歷，選擇加熱時的燒損率為2%,軋制后切頭、切尾及重軌加工余量共長1.9m，依據(jù)標準選定由于鋼坯斷面的圓角損失的體積為 2%。由此可得軋后軋件長度應(yīng)為3l=(3X25+1.9)X103=76900mm由體積不變定律可得325X280L(1—2%)(1—2%)=76900X6580由此可得鋼坯長度應(yīng)選擇鋼坯長度為5.7m

7690065802 3252800.98

二5673mm3、在連軋生產(chǎn)中，為了保證每架軋機之間不產(chǎn)生堆鋼和拉鋼，則必需使單位時間內(nèi)金屬從每架軋機間流過的體積保持相等，即FFV=FV二, ,2 2=FVn n式中F、F,2F為每架軋機上軋件出口的斷面積，nv、v,2V為各架軋機上軋件的出口速度，它比軋輥的線速度稍大，但可看作近似相n等。假設(shè)軋制時FF……Fn3.2最小阻力定律及其應(yīng)用一、最小阻力定律內(nèi)容表達1：物體在變形過程中，其質(zhì)點有向各個方向移動的可能時，則物體內(nèi)的各質(zhì)點將沿著阻力最小的方向移動。表達2：金屬塑性變形時，假設(shè)接觸摩擦較大，其質(zhì)點近似沿最法線方向流淌，也叫最短法線定律。表達3：金屬塑性變形時，各局部質(zhì)點均向耗功最小的方向流淌，也叫最小功原理。二、最小阻力定律的應(yīng)用1、推斷金屬變形后的橫斷面外形。1：矩形六面體的鐓粗3-2塑壓矩形斷面柱體變化規(guī)律3-2為塑壓矩形斷面的變化狀況。由圖可清楚地看出：隨著壓縮量的增加，矩形斷面的變化漸漸變成多面體、橢圓和圓形斷面。對于這個現(xiàn)象的分析：用角平分線的方法把矩形斷面劃分為四個流淌區(qū)域一一兩個梯形和兩個三角形。為什么用角平分線劃分呢？由于角平分線上的質(zhì)點到兩個周邊的最短法線長度是相等的。線上的金屬質(zhì)點向兩個周邊流淌的趨勢也是相等的。

因此，在該由圖可見，每個區(qū)域內(nèi)的金屬質(zhì)點，將向著垂直矩形各邊的方向移動，由于向長邊方向移動的金屬結(jié)論：任何斷面外形的柱體，當塑壓量很大時，最終都將變成圓形斷面。2.2:軋制生產(chǎn)中的狀況(12-33-3軋輥直徑對寬展的影響在壓下量一樣的條件下，對于不同輥徑的軋制，其變形區(qū)接觸弧長度是不一樣的，小輥徑的接觸弧較大輥徑小，因此，在延長方向上產(chǎn)生的摩擦阻力較小，依據(jù)最小阻力定律可知，金屬質(zhì)點向延長方向流淌的多，向?qū)挾确较蛄魈实纳?，故用小輥徑軋出的軋件長度較長，而寬度較小。(2)為什么在軋制生產(chǎn)中金即增大延長，所以，即使變形區(qū)長度與軋件寬度相等時，延長與寬展的量也并不相等，延長總是大于寬3.3彈塑性共存定律彈塑性共存定律內(nèi)容物體在產(chǎn)生塑性變形之前必需先產(chǎn)生彈性變形，在塑性變形階段也伴隨著彈性變形的產(chǎn)生，總變形量為彈性變形和塑性變形之和。為了說明在塑性變形過程中，有彈性變形存在，我們通過拉伸試驗為例來說明這個問題。圖2-4為拉伸試驗的變化曲線(OABCOA段，隨著應(yīng)力的增加，即應(yīng)力超過屈服極限時，則發(fā)生塑性變形，在曲線上表現(xiàn)為ABC段，在曲線的C點，說明塑性變形的終結(jié)，即發(fā)生斷裂3-4拉伸時應(yīng)力與變形的關(guān)系從圖中可以看出，變形的范圍內(nèi)〔0A〕，應(yīng)力與變形的關(guān)系成正比，可用虎克定律近似表示。在塑性變形的范圍內(nèi)〔ABC〕，隨著拉應(yīng)力的增加〔大于屈服極限〕，當加載到B點時，則變形在圖中為0EB點后，馬上停止并開頭卸載，則保存下來的變形為OF〔6〕,0E段，它充分說明卸載后，其彈性變形局部EF〔；〕隨載荷的消逝而消逝，這種消逝使變形物體的幾何尺寸多少得到了一些恢復(fù)，由于這種恢復(fù)，往往在生產(chǎn)實踐中不能很好把握產(chǎn)品尺寸。彈性變形與塑性變形的關(guān)系，要使物體產(chǎn)生塑性變形，必需先有彈性變形或者說在彈性變形的根底上，才能開頭產(chǎn)生塑性變形，只有塑性變形而無彈性變形〔或痕跡〕的現(xiàn)象在金屬塑性變形加工中，是不行能見到的。因此，我們把金屬塑性變形在加工中確定會有彈性變形存在的狀況，稱之為彈塑共存定律。二、彈塑性共存定律在壓力加工中的實際意義彈塑性共存定律在軋鋼中具有很重要的實際意義，可用以指導(dǎo)我們生產(chǎn)的實踐。1、用以選擇工具在軋制過程中工具和軋件是兩個相互作用的受力體，而全部軋制過程的目的是使軋件具有最大程度的塑性變形，而軋輥則不允許有任何塑性變形，并使彈性變形愈小愈好。因此，在設(shè)計軋輥時應(yīng)選擇彈性極限高，彈性模數(shù)大的材料；同時應(yīng)盡量使軋輥在低溫下工作。相反的，對鋼軋件來講，其變形抗力愈小，塑性愈高愈好。2由于彈塑性共存，軋件的軋后高度總比預(yù)先設(shè)計的尺寸要大Co例：如圖〔3-5〕h應(yīng)等于軋制前事先調(diào)整